Ձայնի բարձրության և դրա այլ հատկությունների մեր ընկալումը որոշվում է ակուստիկ ալիքի բնութագրերով: Սրանք նույն բնութագրերն են, որոնք բնորոշ են ցանկացած մեխանիկական ալիքին, այն է՝ տատանումների ժամանակաշրջանը, հաճախականությունը, ամպլիտուդը: Ձայնի սուբյեկտիվ սենսացիաները կախված չեն ալիքի երկարությունից և արագությունից։ Հոդվածում մենք կվերլուծենք ձայնի ֆիզիկան։ Բարձրություն և տեմբր - ինչպե՞ս են դրանք որոշվում: Ինչո՞ւ ենք մենք որոշ հնչյուններ ընկալում որպես բարձր, իսկ մյուսները՝ հանգիստ: Այս և այլ հարցերի պատասխանները կտրվեն հոդվածում։
Pitch
Ի՞նչն է որոշում բարձրությունը: Սա հասկանալու համար եկեք մի պարզ փորձ կատարենք. Վերցնենք ճկուն երկար քանոն, նախընտրելի է ալյումինե։
Եկեք սեղմենք այն սեղանին, ծայրը ուժեղ հրելով: Քանոնի ազատ եզրին մատով խփենք՝ կդողա, բայց շարժումը լուռ կլինի։ Այժմ քանոնը մոտեցնենք մեզ, որպեսզի դրա փոքր մասը դուրս գա սալիկի եզրից այն կողմ։ Եկեք նորից խփենքքանոն. Նրա ծայրը շատ ավելի արագ և ավելի փոքր ամպլիտուդով կթրթռա, և մենք կլսենք բնորոշ ձայն։ Մենք եզրակացնում ենք, որ ձայնի առաջացման համար տատանումների հաճախականությունը պետք է լինի առնվազն որոշակի արժեք: Ձայնային հաճախականության տիրույթի ստորին սահմանը 20 Հց է, իսկ վերին սահմանը՝ 20000 Հց։
Շարունակենք փորձը։ Քանոնի ազատ եզրն էլ ավելի կարճացրեք, նորից շարժեք։ Նկատելի է, որ ձայնը փոխվել է, բարձրացել է։ Ի՞նչ է ցույց տալիս փորձը: Նա ապացուցում է ձայնի բարձրության կախվածությունը նրա աղբյուրի տատանումների հաճախականությունից և ամպլիտուդից։
Ձայնի ծավալ
Բարձրությունը ուսումնասիրելու համար մենք կօգտագործենք թյունինգի պատառաքաղ՝ ձայնի հատկություններն ուսումնասիրելու հատուկ գործիք: Կան թյունինգ պատառաքաղներ տարբեր ոտքերի երկարությամբ: Նրանք թրթռում են, երբ հարվածում են մուրճին: Խոշոր կարգավորիչ պատառաքաղներն ավելի դանդաղ են տատանվում և ցածր ձայն են արտադրում: Փոքրերը հաճախակի են թրթռում և տարբերվում բարձրությամբ։
Եկեք սեղմենք լարման պատառաքաղը և լսենք: Ձայնը ժամանակի ընթացքում թուլանում է: Ինչու է դա տեղի ունենում: Ձայնի ծավալը թուլանում է սարքի ոտքերի տատանումների ամպլիտուդի նվազման պատճառով։ Նրանք այնքան էլ ուժեղ չեն թրթռում, ինչը նշանակում է, որ օդի մոլեկուլների թրթռումների ամպլիտուդը նույնպես նվազում է։ Որքան ցածր լինի, այնքան ավելի հանգիստ կլինի ձայնը: Այս հայտարարությունը ճշմարիտ է նույն հաճախականության հնչյունների համար: Պարզվում է, որ ձայնի և՛ բարձրությունը, և՛ ծավալը կախված են ալիքի ամպլիտուդից։
Տարբեր ծավալների հնչյունների ընկալում
Վերոնշյալից թվում է, որ որքան բարձր է ձայնը, այնքան մենք ավելի պարզ ենքմենք լսում ենք, այնքան ավելի նուրբ փոփոխություններ կարող ենք ընկալել: Սա ճիշտ չէ. Եթե մարմինը տատանվում է շատ մեծ ամպլիտուդով, բայց ցածր հաճախականությամբ, ապա նման ձայնը վատ տարբերակելի կլինի։ Բանն այն է, որ լսելիության ողջ տիրույթում (20-20 հազար Հց) մեր ականջը լավագույնս տարբերում է 1 կՀց մոտ հնչյունները։ Մարդկային լսողությունը առավել զգայուն է այս հաճախականությունների նկատմամբ: Նման հնչյունները մեզ ամենաբարձրն են թվում։ Զգուշացնող ազդանշանները, ազդանշանները կարգավորվում են ուղիղ 1 կՀց հաճախականությամբ:
Տարբեր հնչյունների ձայնի մակարդակ
Աղյուսակը ցույց է տալիս սովորական ձայները և դրանց բարձրությունը դեցիբելներով:
| Աղմուկի տեսակ | Ձայնի մակարդակ, դԲ |
| Հանգիստ շնչառություն | 0 |
| Շշուկ, սաղարթների խշշոց | 10 |
| Ժամացույցի ժամացույց 1 մ հեռավորության վրա | 30 |
| Կանոնավոր խոսակցություն | 45 |
| Աղմուկ խանութում, խոսակցություն գրասենյակում | 55 |
| Փողոցի ձայն | 60 |
| Բարձրաձայն խոսակցություն | 65 |
| Տպագրական խանութի աղմուկ | 74 |
| Ավտոմեքենա | 77 |
| Ավտոբուս | 80 |
| Ինժեներական հաստոց | 80 |
| Բարձր ճիչ | 85 |
| մոտոցիկլ խլացուցիչով | 85 |
| Խառատահաստոց | 90 |
| Մետալուրգիական գործարան | 99 |
| Նվագախումբ, մետրոյի վագոն | 100 |
| Կոմպրեսորային կայան | 100 |
| Chainsaw | 105 |
| Ուղղաթիռ | 110 |
| Ամպրոպ | 120 |
| ռակտիվ շարժիչ | 120 |
| Պողպատի պտտում, կտրում (այս ծավալը հավասար է ցավի շեմին) | 130 |
| Ինքնաթիռը մեկնարկի պահին | 130 |
| Հրթիռի արձակում (առաջացնում է արկերի ցնցում) | 145 |
| Միջին տրամաչափի որսորդական հրացանի ձայն դնչափի մոտ (վնասվածք է առաջացնում) | 150 |
| Գերձայնային ինքնաթիռ (այս ծավալը հանգեցնում է վնասվածքների և ցավային ցնցումների) | 160 |
Տեմբր
Ձայնի բարձրությունը և բարձրությունը որոշվում են, ինչպես պարզեցինք, ալիքի հաճախականությամբ և ամպլիտուդով։ Տեմբրը անկախ է այս հատկանիշներից: Եկեք վերցնենք նույն բարձրության երկու ձայնային աղբյուր՝ հասկանալու համար, թե ինչու են դրանք տարբեր տեմբր ունեն։
Առաջին գործիքը կլինի 440 Հց հաճախականությամբ հնչող թյունինգի պատառաքաղը (սա առաջին օկտավայի նոտան է), երկրորդը՝ ֆլեյտա, երրորդը՝ կիթառ։ Երաժշտական գործիքներով մենք վերարտադրում ենք նույն նոտան, որի վրա հնչում է թյունինգի պատառաքաղը։ Երեքն էլ ունեն նույն բարձրությունը, բայց դեռ տարբեր են հնչում, տարբերվում են տեմբրով: Ինչն է պատճառը? Ամեն ինչ ձայնային ալիքի թրթիռների մասին է: Շարժումը, որն առաջացնում է բարդ հնչյունների ակուստիկ ալիքը, կոչվում է ոչ ներդաշնակ տատանում: Տարբեր տարածքներում ալիքը տատանվում է տարբեր ուժգնությամբ և հաճախականությամբ։ Այս լրացուցիչ հնչերանգները, որոնք տարբերվում են ծավալով և բարձրությամբ, կոչվում են երանգավորումներ։
Մի շփոթեք բարձրությունը և տեմբրը: Ձայնի ֆիզիկան այնպիսին է, որ եթե«խառնել» լրացուցիչ, ավելի բարձրները հիմնական ձայնին, մենք ստանում ենք այն, ինչ կոչվում է տեմբր: Այն որոշվում է հնչերանգների ծավալով և քանակով։ Հնչյունների հաճախականությունը ամենացածր տոնի հաճախականության բազմապատիկն է, այսինքն՝ այն բազմապատիկ մեծ թիվ է՝ 2, 3, 4 և այլն: Ամենացածր տոնը կոչվում է հիմնական տոն, հենց դա է որոշում բարձրության բարձրությունը: և հնչերանգներն ազդում են տեմբրի վրա։
Կան հնչյուններ, որոնք ընդհանրապես չեն պարունակում հնչերանգներ, օրինակ՝ թյունինգի պատառաքաղը: Եթե դուք պատկերում եք նրա ձայնային ալիքի շարժումը գրաֆիկի վրա, ապա կստանաք սինուսային ալիք: Նման թրթռումները կոչվում են ներդաշնակ: Կարգավորող պատառաքաղն արձակում է միայն հիմնական տոնը: Այս ձայնը հաճախ անվանում են ձանձրալի, անգույն:
Երբ ձայնն ունի շատ բարձր հաճախականության երանգներ, այն դառնում է կոշտ: Ցածր երանգները ձայնին տալիս են փափկություն, թավշյա: Յուրաքանչյուր երաժշտական գործիք, ձայն ունի իր նրբերանգները: Հիմնական հնչերանգների և հնչերանգների համակցությունն է, որ տալիս է յուրահատուկ հնչողություն, ձայնին օժտում որոշակի տեմբրով։
