Representasi Waktu-Frekuensi

Mungkin ini adalah konsep paling penting untuk memahami sifat alamiah suara. Pendekatan matematis subjek ini bisa sangat rumit, sehingga dalam kasus kita cukuplah untuk menekankan konsep-konsep utamanya dan tidak menyebutkan detail yang biasa tersedia dalam konteks sains.

Grafik yang telah kita amati sejauh ini menggambarkan hubungan amplitudo terhadap waktu, dan mendeskripsikan laju amplitudo terhadap perubahan waktu. Sekarang kita akan menggunakan pendekatan yang berbeda dan melihat bagaimana mendapatkan hubungan amplitudo terhadap frekuensi.

Dalam kasus sinusoid murni dengan persamaan kita dapat mengatakan bahwa frekuensi f dan amplitudo A adalah konstan. Dalam gambar berikut kita melihat pada sisi kiri representasi umum dari sinusoid secara amplitudo-waktu. Gambar pada sisi kanan atas menunjukkan sinusoid yang sama secara amplitudo dan frekuensi, sementara dua sinusoid dari contoh sebelumnya digambarkan di sisi kanan bawah:

Gambar 1.12 Representasi waktu-frekuensi

Sehingga sinusoid dapat dilihat, dalam diagram amplitudo-frekuensi, sebagai segmen yang panjangnya berkorelasi dengan amplitudonya dan terletak pada frekuensinya (kalimat ini adalah penyederhanaan dari keadaan sesungguhnya).

Sekarang kita gabung semua hal ini. Bayangkan suatu suara yang kompleks, yang terdiri dari semua sinusoid dari 20 Hz hingga 20 kHz (ini adalah kurang lebih rentang frekuensi yang bisa diindera telinga manusia). Suara tersebut diperlihatkan gambar berikut:

Gambar 1.13 Laju sinyal suara yang kompleks

Spektrum frekuensinya bervariasi menurut waktu dan bila kita mengambil “foto” dari spektrum pada suatu instan kita mendapatkan grafik berikut yang menghubungkan amplitudo dan frekuensi pada saat kita mengambil foto:

Gambar 1.14 Spektrum frekuensi sinyal suara yang kompleks

Suatu suara tidak pernah diam tetapi terus berubah menurut waktu. Ini berarti bahwa setiap amplitudo sinusoid berubah sehingga bentuk grafik yang mewakili spektrum juga berubah. Ini menjelaskan apa yang kita lihat ketika kita memperhatikan analisa spektrum dengan LED-nya yang menyala-nyala. LED itu sebenarnya menunjukkan amplitudo dari sinusoid-sinusoid dalam spektrum. Hal ini menjelaskan tingkah laku graphic equalizer: amplifikasi atau atenuasi amplitudo sinusoid. Interval 20 Hz – 20 kHz adalah kontinyu, sehingga dalam equalizer setiap kursor mengendalikan amplitudo dari satu frequency band. Semakin banyak kursor yang ada, semakin sempit bandwith yang dikendalikan. Dalam kasus ideal teoris kursor tak terhingga, masing-masing akan mengendalikan amplitudo dari satu sinusoid.