Was genau sind komplexe Klänge im Sinne von Audiowellen?

Was Sie in der endgültigen Wellenform sehen und hören, ist die Summe aller Instrumente, die Summe aller einzelnen Quellen.

All diese Klänge können in einer einzigen Wellenform kodiert werden. Bei Ihrem ersten Beispiel (Stereoton) haben Sie statt einem zwei Kanäle (zwei Wellenformen, zwei Signale).

Mit anderen Worten, ja, es ist ein einzelner Ton (oder zwei Töne im Fall von Stereo). Es unterscheidet sich nicht von dem, was passiert, wenn Sie einen Ton live hören. Ihre Ohren nehmen die Summe aller Geräusche im Raum zu dieser bestimmten Zeit und Position auf. Die gleiche Summe findet akustisch im Raum und digital oder elektronisch in einer Wellenform statt.

Ein 20-Hz-Ton

und ein 200Hz-Ton

kann in dieser einzigen Wellenform summiert werden:

Diese Interaktion kann auch destruktiv sein.

Jede Wellenform

summiert mit einer identischen Wellenform, aber mit invertierter Phase

werden sich gegenseitig aufheben.

Dasselbe passiert in musikalischeren Szenarien, in alltäglichen Liedern.

Trete

Schlinge

und Bassline

können alle in einer einzigen Wellenform summiert werden.

Jeder Ton kann als Kombination von Sinuswellenformen bei unterschiedlichen Frequenzen modelliert werden; Wenn ein Ton mehrere Frequenzen enthält, die alle Vielfache oder nahezu Vielfache einer gemeinsamen „Grundfrequenz“ sind, wird die Vereinigung dieser Töne in vielen Fällen als ein Ton wahrgenommen, dessen Frequenz die der Grundfrequenz ist und dessen „Charakter“ wird durch die beteiligten Frequenz- und Amplitudenverhältnisse bestimmt. Beachten Sie, dass ein Zuhörer in einigen Fällen die Grundfrequenz wahrnimmt, selbst wenn kein Ton dieser Frequenz vorhanden ist. Beispielsweise würde eine Kombination aus 300 Hz, 500 Hz und 700 Hz im Allgemeinen nicht als eine Ansammlung von Tönen wahrgenommen werden, sondern als ein einzelner 100-Hz-Ton. Das Hinzufügen von Inhalten mit 200 Hz, 600 Hz, 900 Hz oder anderen Vielfachen von 100 Hz würde die wahrgenommene Tonhöhe des Tons nicht ändern, aber wahrscheinlich klingen lassen.

Beachten Sie, dass die Tonwiedergabe selten perfekt ist; Wenn Vibrationen in der Luft in elektrische Signale umgewandelt werden oder umgekehrt, oder wenn elektrische Signale oder Vibrationen "herumbewegt" werden, können vier allgemeine Dinge passieren:

1. Einfache lineare Skalierung multipliziert einfach die Amplitude aller Frequenzinhalte mit einem konstanten Betrag.

2. Andere lineare Effekte modifizieren das Signal so, dass die Anwendung des linearen Effekts auf die Kombination von zwei Signalen dasselbe Ergebnis liefern würde wie die Anwendung des Effekts auf jedes Signal einzeln und die Kombination des Ergebnisses. Beachten Sie, dass lineare Effekte davon beeinflusst werden können (und oft werden), was das Signal in der Vergangenheit getan hat. Stellen Sie sich zum Beispiel einen einfachen Echoeffekt vor, der einem Signal 50 % desselben Signals hinzufügt, verzögert um 0,001 Sekunden. Ein solcher Effekt würde die Amplitude jedes Vielfachen einer beliebigen Frequenz, die ein Vielfaches von 1000 Hz ist, um 50 % erhöhen (da das verzögerte Signal in Phase mit dem nicht verzögerten ist), aber die Amplitude jedes Signals um 50 % verringern war ein ungeradzahliges Vielfaches von 500 Hz (da das verzögerte Signal seine Hochpunkte zur gleichen Zeit wie das nicht verzögerte Signal seine Tiefpunkte haben würde). Andere Frequenzen würden um unterschiedliche Beträge angehoben oder abgesenkt werden. Lineare Prozesse ändern die Amplituden und Phasenbeziehungen von Frequenzen, die im ursprünglichen Signal vorhanden sind, ändern jedoch nicht die Frequenzen selbst.

3. Die harmonische Verzerrung modifiziert ein Signal derart, dass die resultierende Momentanamplitude zu jedem Zeitpunkt in irgendeiner willkürlichen Weise von der Momentanamplitude des ursprünglichen Signals zu diesem Zeitpunkt abhängt. Im Gegensatz zu linearen Effekten hängt die Ausgabe eines harmonischen Verzerrungsprozesses in keiner Weise davon ab, was das Signal zu einem früheren Zeitpunkt getan hat. Bei einem Signal, das eine Kombination von Frequenzen enthält, enthält das Ergebnis eines harmonischen Verzerrungsprozesses nur Frequenzen, die als Summe beliebiger (positiver oder negativer) ganzzahliger Vielfacher von Signalen ausgedrückt werden können, die im Original vorhanden sind. Wenn alle im Original vorhandenen Frequenzen Vielfache einer gemeinsamen Grundfrequenz sind, sind alle im verzerrten Signal vorhandenen Frequenzen ebenfalls Vielfache dieser Frequenz.

4. Effekte, die weder als linear noch als rein zeitunabhängige harmonische Verzerrung charakterisiert werden können, können in eine „alles andere“-Kategorie geworfen werden. Ein Signal durch mehrere lineare Effekte zu leiten ist gleichbedeutend damit, sie durch einen potenziell komplizierteren zu leiten; Ebenso führt das Durchlaufen eines Signals durch mehrere Arten von harmonischen Verzerrungseffekten zu einer Art harmonischer Verzerrung. Das Kombinieren von Effekten kann jedoch zu Ergebnissen führen, die auf diese Weise nicht vereinfacht werden können.

Harmonische Verzerrungseffekte können oft angenehm sein, wenn alle Frequenzen im Originalsignal Vielfache einer gemeinsamen Grundwelle sind; Das Anwenden linearer Effekte nach einer solchen Verzerrung kann ebenfalls einen angenehmen Klang ergeben. Das Hinzufügen von Verzerrungen nach vielen Arten von linearen Effekten führt jedoch häufig zu ziemlich unangenehmen Klängen, da verschiedene Frequenzen letztendlich auf unterschiedliche Weise verzerrt werden.