صوت‌شناسی

صداشناسی یا آکوستیک یکی از شاخه های علم فیزیک است که وظیفه بررسی صداها و موج های مکانیکی را بر عهده دارد.

آشنایی مقدماتی با مفاهیم صوت شناسی

ارتفاع و فاصله طنین یا رنگ صدا

صداها نیز مانندرنگها به صورت ساده و مرکب وجود دارند. رنگهای ساده که همان رنگهای اصلی هستند، ازهیچ رنگ دیگری ساخته نشده‌اندو تمام رنگها ازترکیب آنهابه دست می‌آیند. رنگ مرکبی رنگی است که درصدی از رنگهای اصلی را در خود داشته باشد. مثلاٌ نارنجی ترکیبی از رنگهای زرد و قرمز است و بسته به اینکه درصد این دو رنگ چقدر باشد، نارنجی‌های متفاوتی ایجاد می‌شود.

صداهایی که ما می‌شنویم معمولاٌ صداهای مرکب هستند و از ترکیب صداهای ساده ساخته شده‌اند. صداهای ساده صداهایی هستند که خود،‌از ترکیب صداهای دیگر ساخته نشده اند. این صداها را به اصطلاح تون خالص می‌گویند و بعضاٌ،‌صدایی شبیه صدای سوت دارند.حال اگر چند تون خالص را با نسبتهای مختلف با هم ترکیب کنیم،‌صدای مرکبی به‌دست می‌آید که دیگر هیچ شباهتی به صداهای اولیه ندارد.مثلاٌ، صدای ویولن را می‌توان ترکیب چند تون خالص با یک نسبت خاص دانست.

اگر این نسبتها تغییر کنند، صدای دیگری تولید خواهد شد.در اینجاست که مفهوم طنین یا رنگ صدا معنی پیدا می‌کند. همانگونه که با ترکیب رنگهای اصلی می‌توان رنگهای مختلفی ایجاد نمود،‌با ترکیب تونهای خالص نیز می‌توان رنگهای صدایی یا طنین‌های متفاوتی ایجاد کرد. پس زمانی که می‌گوییم طنین صدای فلان شخص با شخص دیگری تفاوت دارد، مفهومش این است که صدای شخص از عناصری تشکیل شده است که با دیگری فرق دارد.

با روشن شدن مفهوم طنین،‌اصوات را به دو دستة اساسی تقسیم می‌کنیم،‌اصوات موسیقایی و اصوات غیر موسیقایی. اصوات موسیقایی به آن دسته از صداها می‌گویی که به گوش انسان خوشایند هستند و نسبت اجزای آنها به گونه‌ایست که انسان در مقابل شنیدن آنها احساس رضایت می‌کند.تونهای خالصی که اصوات موسیقایی را تشکیل می‌دهند،‌با یکدیگر نسبت درستی دارندو همین امرموجب می‌شود که باعث تقویت یکدیگر شده و به عبارتی کاملاٌ در یکدیگر فرو روند و مجموعاٌ یک کل دلپذیر فراهم کنند.

اصوات غیرموسیقایی صداهایی هستند که به گوش انسان خوشایند نیستند و غالباٌ این‌گونه است که اجزای تشکیل دهندة آنها یعنی همان تونهای خالصی که آنها را تشکیل می‌دهند، نسبت درستی با هم ندارند و باعث تضعیف یکدیگر می‌شوندو نه تنها به گوش ناخوشایند باشند،‌بلکه زود هم ازبین بروند. برای نمونه می‌توان صدای کشیدن ناخن روی میز یا صدای شکستن شیشه را ذکر کرد. از اینجا به بعد،‌بحث ما روی اصوات موسیقایی متمرکز است و هرجا صحبت از صوت می‌کنیم ، ‌منظورمان صوت خوشایند یا موسیقایی است.اکنون می‌خواهیم نحوة ایجاد این اصوات را بررسی کنیم. برای تولید هرگونه صدایی، ‌اولاٌ احتیاج به یک منبع صوت داریم. تارهای صوتی انسان منبع صوت انسان و سیمهای ویولن منبع صوت ویولن هستند.این منابع صوتی معمولاٌ با وسیله ای به صدا در‌می‌آیند.

مثلاٌ تارهای صوتی با هوای ششها و سیمهای ویولن با آرشه به ارتعاش در می‌آیند. اما علاوه بر منبع صوت،‌برای تولید صدا به عامل دیگری نیز احتیاج داریم که به این صدای اولیه شکل بدهد و آنرا به‌صورت خاصی تبدیل کند. این کار توسط جعبة تشدید یا حفرة تشدید صورت می‌پذیرد. حفرة تشدید،‌محفظه‌ایست که باعث تشدید و تقویت یک سری صداهای بخصوص می‌شود و بنابراین به صدای تولید شده توسط منبع صوت،‌طنین یا رنگ خاصی می‌دهد. برای نمونه جعبة تشدید ساز سنتور که جعبه‌ای ذوزنقه ای شکل و مسطح است، طنینی ایجاد می کند که با طنین صدای سه‌تار که جعبه‌ای نسبتاٌ گرد و کوچک دارد،‌کاملاٌ تفاوت دارد. جعبه های تشدید معمولاٌ یک سری تونهای خاصی را در خود حفظ می‌کنند و همین امر باعث می‌شود که صداهای تولید شده توسط منبع صوت، دوام بیشتری داشته باشند. هرچقدر که حفرة تشدید یک ساز کیفیت بهتری داشته باشد،‌صدای‌آن ساز کامل تر و دلنشین تر خواهد بود. صدای انسان نیز از این حفره های تشدید برخوردار است و کل بدن انسان در حکم جعبة تشدید صدای او می‌باشد. اما آن اعضایی از بدن که بیش از همه،‌ایفای نقش می‌کنند، عبارتند از، استخوانهای قفسة سینه،‌ حفرة دهان،‌حفرة بینی و استخوانهای سر.تا اینجا با مفهوم طنین،‌تشدید و حفرة تشدید آسنا شدیم. اکنون می‌خواهیم دو ویژگی اساسی دیگر از صوت را مورد بررسی قرار دهیم :

بلندی و ارتفاع

مفهوم بلندی،‌تا حدی برای همگان روشن است. صدایی بلندتر است که شدت بیشتری داشته باشد. به عنوان مثال صدای خروس از صدای گنجشک بلندتر است. صدای انسان قادر است تنها محدوده‌ای از بلندیها را دریافت کند. کوتاهترین صدایی که برای انسان قابل شنیدن و تشخیص است را آستانة شنوایی و بلندترین صدایی که توسط انسان قابل تحمل است را آستانة دردناکی می‌گویند. بلندی صوت را گاهی حجم صوت یا ولوم (volume) صوت نیز می‌گویند.

مشخصة‌دیگر صوت که شاید مهم‌ترین خصیصة آن در کار موسیقی باشد،‌ارتفاع صوت است. ارتفاع،‌به معنی زیر و بم بودن صوت است. هرچقدر صوت زیرتر باشد، می‌گوییم ارتفاع آن بیشتر است و هرجقدر بم‌تر باشد،‌می‌گوییم ارتفاع آن کمتر است. مثلاٌ ارتفاع صدای خانمها غالباٌ از ارتفاع صدای آقایان بیشتر است. زیرا سیستم هنجرة‌آنها به صورتی است که زیرتر از صدای آقایان صحبت می‌کنند. به عنوان یک مثال دیگر،‌اگر یک زبانة فلزی را روی لبة میز بگذاریم و به آن ضربه وارد کنیم،‌صدایی تولید می‌کند که زیر و بمی یا ارتفاع آن بستگی به طول آزاد زبانة فلزی دارد. هرچه طول آزاد زبانه بیشتر باشد، صدای ایجاد شده بم‌تر است.

معمولاٌ بجای واژة ارتفاع،‌از واژة فرکانس یا تواتر یا بسامد نیز استفاده می‌شود، که گرچه درهمة‌موارد صحیح نیست ولی در اغلب موارد می‌توان آنها را یکی دانست. بنابراین هرچه فرکانس صوت بیشتر باشد،‌صدا زیرتر و هرچه فرکانس صوت کمتر باشد، صدا بم‌تر است.ارتفاع یا فرکانس را با واحد هرتز (hertz) اندازه‌گیری می‌کنند.مثلاٌ ارتفاع یک صوت ۲۰۰ هرتزی دوبرابر یک صوت ۱۰۰هرتزی است، یعنی ۲برابر زیرتر است و یا فرکانس آن دوبرابر است. گوش انسان درتشخیص ارتفاع،‌فوق‌العاده حساس است،‌بطوریکه تغییر ارتفاع ۱تا۲هرتز را به خوبی تشخیص می‌دهد. مثلاٌ اگر صدای ۱۰۰هرتز به صدای ۱۰۲ هرتز تبدیل شود،‌گوش انسان این تغییر را احساس می‌کند. به دنبال مفهوم ارتفاع،‌مفهوم مهم دیگری را معرفی می‌کنیم و آن،‌فاصله است.نسبت ارتفاع دو صوت را فاصله می‌گویند. نسبت صوتی با ارتفاع ۲۰۰ هرتز به صوتی با ارتفاع ۱۰۰ هرتز برابر۲می‌باشد و بنابراین فاصلة‌این دو صوت برابر ۲ است. پس وقتی می‌گوییم فاصلة‌صدایی با صدای دیگر مثلاٌ۵/۱ است یعنی آن صدا ۵/۱برابر زیرتراست. باید دانست که همة‌فاصله‌ها به گوش خوشایند نیستند. ممکن است فاصلة‌دوصدایی که به طور متوالی شنیده می‌شوند به گوش خوشایند یا ناخوشایند باشد. پیداکردن فاصله‌های خوشایند یکی از مهمترین مسایل علم موسیقی است. یعنی اینکه صداها را چگونه زیروبم کنیم که به گوش خوشایند باشند.

یکی از ویژگیهای شنوایی انسان که در موسیقی اهمیت بسیار دارد این است که گوش انسان نسبت به فاصلة دو برابر، آنقدر احساس رضایت می‌کند که مایل است صداهایی با فاصلة‌دوبرابر را یکسان تلقی کند. یعنی صدای۲۰۰هرتز را همان صدای ۱۰۰هرتزی تلقی می‌کند، فقط می‌گوید زیرتر است و اگر بخواهیم برای هر صدایی نامی انتخاب کنیم، به این دو صدا نام یکسان می‌دهیم. یعنی صدایی که فرکانس آن دوبرابر شده است را صدای جدیدی نمی‌دانیم که نام جدیدی به آن اطلاق کنیم.

فاصلة فرکانسی بین یک صدا و دو برابر آن را یک اکتاو (octave) می‌گویند. مثلاٌ فاصلة ۵۰۰هرتز تا ۱۰۰۰هرتز ، یک اکتاو فرکانسی است که شامل بینهایت فرکانس است و وظیفه موسیقیدان است که از این بینهایت صدا چند صدا را طوری انتخاب کند که شنیدن آن برای انسان رضایت‌بخش باشد.

به این ترتیب، با سه مشخصه اساسی صوت یعنی بلندی، ارتفاع و طنین آشنا شدیم. هر صوتی با این سه مشخصه بطور کامل شناسایی می‌شود.

منابع

www.peyvandemehr.blogfa.com