Если прослушивать два тональных сигнала с близкими частотами и уровнями громкости, возникает эффект «качания» громкости. Казалось бы, от простого суммирования сигналов громкость должна лишь увеличиться, но она начинает колебаться. Причина элементарная — сигналы имеют близкие, но не равные частоты, поэтому расстояние между пиками обеих волн постоянно изменяется. Периодически пики совпадают, и к слушателю приходит сигнал с удвоенной громкостью. В другие периоды пик одной волны приходится на нулевой уровень другой; в эти моменты амплитуда суммы равна амплитуде одного сигнала. Так возникает колебание суммарного уровня.
В чем могут помочь биения?
Биения часто используют при настройке двух тонов в унисон. Даже если частота биений очень мала, человеческое ухо способно уловить периодическое нарастание и убывание громкости звука. Поэтому биения являются весьма чувствительным методом настройки в звуковом диапазоне. Настройка частоты производится до тех пор, пока биения не перестанут прослушиваться. Если настройка неточна, то разность частот можно определить на слух, подсчитав число биений за одну секунду. При прослушивании музыкальных звуков биения могут восприниматься и для высших гармонических составляющих, что применяется, например, при настройке фортепиано.
Кроме настройщиков, прибегают к биениям и конструкторы музыкальных инструментов. Так, чтобы избежать строительства огромных 32футовых труб, органные мастера обходятся дополнительной парой меньших — длиной 16 и 8 футов, генерирующих тона 32 и 64 Гц соответственно. В случае их одновременного звучания в помещении возникают 2й и 3й обертоны от желаемого основного тона,что воспринимается на слух как присутствие в звучании органа звука настоящей 32футовой трубы.
И, наконец, о биениях, как помощниках в изучении субъективных тонов. Многие звуки мы не слышим или слышим плохо из-за эффекта маскировки — громкие звуки «прикрывают» собой более тихие. То, что замаскировано, с трудом поддается исследованию. Но, если к плохо слышимому тону добавить близкий ему по частоте и по уровню, то биения «проявятся» и обозначат уровень замаскированного сигнала.