Principal diferença - largura de banda vs. frequência

Os termos largura de banda e frequência pode ter significados diferentes dependendo do contexto. Aqui, exploramos esses termos em relação ao seu uso no campo do processamento de sinais. o principal diferença entre largura de banda e frequência é que frequência se refere ao número de vezes que um componente de um sinal oscila por segundo, enquanto que largura de banda refere-se à faixa de frequências que podem estar contidas em um sinal.

O que é frequência

Os dados são freqüentemente comunicados por meio de sinais, e os sinais são feitos de ondas. A frequência de um sinal se refere ao número de vezes que o sinal oscila por segundo, e geralmente é medido em hertz (Hz). No caso do som, a frequência é uma medida do tom do som: os sons de alta frequência produzem sons agudos ("agudos"), enquanto os sons de baixa frequência produzem sons graves ("graves").

Um sinal pode ser considerado formado pela adição de muitas ondas com frequências diferentes, então um sinal pode ser dividido em um espectro de força que fornece quanta energia é transportada por cada uma das frequências componentes de um sinal. “Equalizadores” exibidos no software de reprodução de música são uma versão simplificada de um espectro de potência. Mostra em que níveis as diferentes frequências estão presentes na música tocada em um determinado momento:

Uma exibição de “equalizador” em um reprodutor de música mostra em que níveis as diferentes frequências de sons estão presentes em uma onda em um determinado momento.

UMA espectrograma de freqüência pode ser produzida usando frequência e tempo como os eixos xey no gráfico e usando uma escala de cores para representar a potência de uma determinada frequência em um determinado momento. Por exemplo, o espectrograma de frequência para um violino sendo tocado é mostrado abaixo:

Espectrograma de frequência para um violino sendo tocado.

No diagrama acima, o eixo horizontal representa o tempo, enquanto o eixo vertical representa a frequência. As 14 “colunas” verticais indicam que 14 notas foram tocadas durante o tempo. As pequenas barras horizontais representam as frequências harmônicas que constituem cada nota.

O que é largura de banda

A largura de banda refere-se à faixa de frequências componentes contidas em um sinal. Se os componentes mínimo e máximo das frequências que ocorrem em um sinal modulado são

e

, então a largura de banda é dada por

.

Quando a largura de banda é maior, um número maior de frequências pode ser representado por um sinal. Por exemplo, os sinais de rádio AM com largura de banda de 9-10 kHz não conseguem transmitir frequências de som mais altas que os rádios FM, com largura de banda de 100-200 kHz, podem transmitir sem problemas.

O diagrama abaixo mostra o espectrograma de frequência para um sinal de rádio FM.

Um espectrograma de frequência para sinais de uma transmissão de rádio FM

Neste gráfico, o eixo horizontal representa a frequência, enquanto o eixo vertical representa o tempo. Como você pode ver, há uma gama de frequências que o sinal transporta. Este intervalo é a largura de banda desse sinal.

Diferença entre largura de banda e frequência

Definição:

Frequência é o número de vezes que uma onda oscila por segundo. Uma vez que um sinal pode ser feito de muitas ondas diferentes atuando como componentes, podemos usar o termo frequência para se referir ao número de vezes que um determinado componente oscila por segundo.

O termo largura de banda refere-se à faixa total de frequências de componentes que podem ser acomodadas em um sinal.

Relacionamento com o pitch:

Em termos de som, frequência determina o tom do som.

Largura de banda determina a faixa de tom que pode ser codificada em um sinal.

Cortesia de imagem:

“Equalizer-eq-sound-level-digital-255396” por bykst (Próprio trabalho) [CC0 1.0], via Pixabay (modificado)

“Um espectrograma de uma forma de onda de violino…” por Antilived (Criado pelo usuário: Omegatron usando Adobe Audition) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Espectrograma de uma transmissão de rádio FM da Alemanha…” por Casandro ~ commonswiki (Trabalho próprio) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons