Τι είναι ο ήχος
Ο ήχος είναι μία μορφή ενέργειας. Είναι παλμικές δονήσεις που δημιουργούνται από ένα οποιοδήποτε σώμα, όταν τεθεί σε κίνηση, σε κραδασμό. Την κίνηση σε ένα σώμα που βρίσκεται σε αδράνεια, μπορεί να την προκαλέσει μια κρούση, μια νύξη, μια τριβή. Τα ηχητικά κύματα, που ξεκινούν από τους παλμούς του ηχογόνου σώματος και μεταδίδονται σφαιρικά προς όλες τις κατευθύνσεις, φτάνουν και προσκρούουν στη μεμβράνη του ακουστικού μας τυμπάνου και θέτουν σε ενέργεια τον μηχανισμό της ακοής. Με άλλα λόγια ο ήχος είναι ταχύτατες μεταβολές της πίεσης του ατμοσφαιρικού αέρα. Αυτές οι μεταβολές πίεσης, διαδίδονται με τη μορφή ηχητικών κυμάτων τα οποία ενεργοποιούν ή καλύτερα διεγείρουν το αισθητήριο όργανο της ακοής, δηλαδή το αυτί μας. Ένα ηχητικό κύμα προσδιορίζεται τόσο από αντικειμενικά, όσο κι από υποκειμενικά κριτήρια. Τα αντικειμενικά χαρακτηριστικά ενός ηχητικού κύματος έχουν να κάνουν με τη συχνότητα, την ένταση, την τοποθέτησή του στο ακουστικό φάσμα και τη διάρκεια του. Τα υποκειμενικά χαρακτηριστικά ενός ηχητικού κύματος έχουν να κάνουν με το ¨ύψος¨, την ¨ακουστικότητα¨, και τη ¨χροιά¨ του.
Ένα άλλο γνώρισμα του ήχου είναι η έντασή του
Ως ένταση ήχου ορίζεται η ισχύς του ηχητικού κύματος ανά μονάδα επιφανείας ή αλλιώς η ενέργεια που μεταφέρει το ηχητικό κύμα ανά μονάδα επιφανείας και ανά μονάδα χρόνου. Η δύναμη/ισχύς του ήχου καθορίζεται από την πίεση που δημιουργούν τα ηχητικά κύματα όταν αυτά πιέζουν μία επιφάνεια. Στην περίπτωσή μας, το τύμπανο του αυτιού. Αυτός είναι και ο λόγος που η έννοια της έντασης ταυτίζεται κατά κάποιο τρόπο με την ακουστική πίεση. Μονάδα μέτρησης της πίεσης αυτής είναι το db (decibel). Δεν έχει καμία σχέση με τη μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής ισχύος που είναι το watt.
Μονάδες έντασης ήχου:
Η ένταση μετριέται στο S.I. σε W/m2 (Βατ ανά τετραγωνικό μέτρο). Η ελάχιστη ένταση που γίνεται αντιληπτή στο ανθρώπινο αυτί αντιστοιχεί σε 10-12 W/m2 . Η ένταση αυτή αντιστοιχεί σε ηχητική πίεση 20 μPa (η οποία αναφέρεται και ως κατώφλι ακουστότητας).
Η στάθμη της έντασης του ήχου μετριέται σε Ντεσιμπέλ (decibel). Η μονάδα Ντεσιμπέλ εκφράζει την διαφορά στάθμης ενός ήχου έντασης Ι προς την ένταση του κατωφλίου ακουστότητας (10-12 W/m2). Ως στάθμη έντασης σε dB ορίζεται το δεκαπλάσιο του δεκαδικού λογάριθμού της έντασης του ήχου προς την ένταση του κατωφλίου ακουστότητας.
Το όριο πόνου του ανθρώπινου αυτιού λόγω έντασης ήχου είναι τα 120dB. Έκθεση σε ήχους πάνω από 120dB είναι επικίνδυνη και μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα ακοής ή και κώφωση. Επίσης παρατεταμένη και συνεχής έκθεση σε ήχους άνω των 90dB δημιουργεί προβλήματα στην ακοή.
Συχνότητα
O όρος συχνότητα ακούγεται πάρα πολύ συχνά και είναι εξαιρετικά βασικός αφού στην πραγματικότητα αποτελεί την ¨ταυτότητα¨ ενός ήχου (ηχητικού κύματος). Ένας τρόπος για να κατανοήσουμε την έννοια της συχνότητας αλλά και την έννοια του μήκους κύματος είναι να παραλληλίσουμε ένα ηχητικό κύμα με τα κύματα που παράγονται σε μια λίμνη. Όπως στον ατμοσφαιρικό αέρα διαδίδονται τα ηχητικά κύματα που παράγονται από ένα ηχογόνο σώμα (π.χ. κιθάρα) έτσι και σε μια λίμνη παράγονται κύματα , μόνο που το ηχογόνο σώμα είμαστε εμείς (πετώντας μια πέτρα) και το μέσο διάδοσης του κύματος είναι το νερό αντί του αέρα.
Συχνότητα λοιπόν ορίζουμε των αριθμό των κυμάτων που φθάνουν σε ένα χρονικό διάστημα, δηλαδή τον αριθμό των επαναλήψεων ενός γεγονότος στη μονάδα του χρόνου. Η απόσταση μεταξύ των κυμάτων είναι το ¨μήκος κύματος¨. Είτε το μήκος κύματος είναι κοντό, είτε είναι μακρύ, ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα. Έτσι η συχνότητα θα είναι χαμηλότερη για τα μακριά μήκη κύματος και υψηλότερη για τα κοντά μήκη κύματος. Η συχνότητα ενός ήχου μετριέται σε Ηz (χερτζ). Ηz είναι ο αριθμός των κυμάτων ανά δευτερόλεπτο.
Η συχνότητα ενός ηχητικού κύματος εκφράζει το πόσο γρήγορα δονείται αυτό που παράγει τον ήχο. Μια χορδή που ταλαντώνεται 30 φορές το δευτερόλεπτο παράγει έναν ήχο 30 Hz.
Ο άνθρωπος μπορεί να ακούσει ήχους μεταξύ περίπου 20 Hz και 20 kHz. Ήχοι μικρότεροι από 20 Hz ονομάζονται υπόηχοι, ενώ ήχοι μεγαλύτεροι από 20 kHz υπέρηχοι. Το εύρος της ανθρώπινης ακοής όμως δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλο. Για παράδειγμα οι σκύλοι μπορούν να ακούσουν μέχρι και 45 kHz, ενώ οι γάτες μέχρι και 64 kHz.
Αναγνωρίζουμε λοιπόν τους ήχους κυρίως από τη συχνότητά τους. Έτσι ένα ηλεκτρικό μπάσο ή ένα ντράμς παράγουν ηχητικά κύματα σε χαμηλές συχνότητες (μπάσα) με μακρύ μήκος κύματος κι έτσι μπορούν να γίνουν αντιληπτά από μακρινή απόσταση. Το αντίθετο συμβαίνει με τις υψηλές συχνότητες (πρίμα) οι οποίες έχουν μικρό μήκος κύματος και δεν μπορούν να ταξιδέψουν το ίδιο μακριά. Αυτός είναι και ο λόγος που όταν πλησιάζει σε εμάς ένα αυτοκίνητο με δυνατό ηχοσύστημα, πρώτα αντιλαμβανόμαστε τα μπάσα του (χαμηλές συχνότητες) και έπειτα, καθώς πλησιάζει τα πρίμα του (υψηλές συχνότητες).
Το ανθρώπινο αυτί μπορεί να αντιληφθεί συχνότητες από 20 Hz έως 20000 Hz (20KHz). 1KHz (κιλοχέρτζ)= 1000Ηz. Αυτό βέβαια ισχύει για ένα απόλυτα υγειές αυτί. Αρκεί να αναφέρουμε ότι ιδιαίτερα οι άνθρωποι που ζουν σε θορυβώδεις περιβάλλον όπως π.χ αυτό μιας πόλης, τις πολύ χαμηλές συχνότητες κάτω των 30Hz μάλλον τις νιώθουν παρά τις ακούνε, ενώ τις πολύ υψηλές, άνω των 10 ΚΗz απλά δεν τις αντιλαμβάνονται
Τα περισσότερα υψηλής πιστότητας μεγάφωνα που κατασκευάζονται, προσπαθούν να αναπαράγουν ηχητικά κύματα σε αυτό το φάσμα των συχνοτήτων (20Ηz-20ΚΗz).
Κατανοώντας τις έννοιες του μήκους κύματος και της συχνότητας μπορούμε να καταλάβουμε γιατί για να αναπαράγουμε χαμηλές συχνότητες (μπάσα) χρειαζόμαστε μεγάφωνα με μεγάλη επιφάνεια (woofers) ενώ για να αναπαράγουμε υψηλές συχνότητες (πρίμα) χρειαζόμαστε μεγάφωνα με μικρή επιφάνεια (tweeters).
Θα ήταν χρήσιμο να παραθέσουμε σε αυτό το σημείο, προκειμένου να κατανοήσουμε καλύτερα την έννοια του ακουστικού φάσματος συχνοτήτων, κάποια μουσικά όργανα και την τοποθέτηση τους στο ακουστικό φάσμα. Ενδεικτικά:
Πιάνο 27Hz-4186Hz
Ηλεκτρικό μπάσο 41Hz-311Hz
Μπότα-drum 20Hz-500Hz
Πιατίνια 400Hz-20000Hz
Ανθρώπινη φωνή 32Hz-4500Hz
Ένα ακόμη χαρακτηριστικό του ήχου είναι η χροιά
Η χροιά (ή ηχόχρωμα, ήχος + χρώμα) είναι ένα από τα χαρακτηριστικά του ήχου, και υποδηλώνει την εσωτερική μορφολογία του· αναφέρεται, δηλαδή, στο σύνολο των ταλαντώσεων που εμπεριέχονται σε ένα ηχητικό κύμα, και στον τρόπο με τον οποίο οι ταλαντώσεις είναι δομημένες κατά τη διάρκεια της ζωής του ήχου.
Η χροιά ενός ήχου βοηθά τον ακροατή να προσδιορίσει την ταυτότητα της πηγής του ήχου· μας βοηθά, με άλλα λόγια, να δώσουμε μια απάντηση στην ερώτηση “ποιος/τι παράγει τον εν λόγω ήχο.” Ως επακόλουθο, ο ακροατής μπορεί να διαφοροποιήσει δύο πηγές που παράγουν παρόμοιους ήχους. Για παράδειγμα, δύο μουσικά όργανα (μία κιθάρα και ένα πιάνο) που παίζουν την ίδια νότα στην ίδια ένταση, γίνονται διακριτά εξαιτίας της χροιάς των ήχων που παράγουν. Ο βαθμός μιας τέτοιας προσέγγισης μπορεί να ποικίλλει: ακροατές με στοιχειώδη οικειότητα είναι ικανοί να εντοπίζουν τον ήχο του πιάνου σε μια ηχογράφηση· πιο έμπειροι ακροατές είναι ικανοί να αναγνωρίσουν, μόνο από το άκουσμα, το μοντέλο μιας κιθάρας ή ενός συνθετητή. Δεν παύει, ωστόσο, να συμβαίνει και το αντίθετο: χάρη στις τεχνολογικές εξελίξεις που ασκούνται κατά την κατασκευή μοντέρνων μουσικών οργάνων, γίνεται ολοένα και πιο ανεπαίσθητη η διαφορά μεταξύ π.χ., ηλεκτρονικών και ακουστικών πιάνων, αφού τα μεν τείνουν να προσεγγίσουν τη χροιά των δε με μεγάλη πιστότητα.
Η χροιά ενός ήχου καθορίζει δηλαδή το είδος του μουσικού οργάνου που παράγει τον ήχο. Με λίγα λόγια η χροιά ενός ήχου είναι η ταυτότητά του ως προς το αρμονικό του περιεχόμενο. Ένας ήχος αποτελείται από τη θεμελιώδη συχνότητά του και τις παράγωγες συχνότητες οι οποίες συνήθως αλλά όχι απαραίτητα έχουν μικρότερη ένταση από τη θεμελιώδη. Οι παράγωγες αυτές συχνότητες ονομάζονται αρμονικές.
Η ποσότητα των αρμονικών συχνοτήτων, καθορίζει το πόσο ¨πλούσιος¨ ή ¨φτωχός¨ ακούγεται ένας ήχος.
Η χροιά αποτελεί ένα ¨υποκειμενικό χαρακτηριστικό του ήχου, αφού έχει να κάνει με την ακουστική αντιληπτικότητα , μουσική παιδεία κ.λπ.
Αν και η κατανόηση των παραπάνω περί ήχου χρήζουν αναλυτικής και επιστημονικής προσέγγισης, ωστόσο αποτελούν τις βασικές έννοιες που θα μας βοηθήσουν να καταλάβουμε και να επεκταθούμε περισσότερο στα πρακτικά ζητήματα του ήχου.
