Spektre og overtoner

Næste gang du lytter til musik eller hører lyde rundt omkring dig, så tænk lidt over, hvordan du egentlig opfatter lyden. Du hører måske et sammensat lydbillede med nogen mørke og  lyse toner og nogen lyde, som spreder sig ud både i det lyse og det mørke område. Din hjerne skiller de enkelte lydkilder fra hinanden ved hjælp af sådanne forskelle. Den måde, hvorpå lyden fordeler sig i mørke og lyse områder, kaldes lydbilledets spektrum.

Enkelttoner fra et musikinstrument eller fra en sanger har et harmonisk spektrum med en helt speciel struktur. Et harmonisk spektrum består af en grundtone og et antal overtoner, som ligger med jævn afstand fra grundtonen og op. Hvis grundtonen er 100 Hz (100 svingninger pr. sekund), vil overtonerne ligge på 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz osv. Styrken på de forskellige overtoner bestemmer lydens klangfarve. Musikinstrumenter har forskellig klangfarve, og de forskellige vokaler i menneskets stemme har deres egne klangfarver.

Vi kan tegne spektret op i et spektrogram. Her er sådan et spektrogram, hvor frekvensen forløber over x-aksen. Grundtonen og overtonerne vises som "pinde" med højder, som angiver styrken.

Klik her for at høre de enkelte toner hver for sig! Tonerne, du hører, udgør det, vi kalder en naturtoneskala. Det er de samme toner, du hører på en blokfløjte.

Når vi mikser  (summerer) alle disse deltoner sammen, får vi en tone, som du kan høre her.

Hvis deltonerne har andre indbyrdes styrkeforhold, får vi andre klangfarver. Klik på spektrogrammerne herunder for at høre de forskellige klangfarver!

Mere komplicerede lydbilleder har mere indviklede spektre, og klangfarven kan desuden ændre sig over tid. For at få oversigt over alt dette, kan vi lave en figur, som kaldes et sonogram. Her forløber tiden over x-aksen, frekvensen over y-aksen og styrken på deltonerne vises med gråtoner eller farver:

Klik på sonogrammet for at høre lyden. Forstår du sammenhængen mellem lyd og billede?

Dybe deltoner ligger nederst i sonogrammet, lyse ligger øverst. Hvislelyde ser du som "tågepletter", mens enkelttoner vises som en gruppe horisontale linier, som repræsenterer grundtonen (nederst) og overtonerne.