Wstęp:

Do ustalenia częstotliwości i amplitud drgań harmonicznych, które składają się na dany dźwięk, przeprowadza się analizę harmoniczną dźwięku. Dzięki metodzie transformaty Fouriera, która zakłada że każdą funkcję okresową spełniającą zależność: f(t+T)=f(t) można przedstawić w postaci sumy harmonicznych,możliwe jest obliczenie liczby i rodzaju tonów jakich należałoby użyć, aby po ich złożeniu można było otrzymać dźwięk jak najbardziej zbliżony do badanego dźwięku. Za pomocą takiej informacji możliwe jest określenie tzw. widma dźwięku, przedstawianego najczęściej za pomocą wykresu prążkowego, na którego poziomej osi znajdują się częstotliwości drgań harmonicznych, które występują w dźwięku badanym, a na osi pionowej z kolei amplitudy drgań.

Jeżeli źródło dźwięku wykonuje drgania o jednej częstotliwości, to wtedy dźwięk, który jest wówczas wydawany określa się jako ton.

Jeśli źródło dźwięku wykonuje z kolei wiele drgań jednocześnie, wówczas wydaje dźwięk, który składa się z kilku tonów. Innym rodzajem dźwięku jest szum, który jest dźwiękiem składającym się z bardzo dużej ilości drgań składowych o przypadkowych częstotliwościach.

Zarówno amplitudy jak i częstotliwości fal składowych są odpowiedzialne za jego barwę, czyli cechę dźwięku, która pozwala odróżniać od siebie dźwięki o tej samej głośności i wysokości i która jest zależna od składu harmonicznego dźwięku czyli ilości, częstotliwości i natężenia drgań składowych. Dzięki barwie dźwięku możliwe jest odróżnienie dźwięków różnych instrumentów czy też rozpoznać głosy różnych osób.

Cel ćwiczenia:

Analiza harmoniczna dźwięków metodą FFT (Fast Fourier Transform)

Sprzęt wykorzystany do doświadczenia:

- komputer z aplikacją do analizy dźwięku

- mikrofon

Przebieg doświadczenia:

Po zapoznaniu się z programem Spectrogram, służącym do analizu dźwięku, przystąpiłem wraz z zespołem do wymawiani przez podłączony do komputera mikrofon samogłosek(każdy z członków zespołu wymawiał po kolei wszystkie samogłoski), a nastepnie do zapisywania maksymalnych wartości odczytanych z wykresów wygenerowanych przez komputer.

Otrzymane wyniki zostały przedstawione na poniższych wykresach:

• Samogłoska a:

• Samogłoska e:

• Samogłoska i:

• samogłoska o:

• samogłoska u:

• samogłoska y:

Wnioski:

Na podstawie otrzymanych wykresów, można stwierdzić, że przy początkowych i końcowych częstotliwościach wydawanego dźwięku, wartości amplitud są największe. Najwyższym głosem jest głos Łukasza, ponieważ przy wypowiadaniu przez niego samogłosek, wartości częstotliwości były najwyższe. Głos Damiana z kolei jest najgłośniejszy, gdyż amplitudy przy wypowiadanych przez niego samogłosek osiągnęły największe wartości co najlepiej widać przy wypowiadaniu samogłosek: a,e,o,u,y oraz jednocześnie najniższy o czym świadczą najniższe wartości częstotliwości w porównaniu do pozostałych członków zespołu. Tomka głos jest natomiast głosem wysokim, o czym świadczą wysokie wartości częstotliwości oraz ma on także donośny głos.

---