top of page
G E L U I D S S Y N T H E S E
Wat is geluid?
Trillingen
Iedere dag horen we enorm veel geluiden. Om een geluid te kunnen horen moet het in onze oren komen. Dit gaat via de lucht. Het voorwerp wat geluid maakt, produceert trillingen. Deze trillingen worden overgenomen door de lucht die om het voorwerp zit. De lucht gaat trillen en verplaatst zich steeds verder van het voorwerp af. De trillingen worden steeds zwakker en zwakker en verdwijnen. Je kunt het vergelijken met de golven (trillingen) op het water. Als je een steen in het
water gooit zie je een cirkel van golven ontstaan die steeds groter worden. Een takje dat een eindje verderop ligt gaat ervan bewegen. Hoe groter de cirkel wordt, hoe kleiner de golven.
De trillingen in de lucht zie je niet, maar het werkt precies hetzelfde. Wanneer we ergens in de cirkel staan van de trillende lucht (net zoals het takje in het water) worden deze trillingen overgenomen door onze oren en horen we het geluid. Hoe verder we van het geluid-producerende voorwerp (klankbron) staan, des te kleiner de trillingen en hoor je het dus minder goed dan wanneer je dichtbij staat. Een trilling noemen we ook wel ‘frequentie’. Geluid verplaatst zich dus door de lucht, maar ook door bijvoorbeeld water. Onder water kunnen we ook horen. Dolfijnen kunnen communiceren onder water. Eigenlijk kan vrijwel ieder materiaal trillingen verplaatsen.
De drie elementen
Geluid bestaat uit 3 elementen:
-
Toonhoogte
-
Volume
-
Klankkleur
Toonhoogte
Muziekinstrumenten kunnen verschillende toonhoogtes produceren. Een contra-bas en een tuba zorgen bijvoorbeeld vooral voor de lage tonen in een muziekstuk. De hoge tonen zijn bijvoorbeeld voor de dwarsfluit, piccolo of een xylofoon. Maar ieder instrument (behalve sommige slagwerk instrumenten) kan verschillende toonhoogtes produceren.
Je kunt zeggen of een geluid hoog of laag is. Maar hoe hoog of laag is het geluid nu precies ? Net zoals je een afstand in meters kunt uitdrukken en een temperatuur in graden celsius zo kun je de toonhoogte ook uitdrukken in een eenheid. Deze eenheid is genoemd naar een 19e eeuwse natuurkundige Rudolph Heinrich Hertz. We korten deze eenheid af tot Hertz (Hz). Een trilling is een soort golfbeweging die zich steeds herhaald (zoals de gloven in het water). Eén Hertz wil zeggen: één trilling per seconde.
Een oscilloscoop kan geluidstrillingen zichtbaar maken. Hieronder zie je een animatie van van een trilling. Hoe hoger het aantal Hertz des te meer trillingen er in een seconde passen.
Geluiden die we kunnen horen, trillen veel sneller dan één keer per seconde. Mensen kunnen geluiden horen tussen de 30 en de 17.000 Hertz. Dit is overigens sterk afhankelijk van je leeftijd. Een baby kan vaak tot over de 20.000 Hertz horen, terwijl een 80-jarige vaak niet verder komt
dan de 9.000 Hertz. Er zijn filmpjes zoals
deze, waar je kunt testen tot hoe hoog en
hoe laag je nog iets kunt horen. Probeer
het maar eens en controleer of je gehoor
nog goed werkt.
Dieren kunnen nog veel hogere
geluiden horen. Een bekend voorbeeld is
het honden-fluitje. Deze produceert een
toon die wij mensen niet kunnen horen,
maar een hond wel. Het record is in handen van de dolfijnen. Deze dieren kunnen tonen horen tot 150.000 Hertz!
Op een 5-oktaafs keyboard zitten tonen tussen de ±68 en de ±2.000 Hertz. De a’ is precies 440 Hertz. De a” is 880 Hertz (2x zoveel).
Volume
Met het volume bedoelen we de geluidssterkte van het geluid. Op iedere geluidsinstallatie/muziekspeler kun je het volume regelen. Het effect is voor iedereen bekend. Ook daar hebben we een eenheid voor. Hoe hard een geluid gaat drukken we uit in decibels (dB).
Het zachtste geluid dat je kunt horen licht tussen de 1 en de 10 decibel. Een speld die op de grond valt veroorzaakt 10 decibel geluid. Overigens, als je helemaal stil bent, zul nog altijd geluiden blijven horen van buiten.
Je hoort vaak meer dan je denkt. Alleen wanneer je bijvoorbeeld in de grotten van Zuid-Limburg bent en je houdt je adem in, dan hoor je echt helemaal niets. Dit kan een verademing zijn, maar op den duur word je er waarschijnlijk helemaal gek van. Het is maar goed dat er altijd geluid is.
Maar teveel is ook niet goed. Als je de rest van je leven optimaal van muziek wil blijven genieten, dan moet je oppassen voor bepaalde geluidssterktes. Boven de 80 decibel continu geluid is al schadelijk! Dit is het volume van het stadsverkeer. Dan maar niet te spreken over discotheken en popconcerten! Een keer is niet erg, maar het gehoor heeft tijd nodig om zich te herstellen. Houd daar rekening mee.
Klankkleur
Of een geluid dof klinkt, hangt niet af van hoe hard (volume) je het geluid speelt of hoe hoog (toonhoogte). Een hoog geluid kan toch dof klink-
en. Als een piano en een viool allebei een ‘a’ spelen, kun
je toch horen welk instrument het is. Dit komt omdat je
niet alleen de ‘a’ hoort, maar nog veel meer tonen die
zachtjes meeklinken.
Het meeklinken van tonen gebeurt bij alle geluiden die je hoort, maar je hebt het niet in de gaten. De ‘werkelijke’ toon klinkt het hardst en de andere klinken zachtjes ‘mee’. Deze tonen die meeklinken noemen we boventonen. Ze zien er allemaal uit zoals in figuur 1 en hebben ieder een eigen frequentie (toonhoogte). Welke boventonen ermee klinken en hoe hard ze meeklinken bepalen de klankkleur van het geluid. Hierdoor kunnen we dus de klank van verschillende instrumenten onderscheiden.
Er zijn heel veel verschillende boventonen die kunnen meeklinken. Als de eerste toon (de toonhoogte die je hoort) een frequentie heeft van bijvoorbeeld 110 Hertz, dan heeft de tweede toon een frequentie van 220 Hertz, de derde is 330 Hertz enz. Hoe meer boventonen een geluid heeft, des te scheller hij klinkt.
Met een synthesizer kunnen we een geluid produceren zonder boventonen. Dit geluid (golfvorm) heet een ‘sinus’. Luister er maar eens naar op het filmpje hiernaast. Hij klinkt een beetje dof en erg saai. Je kunt deze vorm zelf als volgt tekenen:
Het bewegen van de pen kun je vergelijken met een geluidstrilling en het wegtrekken van het papier is de tijd. Deze vorm noemen ze dus de sinus. Wanneer er nog een andere boventoon meeklinkt, krijg je een ander vorm. Stel je voor dat je bij het maken van de tekening zelf ook op en neer geschud zou worden met een constante snelheid, dan zou je tekening er ingewikkelder uitzien. Met de boventonen is dit hetzelfde, ze schudden elkaar op en neer.
Wanneer je bijvoorbeeld alle oneven boventonen laat meeklinken (1, 3, 5 . . . 15), steeds de helft zachter, dan krijg
je de vorm zoals in nummer 1. Deze
vorm noemen we de blokgolf. De
klank lijkt veel op die van een nr. 1 blokgolf/
klarinet.
Wanneer we alle boventonen laten
meeklinken (steeds de helft zachter),
dan krijg je de golf zoals in nummer 2.
Deze golfvorm noemen we de zaag- nr. 2 zaagtand/
tand. Dit geluid klinkt heel helder
zoals de koperblaasinstrumenten.
Wanneer we het volume van de
boventonen van het geluid in figuur num-
mer 1 sneller laten afnemen, krijgen we nr. 3 driehoek/
de driehoek golfvorm zoals in nummer 3..
square
00:00 / 00:04
sawtooth
00:00 / 00:04
triangle
00:00 / 00:03
Deze 4 golfvormen: sinus, blok, zaagtand en driehoek, zitten op de meeste synthesizers en zij vormen als het ware de kleuren waarmee je een geluid kunt gaan schilderen. Door de golfvormen te combineren (mengen) kun je oneindig veel geluiden maken. Je kunt er vooral echte synthesizer-geluiden mee maken. De geluiden van akoestische instrumenten kun je op deze manier moeilijk namaken. Je kunt ermee in de buurt komen, maar je zult het verschil altijd blijven horen. Andere synthesizers en keyboards maken het geluid op een andere manier. Zij maken gebruik van ‘sampling’.
Je kunt geluid dus op 3 manieren veranderen. In toonhoogte, Volume en klankkleur. Je ziet hier 3x een sinus golfvorm. Probeer te voorspellen hoe de golfvorm eruit ziet als hij wordt veranderd op 1 van de drie manieren. Ga dan met je cursor over het vak om te kijken of je het goed hebt.
Hoe ziet de sinus eruit als je hem verandert in:
toonhoogte
volume
klankkleur
In de eerste figuur zien we dat de golfvormen dichter bij elkaar komen. De golfbeweging gaat sneller. Hoe sneller de golfbeweging, hoe hoger het geluid of frequentie. Dit kun je vergelijken met een platenspeler. Als je een langspeelplaat op een te hoge snelheid afspeelt, gaat de muziek niet alleen sneller, maar ook hoger. Vooral aan de zang kun je dat goed horen.
In de tweede figuur slaat de golfvorm verder uit. Dit kun je vergelijken met de volumemeters die je op sommige apparatuur vindt. Bij een hard volume slaan ze verder uit dan bij een zacht volume.
In het laatste figuur zie je twee verschillende golfvormen. De toonhoogte en volume zijn gelijk, maar de klankkleur is verschillend (Je hoort een ander instrument).
klik hier voor de uitleg
bottom of page