امواج صوتی چگونه تولید میشوند
سلام به دوستان عزیزم
توی این قسمت چندتا مبحث پایه و بسیار مهم برای موزیسین ها و مهندسین صدا را بیان میکنم که دانستن آنها به شدت مهم است برای شناخت صوت و کار کردن با آن
بیاید این بحث را با آشنایی با گوش انسان شروع کنیم:
گوش انسان یکی از شاهکار های بدن ماست که قادر است فرکانس های بسیار زیادی را دریافت کند. در واقع کیفیت یا اگر به خواهیم به زبان تصویری بگوییم Resolution گوش ما به مراتب از چشمانمان بیشتر است و میتواند میلیون ها واحد صوتی را دریافت و پردازش کند، این در حالی است که چشم تنها چند طیف نوری را میتواند دریافت و پردازش کند.
همانطور که در تصویر میبینید گوش از سه قسمت اصلی به نام های گوش خارجی، میانی و داخلی تشکیل شده است که توضیحات آن را در ویدیو کامل داده ام. تنها نکته ای که در این قسمت مهم است اینکه در نهایت رشته های عصبی سیگنال هایی که از گوش گرفته است را به مغز منتقل میکند و در واقع این سیگنال ها در مغز پردازش میشوند و گوش تنها یک عضو واسط است که کار ترجمه اصوات به سیگنال های عصبی را انجام میدهد. مانند میکروفن که کار ترجمه اصوات به امواج الکتریکی را انجام میدهد.
به همین خاطر بسیاری از قابلیت های منحصر به فرد انسان در رابطه با صدا به مغز انسان برمیگردد و نه الذاما به گوش انسان.
نکته مهم دیگر دامنه شنوایی انسان است که از ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلیوهرتز است. ۲۰ هرتز بم ترین صزایی است که انسان قادر به دریافت و پردازش آن است و ۲۰ کیلو یا هزار هرتز بالاترین و یا زیرترین صداست. دامنه شنوایی انسان یکی از مواردی است که همیشه برای یک مهندس صدا و یا موزیسین قابل اهمیت است.
زیر صداها
اکثر افراد فکر میکنند که با فشار دادن یک کلاویه پیانو و یا زدن یک تار گیتار تنها یک فرکانس خاص از آن به وجود می آید. این در حالی است که همراه این فرکانس اکتاو بالای آن، دو
اکتاو بالای آن ، فصله پنجم آن، فاصله چهارم، فاصله سوم، فاصله سه کاسته و … فواصل زیادی تا فاصله یک و یا یک کاسته آن نیز به ارتعاش می آیند
دلیل اینکه ما آنها را به قدرت دریافت نمیکنیم به خاطر این است که این فواصل داری دامنه یا شدت صدای کمتری هستند نسبت به فرکانس پایه ایجاد شده از ساز و یا هنجره. اما در کار کردن به صدا و پردازش آن دانستن اینکه مقدار زیر صداهای هر ساز چقدر است و چه زیرصداهایی بسته به نوع ساز قویتر و یا ضعیفتر هستند مسئله ای واقعا مهم و ضروری است
تا به حال به این موضوع فکر گرده اید که صدا و یا امواج صوتی چکونه از منبع موج به گوش م میرسند؟
سرعت صون چیزی حدود ۴۳۴ متر بر ثانیه است الیته در ارتفاهی همسطح با سطح دریا و دمای هوای معمولی یعنی چیزی حدود ۲۰ درجه. اینکه چرا ارتفاع و درجه دما در سرعت انتقال صوت تاثیر دارند بر میگردد به فشار هوا. به عنوام مثال همگی ما رنجیر های که انسان ها برای جا به جایی کالا و حتی بعضا نزری درست میکنند را دیده ایم. خوب هرچقدر تعداد انسان هایی که در این زنجیره هستند بیشتر باشد سرعت انتقال هم بیشتر خواهد بود و در بحث ما هرچقدر تعداد مولکول های هوا در یک واحد بیشتر باشند به معنای فشار هوای بیشتر است و این به معنای سرعت انتقال بیشتر صوت. یعنی در زمستان سرعت صوت بیشتر است تا در تابستان و در مناطق پست سرعت صوت بیشتر است تا مناطق مرتفع.
حالا به فشاری که صوت در هوا ایجاد میکند برای انتقال امواج فشار صوت میگویند و مقداری که گوش انسان قاد به دریافت آن است در شکل نمایش داده شده است.
فاکتور دیگر گه تاثیر زیادی بر شنوایی انسان دادر فرکانس است که در ابتدای همین مقاله به صورت کوتاه به آن اشاره کردم. اما اگر به نمودار بالا دقیقتر توجه کنید متوجه میشوید که شنوایی انسان در بازه فرکانسی ۲ تا ۵ کیلوهرز بیششتر از سایر فرکانس ها میباشد. به نظر شما دلیل آن چیست؟
این موضوع به تکامل انسان برمیگردد: انسان در طی تکامل چند میلیون ساله اش به یک سری فرکانس ها حساس تر از سایر فرکانس ها شده است. این فرکانس ها آن نوعی از ارتعاشات هستند که به انسان خطر را هشدار میدهند. صدای جیغ زدن کودکان یکی از این فرکانس ها است که دقیقا در این بازه فرکانسی قرار گرفته شده است به خاطر این است که گوش انسان به شدت به آن حساس است. همانطور که میبینید هرچقدر فرکانس پایین تر بیاید نیزان دریافت گوش ما کمتر میشود و بهتریت دریافت را ما از چیزی حدود ۸۰ هرتز تا ۱۵ کیلوهرتز داریم
ADSR
شاید تا به حال چیزی به نام نمودار ADSR شنیده باشید. این نمودار نحوه ایجاد صوت از طریق یک ساز موسیقی در واحد زمانی را نمایش میدهد به این معنی که:
Attack: فاصله زمانی از موقع ضربه زدن به سیم، یا کبیدن روی صفحه یک تبل و یا کشیدن آرشه بر روی ویالون تا وقتی که صدای اصلی ساز ایجاد میشود. این زمان نسبت یه هر ساز میتواند کوتاه یا بلند باشد. سازهای کوبه ای دارای Attack بسیار کوتاهی هستند و سازهای زهی مقدار Attack بالایی دارند.
Decay: مدت زمانی است از صدای اول ایجاد شده تا زمانی که صدای ساز به یک ثبات میرسد و صدای اصلی خود را پیدا میکند.
Sustain: میزان زمانی است که این صدا ادامه پیدا میکند. به عنوان مثال در سازی مانند ویالون تا زمانی که آرشه بر روی تارها کشیده میشود صدا Sustain دارد.
Release: فاصله زمانی مابین توقف نوازنده از نواختن تا فروکشی کامل صدا. در سازی به مانند گنگ یا همان درام چینی مقدار Release بعضا به یک دقیق هم میرسد