grundtonfrekvens

Grundtonfrekvensen, ofta kallad grundfrekvens eller f0, är den lägsta frekvensen i en periodisk vågform och motsvarar perioden för en fullständig vibration. Den bestämmer i stor utsträckning vilken ton vi uppfattar som pitch hos en ljudkälla. Klangfärg och komplexa ljud uppstår genom närvaron av övertoner som är multiplar av grundfrekvensen.

Den fysiska bakgrunden är att många ljudkällor vibrerar i flera mode samtidigt, till exempel en sträng, en luftpelare eller ett membran. Den grundläggande frekvensen beror på geometrin och materialegenskaperna hos systemet. Exempelvis kan en strängs grundfrekvens beskrivas av f1 = (1/2L)√(T/μ), där L är längden, T är spänningen och μ är massatäthet. För open‑open luftpelare är f1 = v/(2L) och för en halvöppen kolumn f1 = v/(4L). Övertonerna är vanligtvis hela multiplar av f1 och ligger därmed i harmoner som ger ljudets karaktär.

Inom musik och tal anger grundfrekvensen tonhöjden på tonen; människor uppfattar f0 på en ungefär logaritmisk skala. Vid tal används f0 för att analysera prosodi och röstens karaktär, medan i musik bidrar f0 tillsammans med övertonerna till klangfärg och identitet hos instrument och sångare. Mätning och analys av grundfrekvens görs ofta med tidsdomänmetoder som autokorrelation eller frekvensdomänmetoder som FFT; cepstrumanalys används också i vissa tillämpningar. I kompletta ljudsignaler kan flera grundfrekvenser förekomma samtidigt, som vid polyfont musik, där tagning av varje f0 är en viktig del av pitch‑trackingen.