Częstotliwość dźwięku to podstawowa wielkość fizyczna opisująca liczbę drgań (cykli) fali dźwiękowej w jednostce czasu. Jest wyrażana w hercach (Hz), gdzie 1 Hz oznacza jedno pełne drganie na sekundę.
Fale dźwiękowe są falami podłużnymi, co oznacza, że cząsteczki medium (np. powietrza) drgają równolegle do kierunku propagacji fali. Częstotliwość dźwięku określa wysokość tonu – im więcej drgań na sekundę, tym wyższy dźwięk odbierany przez ludzkie ucho.
Podstawowe Pojęcia
- Fala dźwiękowa – mechaniczne drganie cząsteczek w medium (np. powietrzu, wodzie, ciele stałym), rozchodzące się w postaci fal podłużnych.
- Herc (Hz) – jednostka częstotliwości oznaczająca liczbę drgań na sekundę.
- Zakres słyszalny człowieka – dźwięki o częstotliwości od ok. 20 Hz do 20 000 Hz (20 kHz).
- Infradźwięki (<20 Hz) – niesłyszalne przez człowieka, ale odczuwalne np. jako wibracje. Stosowane w technologiach sonarowych i badaniach sejsmicznych.
- Ultradźwięki (>20 kHz) – wykorzystywane w medycynie (USG), echolokacji zwierząt oraz technologii komunikacyjnej.
Podział Dźwięków według Częstotliwości
- Bardzo niskie (<20 Hz) - Trzęsienia ziemi, dźwięki wytwarzane przez wieloryby
- Niskie (20 Hz – 250 Hz) - Bas w muzyce, grzmoty, silniki
- Średnie (250 Hz – 2 kHz)- Mowa ludzka, instrumenty smyczkowe
- Wysokie (2 kHz – 20 kHz) - Dzwonki, śpiew ptaków, talerze perkusyjne
- Ultradźwięki (>20 kHz) - Nietoperze, ultrasonografia, sonary
Częstotliwość a Percepcja Dźwięku
- Dźwięki niskiej częstotliwości (np. 50 Hz – 250 Hz) są odbierane jako głębokie, rezonujące i mocne.
- Dźwięki średniej częstotliwości (250 Hz – 2 kHz) są najważniejsze dla percepcji mowy i wokalu w muzyce.
- Dźwięki wysokiej częstotliwości (>2 kHz) nadają dźwiękowi jasność i klarowność.
Dźwięki o bardzo niskich i bardzo wysokich częstotliwościach często są trudne do zarejestrowania i reprodukcji przez standardowe głośniki i mikrofony.
Częstotliwość w Nagraniach i Audio
- Sampling Rate (Próbkowanie) – liczba próbek dźwięku na sekundę w nagraniach cyfrowych. Standardowe wartości to 44,1 kHz (CD), 48 kHz (film, wideo), 96 kHz i wyższe (studio, mastering).
- Korekcja częstotliwościowa (Equalization, EQ) – regulowanie poziomu głośności różnych pasm częstotliwości w miksie audio.
- Filtry częstotliwościowe – używane do eliminacji niepożądanych dźwięków (np. low-pass usuwa wysokie częstotliwości, a high-pass tłumi niskie).
Częstotliwość to kluczowa właściwość dźwięku, określająca jego wysokość. Ludzkie ucho odbiera dźwięki w zakresie od 20 Hz do 20 kHz, a w akustyce i technologii audio stosuje się różne techniki przetwarzania częstotliwości w celu poprawy jakości nagrań i transmisji dźwięku.
