POLA GELOMBANG NONSINUSOIDAL

18.8 Pola Gelombang Nonsinusoidal

Hal ini relatif mudah untuk membedakan suara yang datang dari biola dan saksofon bahkan ketika mereka berdua bermain nada yang sama. Di sisi lain, orang yang tidak terlatih dalam musik mungkin mengalami kesulitan membedakan nada yang dimainkan pada klarinet dengan nada yang sama yang dimainkan pada oboe. Kita dapat menggunakan pola gelombang suara dari berbagai sumber untuk menjelaskan efek ini.

Ketika frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar digabungkan untuk membuat suara, hasilnya adalah suara musik. Seorang pendengar dapat menetapkan titik nada untuk suara berdasarkan frekuensi dasar. Pitch adalah reaksi psikologis untuk suara yang memungkinkan pendengar untuk menempatkan suara pada skala dari rendah ke tinggi (bass ke treble). Kombinasi frekuensi yang bukan merupakan kelipatan bilangan bulat dari hasil mendasar dalam suara gaduh daripada suara musik. Hal ini jauh lebih sulit bagi pendengar untuk menetapkan titik nada untuk suara gaduh daripada suara musik.

Pola gelombang yang dihasilkan oleh alat musik adalah hasil dari superposisi frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari sebuah dasar. Superposisi ini menghasilkan kekayaan sesuai nada musik. Respon tanggap manusia yang terkait dengan berbagai campuran harmonik adalah kualitas atau timbre suara. Misalnya, bunyi sangkakala dianggap memiliki kualitas "brassy" (yaitu, kita telah belajar untuk mengasosiasikan kata sifat brassy dengan suara), kualitas ini memungkinkan kita untuk membedakan bunyi sangkakala dari saksofon, yang kualitasnya dianggap sebagai "melengking." Klarinet dan oboe, bagaimanapun, keduanya mengandung kolom udara yang sesuai dengan alang-alang, karena kesamaan ini, mereka memiliki campuran frekuensi yang sama dan itu lebih sulit bagi telinga manusia untuk membedakan mereka pada dasar kualitas suara mereka.

Pola gelombang suara yang dihasilkan oleh sebagian besar alat musik yang nonsinusoidal. Pola karakteristik yang dihasilkan oleh garpu tala, seruling, dan klarinet, masing-masing memainkan not nada yang sama, ditunjukkan pada Gambar 18.18. Setiap instrumen memiliki pola karakteristik sendiri. Perhatikan, bagaimanapun, bahwa meskipun perbedaan dalam pola, masing-masing pola periodik. Hal ini penting untuk analisa kita dari gelombang ini.

Masalah menganalisa pola gelombang nonsinusoidal muncul pada pandangan pertama menjadi tugas berat. Jika pola gelombang periodik, bagaimanapun, dapat direpresentasikan sebagai kedekatan seperti yang diinginkan oleh kombinasi dari sejumlah cukup besar gelombang sinusoidal yang membentuk deret harmonik. Bahkan, kita dapat mewakili setiap fungsi periodik sebagai rangkaian persamaan sinus dan cosinus dengan menggunakan teknik matematika yang didasarkan pada teoarema Fourier. Sesuai jumlah persamaan yang mewakili pola gelombang periodik disebut deret Fourier. Misalkan y(t) akan ada fungsi yang periodik dalam waktu dengan periode T sehingga y (t+T) = y(t). Fourier Teorema menyatakan bahwa fungsi ini dapat ditulis sebagai:

y (t) = Σ( A_n sin 2πf_nt + B_n cos 2πf_nt)                      (18.13)

di mana frekuensi terendah adalah f₁ = 1/T. Frekuensi yang lebih tinggi merupakan kelipatan bilangan bulat dari nada fundamental, f_n = nf₁, dan koefisien A_n dan B_n mewakili amplitudo dari berbagai gelombang. Gambar 18.19 merupakan analisis harmonik pola gelombang yang ditunjukkan pada Gambar 18.18. Setiap bar dalam grafik merupakan salah satu istilah dalam deret pada Persamaan 18.13 sampai dengan n = 9. Perhatikan bahwa garpu tala dipukul menghasilkan hanya satu harmonik (pertama), sedangkan flute dan klarinet menghasilkan harmonik pertama dan banyak yang lebih tinggi lagi.

Perhatikan berbagai intensitas relatif dari berbagai harmonik untuk flute dan klarinet. Secara umum, suara musik terdiri dari frekuensi f dasar ditambah frekuensi lain yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari f, semua memiliki intensitas yang berbeda. 

Kita telah membahas analisis pola gelombang menggunakan teorema Fourier. Analisa ini melibatkan penentuan koefisien harmonik dalam Persamaan 18.13 dari pengetahuan tentang pola gelombang. Proses sebaliknya, disebut Fourier sintesis (sintesis fourier), juga dapat dilakukan. Dalam proses ini, berbagai harmonik ditambahkan bersama-sama untuk membentuk pola gelombang yang dihasilkan. Sebagai contoh Fourier sintesis, pertimbangkan pembangunan sebuah gelombang persegi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 18,20. Simetri dari hasil gelombang persegi hanya kelipatan ganjil dari frekuensi fundamental penggabungan dalam sintesis. Dalam Gambar 18.20A, kurva biru menunjukkan kombinasi f dan 3f. Dalam Gambar 18.20b, kita telah menambahkan 5f untuk kombinasi dan memperoleh kurva hijau. Perhatikan bagaimana bentuk umum dari gelombang persegi yang diperkirakan, meskipun bagian atas dan bawah bukan datar seperti yang seharusnya.

Gambar 18.20c menunjukkan hasil penambahan frekuensi ganjil hingga 9f. Pendekatan ini (kurva merah-coklat) dengan gelombang persegi lebih baik daripada perkiraan pada gambar 18.20A dan 18.20b. Untuk pendekatan gelombang persegi sedekat mungkin, kita harus menambahkan semua kelipatan ganjil dari frekuensi fundamental, sampai dengan frekuensi terbatas.

Menggunakan teknologi modern, suara musik dapat dihasilkan secara elektronik dengan mencampur amplitudo yang berbeda dari sejumlah harmonisa. Ini banyak digunakan synthesizer musik elektronik yang mampu menghasilkan berbagai nada musik tak terbatas (Serway,2010:530-532).

 Baca Juga Tentang: Superposisi Gelombang Sinusoidal
 

//Baru saja Anda telah membaca  artikel tentang POLA GELOMBANG NONSINUSOIDAL, jika ada yang kurang jelas, keliru, kritik dan saran, silahkan isi di kolom komentar.//