message= Fizikailag a hang három paraméterrel jellemezhető: időtartam, frekvencia, intenzitás (hangerő).
Időtartam
Az időtartam az az időmennyiség, amely a hangrezgés megindulásától a rezgés lecsengéséig, azaz a hang megszólalásától annak elhalásáig eltelik. A hangtani irodalomban az időtartamot többnyire másodpercben (s) vagy annak ezred részében, ezredmásodpercben (ms) adják meg.
Az időtartam alapján megkülönböztetünk:
- hanglökéseket, azaz 200 ms-nál rövidebb időtartamú hangokat;
- rövid idejű hangokat, amelynek időtartama 200 ms és 1 s (1000 ms) között van;
- tartós hangokat, amelyek 1 s-nál hosszabbak.
Egy-egy beszédhang ejtésének időtartamát sok tényező befolyásolja, általánosságban azt mondhatjuk, hogy a beszédhangok ebben az osztályozásban vagy a hanglökések közé tartoznak, vagy a rövid idejű hangok alsó tartományára jellemző értékekkel valósulnak meg.
Frekvencia (rezgésszám)
A frekvencia a hangrezgés időegység alatti periódusainak a gyakorisága. Az időegység egyezményesen 1 másodperc, tehát a frekvencia az 1 másodperc alatti teljes periódusok száma:
1 sec / T (T= periódusidő).
Mértékegysége: Hertz (Hz).
Egy teljes periódus során a nyomás a hanghullámban a légköri nyomással megegyező értékről a maximális értékig nő, majd a nyomásminimumig csökken, s végül ismét a légköri nyomás értékét veszi fel. Periódusidőn (T) azt az időtartamot értjük, amely egy teljes periódus lezajlása alatt eltelik. Pl. a normál zenei "A" hang periódusideje 0.00227 sec (= 2.27 ms), ami azt jelenti, hogy a hangrezgés 1/0.00227 = 440 teljes periódust végez 1 másodperc alatt, tehát frekvenciája 440Hz.
Spektrum (hangszín)
Az azonos időtartamú, hangmagasságú, hangerejű, de különböző hangforrás által keltett hangot eltérőnek, különböző "színezetűnek" hallhatjuk. Ha például a hegedűn és a trombitán azonos magasságú hangot szólaltatunk meg, eltérő hangszínük alapján a két hangszert azonosítani tudjuk. Ez a hangminőséget közvetlenül meghatározó tulajdonság a hang spektrumával, hangszínképével írható le.
A hangok spektrumának jellemzéséhez a hangokat frekvencia-összetevőikre bontjuk (az eljárás hasonlatos ahhoz, amikor a fehér színt a szivárvány színeire bontják). A hangspektrum az összetevők frekvenciáit, amplitúdóit és fázisait meghatározó adatok összesége.
A hangok spektrumának két legelterjedtebb grafikus ábrázolási módja az amplitúdómetszet és a spektrogram.
Az amplitúdómetszetről az összetevők frekvenciájának és intenzitásának egy adott időpillanatban mért értéke olvasható le.
A spektrogram a hang frekvencia-összetevőinek energiaeloszását ábrázolja az idő függvényében. Példáinkban keskenysávú spektrogramot mutatunk be, amelyen a frekvencia-összetevők az amplitúdómetszethez hasonlóan jól elkülönülnek. A függőleges tengelyen az összetevők frekvenciája olvasható le, a vízszintes tengelyen az időbeli változásokat követhetjük nyomon. Az összetevők intenzitására a feketedés mértékéből következtethetünk.
Intenzitás
A hanghullám lényegét jelentő nyomásingadozás az éppen adott légköri nyomásérték körül változik. Ha a nyomás időbeni változását grafikonon, úgynevezett oszcillogramon ábrázoljuk, akkor a hangnyomás a nullvonaltól való pozitív és negatív irányú kitérésként jelenik meg. A hanghullám maximális nyomásamplitudója a légköri nyomástól való legnagyobb eltérés értéke.
A hang e tulajdonságának jellemzéséhez azt is felhasználhatjuk, hogy a hanghullámban energia terjed tova, és az áramló energia mennyisége arányos a hangnyomással. Az intenzitás fogalmával a hangenergia nagyságát, a hangforrás teljesítményét jellemezzük. Az intenzitás a hangterjedés irányára merőleges egységnyi felületen időegység alatt átáramlott energiamennyiség. Mértékegysége a W/m2.
Amikor a hangok erősségét jellemezzük, akkor többnyire a decibelben kifejezett hangteljesítmény szintet, vagy nyomásszintet adjuk meg. A természtes és mesterséges hangforrások hangteljesítménye igen nagy átfogású, 12-13 nagyságrend. A leghangosabb néhány billiószor múlja fölül a leghalkabb forrás hangteljesítményét. Ilyen széles tartományban nagyon nehéz mérni és számolni, ezért célszerű a logaritmusos skála bevezetése. Az ilyen skála értékeket szinteknek (L) nevezzük. Tizes alapú logaritmust használva a nagyságrend lesz a szint mutatója. Például: lg 10 = 1, lg 1000 = 3. Két teljesítményjellegű mennyiség hányadosának tizes alapú logaritmusa tehát szintkülönbségként a nagyságrendi különbséget szolgáltatja. Ennek a skálának az egységét Bel-nek nevezzük. A gyakorlati esetek megkülönböztetéséhez, a tizedesek elkerülése céljából tízszer kisebb egységet vezettek be. Ez a decibel, jele dB.
A decibel-skála mindaddig csak viszonyító (relatív), amíg egy abszolút alapérték nincs rögzítve hozzá. Többféle alapértéket használnak. Az akusztikában, a beszédakusztikában, a fonetikában minden adatunk ugyanarra a nemzetközi szabványokban rögzített alapértékre vonatkozik, amelynek nyomásban kifejezett értéke 0,00002 Pascal.
Hangérzet
A hangok azáltal léteznek számunkra, hogy az emberi agy a hallószerv segítségével felfogja őket, azaz a fizikai hanginger élettani hangérzetté, majd lélektani hangélménnyé alakul. A hanginger mint fizikai realitás által kiváltott hangérzet tulajdonságait a hallószerv sajátos működése szabja meg. A hangérzet jellemzői a hangmagasság, hangosság, hosszúság és a hangszín fogalmaival írhatók le.
Hangosság
A hangosságot alapvetően a hang intenzitása szabja meg, a hangosság szubjektív érzete, a hangossági szint megítélése azonban nem azonos a hangnyomás vagy a hangteljesítmény mért adataival. A decibel-skála tükrözi hallásunknak azt a jellegzetességét, hogy a hangnyomás és hangteljesítmény viszonylag nagy változásait csak kis hangosságbeli különbségként érzékeljük. A mért adatok és az érzet közötti összefüggést mutatja a son-skála. A son-skála szintjeit kísérletileg határozták meg, arra kérték az adatközlőket, hogy két hang közül az egyik hangerejét addig változtassák, ameddig fele olyan hangosnak hallják. E hangérzeti skála alapegysége a son.
Az észlelt hangossági szint függ a hang frekvenciájától és hangszínétől is. Az egyenlő hangosságszintek szintén kísérletileg megállapított görbéi, a gyakran Fletcher-Munson görbékként említett grafikon szinuszos hangok szabadtéri érzékelésére vonatkozik. Az adatok tanusága szerint a fülünknek az alacsony frekvenciájú hangok észleléséhez nagyobb intenzitásra van szüksége, a hallásunk a 3500 és 4000 Hz között és 13000 Hz körül a legélesebb.
Hangmagasság és spektrum
Az intenzitáshoz hasonlóan a hang frekvenciáját sem lineárisan érzékeljük. A frekvencia és a hangmagasság összefüggésének jellemzésére felhasználható a zenei hangköz, de a hangtani és beszédtechnológia mérésekben, alkalmazásokban leggyakrabban a mel-skála és a bark-skála a használatos. A Hz alapú lineáris frekvenciaértékek és a szubjektív skálák összevetése azt mutatja, hogy hallószervünk a kis frekvenciaváltozásokra a hallástartomány alsó sávjában érzékenyebb, mint a magas frekvenciákon. Azaz a hangmagasság érzékelése is logaritmikus jellegű. A fülünk által végzett hallási elemzést gyakran hasonlítják a Fourier-analízishez: a hangokat frekvencia-összetevőikre bontjuk. A frekvencia észlelési sajátosságai miatt a hangok akusztikai és hallási hangszínképe is eltéréseket mutat.