Fundamentfrekvensen

Fundamentfrekvensen, ofta kallad grundfrekvensen eller f0, är det lägsta frekvensinnehållet i en periodic signal och anger den upplevda tonhöjden hos en ton eller ett ljud. För ett regelbundet ljud förekommer övertonserien i heltalsmultiplar av f0: f0, 2f0, 3f0 med mera. Ju tydligare denna serie är, desto tydligare är tonen och dess klangfärg.

F0 bestäms av fysik och geometri hos det som vibrerar. På en sträng bestäms f1 av spänning T, densitet μ och längd L ungefär enligt f1 ≈ (1/2L) √(T/μ). På öppna rör ger hastigheten v och längden L f1 ≈ v/(2L); slutna rör ger f1 ≈ v/(4L). Så små förändringar i längd, spänning eller massa förändrar fundamentfrekvensen och därigenom tonhöjden.

I musik och tal används ofta f0 som en parameter i analys och syntes. En Fourier-transform eller liknande spektralanalys används för att identifiera f0 och dess harmoniska strukturer. Inom talvetenskapen kallas f0 ofta grundfrekvensen hos vokalveckens vibrationer, vilket styr uppfattad tonhöjd och prosodi. Människans röst ligger vanligtvis inom cirka 80–300 Hz hos vuxna, medan instrument varierar mycket.

Icke-periodiska eller mycket ripplade signaler saknar en tydlig fundamentalfrekvens, och då används andra metoder för att beskriva tonhöjd eller allmänt frekvensinnehåll, exempelvis basbandsanalys eller cepstrumanalys. Sammanfattningsvis är fundamentfrekvensen central för hur vi upplever och analyserar ljud, musik och tal.