TÓN A JEHO VLASTNOSTI

Akékoľvek tlakové zmeny určitého prostredia (mechanické vlnenie v tomto prostredí), ktoré sú vyvolané chvením pružného telesa (mechanickým kmitaním bodov tohto telesa) sa označuje výrazom „zvuk“. Tón je zvuk, ktorý vzniká periodickým (pravidelne sa opakujúcim) chvením pružného telesa. Zvuky, ktoré nie sú tóny, vznikajú neperiodickým (nie pravidelne sa opakujúcim) chvením telesa a nazývajú sa hluky. Všetky zvuky možno rozdeliť na rôzne podskupiny: tóny a hluky.



Jednoduchý sínusový tón s frekvenciou 440Hz


Zložený tón


Krivka hluku

Tón má 4 základné vlastnosti: výška, sila, farba, dĺžka. Výška, sila a farba tónu sa nazývajú akustické vlastnosti tónu (skúma ich vedný odbor akustika).


Výška tónu sa vyjadruje fyzikálnou veličinou frekvencia (kmitočet) f, ktorej jednotkou je hertz (Hz). 1 Hz znamená jeden kmit chvejúceho sa telesa za sekundu, čiže napríklad ak komorné a1 má frekvenciu 440 Hz, znamená to 440 kmitov telesa za sekundu. Čím viac kmitov telesa za sekundu, tým je tón vyšší a čím menej, tým je tón nižší. Ľudské ucho vníma frekvenciu približne len v rozsahu 16 Hz až 16000 Hz (16 kHz). Nižšie frekvencie sa označujú ako infrazvuky a vyššie ako ultrazvuky.


Sila tónu (hlasitosť) sa fyzikálne vyjadruje hladinou intenzity zvuku L alebo hladinou tlaku, kde za jednotku možno považovať decibel (dB). Hladina tlaku ako fyzikálna veličina vyjadruje veľkosť kmitov, rozkmit (amplitúdu) chvejúceho sa telesa a teda čím väčší je rozkmit, tým väčšia je hlasitosť tónu a čím je rozkmit menší, tým je hlasitosť tónu nižšia. Ľudské ucho nevníma tóny, ktoré nemajú dostatočne vysokú hladinu tlaku (približne pod hladinu 40 dB), oproti tomu tóny s vysokou hladinou akustického tlaku (približne nad hladinu 120 dB) pôsobia na ľudské ucho bolestivo, môžu poškodiť sluch.


Farba tónu fyzikálne závisí od tónového spektra. Tónové spektrum určuje to, ktoré tzv. čiastkové tóny súznejú s daným tónom a aká je hlasitosť týchto čiastkových tónov. Čiastkové (alikvotné) tóny sú tóny, ktoré znejú súčasne so základným tónom a ktorých frekvencie sú postupne 2-, 3- , ..., n-násobkom frekvencie základného tónu. Tak napr. ak je základným tónom A-veľké, ktoré má frekvenciu 110 Hz, tak prvým alikvotným tónom bude a-malé, ktoré má frekvenciu 2 * 110 = 220 Hz, druhým alikvotným tónom bude e1-jednočiarkované s frekvenciou 3 * 110 = 330 Hz, tretím alikvotným tónom bude a1-jednočiarkované s frekvenciou 4 * 110 = 440 Hz atď.) Tónové spektrum možno graficky vyjadriť tvarom kmitania telesa. Rôzne hudobné nástroje majú rôznu farbu tónu (na základe čoho môžeme rozoznať napríklad tóny zahrané na husliach a na klavíri) a majú teda rôzny tvar kmitania chvejúceho sa telesa a teda rôzne tónové spektrum. Pružné teleso, na základe chvenia ktorého vznikajú na hudobnom nástroji tóny, je napríklad v prípade strunozvučných hudobných nástrojov (napr. husle) struna, v prípade vzduchozvučných hudobných nástrojov (napr. flauta) vzduchový stĺpec, v prípade blanozvučných hudobných nástrojov (napr. tympany) kožená blana a pod.


Dĺžka tónu sa nepokladá za fyzikálnu veličinu, hoci je vyjadriteľná v jednotkách veličiny času, teda v sekundách. Nezávisí totiž od fyzikálnych vlastností chvenia pružného telesa (frekvencia, amplitúda, spektrum), ale len od toho, kedy sa chvejúce teleso prestane chvieť (napr. preto, že hráč na hudobnom nástroji ukončí tón).

Všetky 4 uvedené základné vlastnosti tónu sú presne matematicky vyjadriteľné.