การเข้าใจสิ่งที่เราได้ยินช่วยให้เราเข้าใจว่ามีอะไรอยู่ที่นั่น
โดย BRIAN S. HAWKINS | อัพเดทเมื่อ 2 ส.ค. 2564 15:04 น.
เกียร์
คลื่นไซน์สีน้ำเงินบนพื้นหลังสีดำ
ไม่ว่าคุณจะกำลังบันทึกหรือเพียงแค่สั่น ศาสตร์แห่งเสียงก็เจ๋งได้ พาเวล เซอร์วินสกี้ จาก Unsplash
แบ่งปัน
เราใช้ชีวิตไฮโลออนไลน์ทั้งชีวิตที่รายล้อมไปด้วยพวกเขา พวกเขากระแทกเราอย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วมากกว่า 700 ไมล์ต่อชั่วโมง บางครั้งเจ็บปวด บางครั้งทำให้รู้สึกผ่อนคลาย พวกเขามีพลังในการสื่อสารความคิด ปลุกความทรงจำที่ชื่นชอบ เริ่มการต่อสู้ สร้างความบันเทิงให้ผู้ชม หลอกหลอนเรา หรือช่วยให้เราตกหลุมรัก พวกมันสามารถกระตุ้นอารมณ์ที่หลากหลายและยังสร้างความเสียหายทางกายภาพอีกด้วย สิ่งนี้อ่านคล้ายกับนิยายวิทยาศาสตร์ แต่สิ่งที่เรากำลังพูดถึงนั้นเป็นเรื่องจริงและเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของเราอยู่แล้ว พวกมันคือคลื่นเสียง แล้วคลื่นเสียงคืออะไรและทำงานอย่างไร
หากคุณไม่ได้อยู่ในอุตสาหกรรมเสียง คุณอาจไม่ต้องคิดมากเกินไปเกี่ยวกับกลไกของเสียง แน่นอนว่าคนส่วนใหญ่สนใจว่าเสียงทำให้พวกเขารู้สึกอย่างไร แต่พวกเขาไม่ได้กังวลว่าเสียงจะส่งผลต่อพวกเขาอย่างไร อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจว่าเสียงมีการใช้งานจริงได้อย่างไร และคุณไม่จำเป็นต้องเป็นนักฟิสิกส์หรือวิศวกรเพื่อสำรวจหัวข้อที่น่าสนใจนี้ ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับศาสตร์แห่งเสียงที่จะช่วยให้คุณเริ่มต้นได้
คลื่นเสียง
ศาสตร์แห่งเสียง. Unsplash, เปียน มุลเลอร์
รูปทรงของสิ่งที่จะเกิดขึ้น
คลื่นเสียงคืออะไร? คลื่นเสียงเป็นพลังงานประเภทหนึ่งที่ปล่อยออกมาเมื่อวัตถุสั่นสะเทือน คลื่นเสียงเหล่านั้นเดินทางจากแหล่งกำเนิดผ่านสื่อ เช่น อากาศหรือน้ำ และเมื่อสัมผัสกับแก้วหู สมองของเราจะแปลงคลื่นความดันเป็นคำหรือเพลง หรือสัญญาณที่เราเข้าใจได้ พัลส์เหล่านี้ช่วยให้คุณวางสิ่งที่อยู่ในสภาพแวดล้อมของคุณ เราสามารถสัมผัสกับคลื่นเสียงในลักษณะทางกายภาพมากกว่า ไม่ใช่แค่ทางสรีรวิทยาด้วย หากคลื่นเสียงไปถึงไมโครโฟนอย่างShure SM7B . ที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมไมค์จะเปลี่ยนเป็นแรงกระตุ้นอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนกลับเป็นเสียงโดยลำโพงสั่น และในคอนเสิร์ต เราสัมผัสได้ถึงเสียงเบสที่หนักแน่นในอก นักร้องโอเปร่าสามารถใช้พวกมันเพื่อทุบกระจกให้แตก เป็นไปได้ที่จะเห็นคลื่นเสียงเมื่อถูกส่งผ่านสื่อเช่นทราย ซึ่งทิ้งรอยเท้าเกี่ยวกับเสียงไว้
รูปร่างนั้นคือยอดเขาและหุบเขาที่กลิ้งไปมา ซึ่งเป็นลายเซ็นของคลื่นไซน์ (aka sinusoid) หากคลื่นเดินทางเร็วกว่า ยอดเขาและหุบเขาเหล่านั้นจะก่อตัวใกล้กันมากขึ้น ถ้ามันเคลื่อนที่ช้าลงก็จะกระจายออกไป มันไม่ใช่การเปรียบเทียบที่ไม่ดีนักที่จะนึกถึงพวกมันเหมือนคลื่นในมหาสมุทร การเคลื่อนไหวนี้ทำให้คลื่นเสียงทำสิ่งอื่นได้มากมาย
คลื่นไซน์
เป็นคลื่นไซน์ของความถี่ต่างๆ ที่ส่งคลื่นอารมณ์ผ่านตัวคุณ ร่องลึกหมายถึงโทนที่สูงขึ้น วิกิพีเดีย
ความถี่ในสายจูง
เมื่อเราพูดถึงความเร็วของคลื่นเสียง เรากำลังหมายถึงว่าคลื่นตามยาวเหล่านี้เคลื่อนที่จากจุดสูงสุดไปยังรางน้ำและกลับสู่จุดสูงสุดได้เร็วเพียงใด ขึ้น…แล้วก็ลง…แล้วก็ขึ้น…แล้วก็ลง ศัพท์เทคนิคคือความถี่แต่พวกเราหลายคนรู้ว่ามันเป็นระดับเสียง เราวัดความถี่เสียงในหน่วยเฮิรตซ์ (Hz) ซึ่งแสดงถึงรอบต่อวินาที ด้วยความถี่ที่เร็วกว่าซึ่งจะสร้างเสียงที่แหลมขึ้น ตัวอย่างเช่น โน้ต A ที่อยู่เหนือ Middle C บนเปียโนจะวัดที่ 440 Hz โดยจะเคลื่อนที่ขึ้นและลงที่ 440 รอบต่อวินาที Middle C เองคือ 261.63 Hz ซึ่งเป็นระดับเสียงที่ต่ำกว่า สั่นด้วยความถี่ที่ช้ากว่า
การทำความเข้าใจความถี่มีประโยชน์หลายประการ คุณสามารถปรับแต่งเครื่องดนตรีได้อย่างแม่นยำโดยการวิเคราะห์ความถี่ของสาย วิศวกรบันทึกเสียงใช้ความเข้าใจเกี่ยวกับช่วงความถี่ในการตั้งค่าอีควอไลเซอร์ที่ช่วยปรับแต่งเสียงเพลงที่พวกเขากำลังมิกซ์ นักออกแบบรถยนต์ทำงานกับความถี่และวัสดุที่สามารถปิดกั้นได้ เพื่อช่วยให้เครื่องยนต์เงียบลง และ หูฟัง ตัดเสียงรบกวน (ANC) แบบแอคทีฟ และหูฟังใช้ปัญญาประดิษฐ์และอัลกอริธึมในการวัดความถี่ภายนอก และสร้างคลื่นผกผันเพื่อตัดคลื่นเหล่านี้ออก เพื่อให้สามารถแยกผู้สวมใส่ออกจากเสียงรบกวนรอบตัวได้ ช่วงความถี่เฉลี่ยของการได้ยินของมนุษย์คือ 20 – 20,000 Hz
อยู่ในชื่ออะไร?
การวัดเฮิรตซ์ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อไฮน์ริช รูดอล์ฟ เฮิรตซ์ซึ่งพิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นเสียงจากผู้หญิงพูดผ่านลำโพง
คุณสามารถได้ยินฉันตอนนี้? Pexels, Cottonbro
เริ่มกระปรี้กระเปร่า
แอมพลิจูดเท่ากับระดับเสียงหรือความเข้มของเสียง การใช้การเปรียบเทียบมหาสมุทรของเรา—เพราะมันได้ผล—แอมพลิจูดอธิบายความสูงของคลื่น
เราวัดแอมพลิจูดเป็นเดซิเบล (dB) มาตราส่วน dB เป็นลอการิทึม ซึ่งหมายความว่ามีอัตราส่วนคงที่ระหว่างหน่วยการวัด แล้ว นั่นมันทำอะไรหมายถึง? สมมติว่าคุณมีแป้นหมุนบนแอมป์กีตาร์ของคุณโดยเว้นระยะห่างเท่าๆ กันที่หมายเลขหนึ่งถึงห้า หากปุ่มหมุนตามมาตราส่วนลอการิทึม ระดับเสียงจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอเมื่อคุณหมุนแป้นหมุนจากเครื่องหมายเป็นเครื่องหมาย ถ้าอัตราส่วนคือ 4 สมมุติว่าหมุนแป้นหมุนจากเครื่องหมายตัวแรกเป็นตัวที่สองจะเพิ่มเสียงขึ้น 4 dB แต่การเปลี่ยนจากเครื่องหมายที่สองไปยังเครื่องหมายที่สามจะเพิ่มเป็น 16 เดซิเบล หมุนแป้นหมุนอีกครั้งและแอมป์ของคุณจะดังขึ้น 64 dB หมุนอีกครั้งและคุณจะระเบิด 256 เดซิเบล – มากเกินพอที่จะทำให้แก้วหูของคุณแตก แต่ถ้าคุณยังคงยืนนิ่งอยู่ คุณสามารถหมุนปุ่มนั้นอีกครั้งเพื่อเพิ่มระดับเสียงของคุณเป็น 1,024 เดซิเบลที่เขย่าสมอง มันดังกว่าคอนเสิร์ตร็อคเกือบ 10 เท่าที่คุณเคยพบ และมันจะทำให้คุณถูกไล่ออกจากห้องซ้อมอย่างแน่นอน
สวยขึ้นสองเท่า
เราตีความแอมพลิจูดที่เพิ่มขึ้น 10 เดซิเบลเป็นสองเท่าของปริมาตร
สำรองการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง?
TimbreและEnvelopeเป็นคุณลักษณะสองประการของคลื่นเสียงที่ช่วยระบุสาเหตุ เช่น เครื่องดนตรีสองชิ้นสามารถเล่นคอร์ดเดียวกันได้ แต่ไม่มีเสียงที่เหมือนกัน
Timbre ถูกกำหนดโดยฮาร์โมนิกส์อันเป็นเอกลักษณ์ที่เกิดจากการผสมผสานของโน้ตในคอร์ด คอร์ด A ในคอร์ด A เป็นเพียงโน้ตพื้นฐาน คุณยังมีเสียงหวือหวาและอันเดอร์โทน การประสานเสียงเหล่านี้เข้าด้วยกันช่วยให้เปียโนไม่ส่งเสียงเหมือนกีตาร์ หรือหมีกริซลี่ที่โกรธจัดไม่ให้ส่งเสียงเหมือนเครื่องยนต์แทรคเตอร์ที่ดังก้อง ไฮโลออนไลน์
