Huojunta

Kuvan huojuva aalto (sininen) muodostuu vihreästä ja punaisesta vihreän aallonpituuden kasvaessa.

Ääninäyte

Nauhoitteen ensimmäiset 2 sekuntia: 110 Hz siniaalto. Seuraavat 2 s: 104 Hz siniaalto. Viimeiset 2 s edellisten aaltojen yhdistelmä, jolla huojunta kuuluu.

Äänitiedostojen kuunteluohjeet

Huojunta on kahden taajuudeltaan vain hieman erilaisen aallon välisestä interferenssistä aiheutuva ilmiö. Tunnetuin se on ääniaalloilla, jolloin huojunta havaitaan kuullun äänen voimakkuuden jaksollisena vaihteluna. Ilmiö esiintyy samanlaisena kuitenkin myös muiden kuin ääniaaltojen tapauksessa.

Otetaan esimerkiksi sähkökitara ja soitetaan yhtä aikaa kaksi selvästi erikorkuista ääntä. Tällöin ihminen havaitsee äänet erillisinä. Aletaan nyt kiristää toista kieltä siten, että äänten välinen taajuusero pienenee. Hiukan ennen kuin taajuudet ovat samat, kuullaan huojunta: ääni kuuluu välillä voimakkaampana, välillä heikompana, eikä kahta säveltä voida enää erottaa toisistaan.

Huojuntataajuus

Ilmiön syy on fysikaalinen: kaksi eri ääniaaltoa interferoivat eli muodostavat summa-aallon. Interferoivat aallot vahvistavat toisiaan, jos ne ovat samassa vaiheessa; vastakkaisessa vaiheessa ollessaan ne heikentävät toisiaan. Ääni kuullaan voimakkaampana, kun interferenssi on luonteeltaan vahvistavaa eli konstruktiivista. Eri vaiheissa olevat aallot puolestaan sammuttavat toisensa ja ääni kuulostaa heikolta.

Voidaan todistaa, että äänenvoimakkuuden maksimin ja minimin vaihtelu muodostaa aallon, jonka taajuus on interferoivien aaltojen taajuuksien erotus. Tämä nk. huojuntataajuus on

$f_{h}=\left|f_{2}-f_{1}\right|$

Yksinkertaisimmin ilmiötä voidaan tarkastella laskemalla kahden perusmuotoisen (sinimuotoisen), samalla amplitudilla värähtelevän aallon summa:

${\sin(2\pi f_{1}t)+\sin(2\pi f_{2}t)}={2\cos \left(2\pi {\frac {f_{1}-f_{2}}{2}}t\right)\sin \left(2\pi {\frac {f_{1}+f_{2}}{2}}t\right)}$

Huojunta.

Jos interferoivien aaltojen taajuudet ovat lähellä toisiaan (ero muutaman hertsin luokkaa) eli $\left|f_{2}-f_{1}\right|<<f_{1}+f_{2}$, yhtälössä oikealla olevan kosiniaallon taajuus on kuuloalueen alapuolella, minkä vuoksi sitä ei havaita erillisenä sävelenä. Sen sijaan se ilmenee siniaallon amplitudin eli äänen voimakkuuden jaksollisena vaihteluna; kosinin sanotaan muodostavan ns. verhokäyrän, joka värähtelee hitaasti. Siniaallon taajuus on $\left(f_{1}+f_{2}\right)/2$ eli interferoivien aaltojen taajuuksien keskiarvo. Tämän aallon amplitudi on $\left|2a\cos \left(2\pi {\frac {f_{1}-f_{2}}{2}}t\right)\right|$. Kun $\cos \left(2\pi {\frac {f_{1}-f_{2}}{2}}t\right)$ on yksi, aallot ovat samassa vaiheessa ja vahvistavat toisiaan (amplitudi on 2a). Kun se on nolla, aallot sammuttavat toisensa (amplitudi on 0).

Huojuntaa esiintyy myös monimutkaisemmissa tapauksissa, esimerkiksi äänten soidessa eri voimakkuuksilla. Tällöin laskennallinen käsittely on mutkikkaampaa.

Huojunta äänentoistossa

Huojunta tarkoittaa myös äänen korkeuden hidasta vaihtelua, jota esiintyy analogisissa äänentallennuslaitteissa, tavallisimmin nauhureissa ja vanhoissa elokuvissa. Näissä ilmiö aiheutuu tallennusvälineen epätasaisesta liikkestä. Esimerkiksi nauhaa kuljettavan moottorin pyörimisnopeuden vaihtelut aiheuttavat toistetun taajuuden heilahtelua eli huojuntaa.

Katso myös

• vibrato