از رعد به نجوا، چرا بعضی صدا ها بلند و بعضی دیگر ملایم هستند

یک نجوا به سختی هوا رو متلاطم می کند و یک رعد باعث لرزش پنجره می شود.

بین این دو تجربه یک محدوده وسیع صداییست. صدای قدم های پا در یک اتاق دیگر، بارش بارون بر شیشه، مکالمه، ترافیک، موزیک بلندگو، هواپیمای در حال گذر و یک انفجار.

ما به طور غریزی این صدا ها را آرام یا بلند حساب می کنیم اما بلندی پیچیده تر از پرسیدن میزان صدای حاضر است.

بخشی از جواب وابسته به فیزیک است. موج های صدا می توانند مقادر متفاوتی از انرژی را حمل و  تغییرات متفاوتی در فشار هوا ایجاد کنند. اما بخش دیگر به بیولوژی وابسته است. گوش به هر فرکانس به یک میزان جواب نمی دهد و مغز به طور مداوم در حال تفسیر صدا بر اساس فاصله، مدت زمان، انتظارات و محیط است.

فهم اینکه چرا بعضی صدا بلند است نیازمند این است که از اجسام مرتعش به سمت فشار هوا و از دسیبل به سمت گوش انسان رفته و در نهایت به جهان ادراکی ساخته شده توسط مغز وارد شویم.

صدا به عنوان ارتعاش شروع می کند

تقریبا تمام صداهای معمولی با ارتعاش یک چیزی شروع می شود. یک رشته گیتار عقب و جلو می رود و یک مخروط بلندگو به سمت بیرون و داخل حرکت می کند. تار های صوتی با گذر هوا از بینشان می لرزد و در حین رعد و برق هوای با سرعت گرم شده به مقدار زیادی بعد از تخلیه الکتریکی رعد گسترش می یابد.

این تحرکات هوای محیط را متلاطم می کند. مولکول های هوا به سمت همدیگر نزدیک تر شده و سپس به یک میزان بیشتری پخش می شود. این تلاطم به شکل یک نواحی متناوب فشرده سازی و رقیق شدن حرکت می کند. چیزی که در اتاق حرکت می کند یک جریان هوای در حال گذر از منبع به گوش نیست بلکه الگوی تغییر فشار هواست.

این تغییرات فشار را موج صدا می نامند.

دو مشخصه موج برای شنیدن حیاتی هستند فرکانس و دامنه.

فرکانس با زیر و بمی ارتباط مستقیم دارد. ارتعاش های سریع صداهای فرکانس بالاتر تولید می کند در حالی که ارتعاش کند تر صداهای فرکانس پایین تر ایجاد می کند.

بلندی مرتبط با قدرت تغییرات فشار است تغییرات بزرگتر در فشار صدای شدیدتری درست می کند.

و شدت صدا یکی ازمشخصه های اصلی صداست که ما به عنوان بلندی تجربه می کنیم.

معرفی کتاب : دور دنیا در 80 روز

دامنه؛ شروع فیزیکی بلندی

یک سنگریزه را تصور کنید که داخل استخر می افتد موج های کوچک به سمت بیرون پخش می شود. حالا یک سنگ بزرگ را داخل همان آب تصور کنید و موج ها به مراتب قوی تر می شود.

از نظر مفهومی چیزی شبیه به همین در صدا اتفاق می افتد.

یک منبع مرتعش آرام، تغییرات کوچک صدایی در محیط اطراف ایجاد می کند و یک منبع ارتعاش قوی تغییرات بزرگتر ایجاد می کند. وقتی  تغییرات بزرگتر به گوش می رسد یک جواب شنوایی قوی تری درست می کند.

بخاطر همین زدن ملایم یک طبل و محکم زدن به آن نتایج متفاوتی درست می کند در حالی که زیر و بمی طبل تقریبا در هر دو حالت یکسان است.

ضربه قوی تر انرژی بیشتری میسازد و حرکات سر طبل را بیشتر کرده و محیط اطراف با قدرت بیشتری متلاطم می شود که نتیجه شدت بیشتر صدا است.

اما دامنه و بلندی یکی نیستند. دامنه ویژگی ایست که می توان از طریق فیزیکی اندازه گیری کرد اما بلندی یک تجربه ادراکی است و این تمایز بسیار اهمیت دارد.

چرا صدا در واحد دسیبل اندازه گیری می شود

محدوده شدت صدایی که انسان با آن مواجه می شود عظیم است. اگر بلندی صدا را بر اساس یک معیار خطی اندازه می گرفتیم اعداد به سرعت عظیم می شدند. از این رو برای اندازه گیری اکوستیک از یک واحد به اسم دسیبل یا به اختصار dB  استفاده می شود.

واحد دسیبل لگاریتمیست. این به معنای این است که میزان افزاش دسیبل به معنای یک جمع ساده در یک اندازه گیری خطی نیست. ده دسیبل افزاش سطح صدا به معنای ده برابر شدن شدت آن است.

ادراک انسانی این تغییر را مستقیما به صورت ده برابر بیشتر درک نمی کند با اینحال تحت خیلی از شرایط افزایش حدودی ده دسیبل حدودا به میزان دو برابر بلند تر شنیده می شود هرچند که قضاوت ذهنی وابسته به شنونده، فرکانس و زمینه است.

این یکی از دلایلیست که اعداد اکوستیک را باید با دقت تفسیر کرد. تفاوت به ظاهر کم در مقیاس دسیبل بیانگر تغییرات وسیع در انرژی فیزیکی صداست.

مطالعات اساطیری: ژانوس، خدای دروازه، زمان و گذر

گوش همه فرکانس های صدا را به یکسان نمی شنود

دو تون مختلف را تصور کنید که به گوش شما در یک فشار صدا اندازه گیری شده می رسد. آیا هر دو صدا به یک اندازه بلند به نظر می رسند؟ جواب این است که نه لزوما. شنوایی انسان به بعضی فرکانس ها حساس تر از بقیه است.

ما مخصوصا نسبت به فرکانس های محدوده صحبت حساس هستیم. فرکانس های خیلی پایین برای به همان اندازه بلند به نظر رسیدن نیازمند شدت فیزیکی به مراتب بیشتری است.

این روابط را از طریق نمودارهای بلندی برابر مورد بررسی قرار دارند.این نمودار ها نشان داده اند که بلندی درک شده فقط وابسته به فشار صدا نیست بلکه به فرکانس نیز وابسته است.

یک تن باس عمیق و تن فرکانس میانه می تواند تجارب بلندی متفاوت ایجاد کند حتی هنگامی که ابزار اندازه گیری ما یک سطح از بلندی را نشان می دهد.

گوش انسان یک میکروفون خنثی نیست و یک سیستم بیولوژیکیست که بر اساس آناتومی و تکامل شکل گرفته است.

گوش خارجی صدا را جمع می کند و گوش میانی این ارتعاشات را به استخوان های کوچک می فرستد، حلزوی گوش درونی این حرکت مکانیکی را به فعالیت عصبی تبدیل می کند و بخش های مختلف حلزونی به نسبت های متفاوت به فرکانس های مختلف پاسخ دهی می کنند.

در زمانی که صدا تبدیل به تجربه آگاهانه شو چندین لایه از تغییرات فیزیکی و عصبی اتفاق افتاده است.

فاصله صدا را ضعیف تر می کند

معمولا یک صدا با دور شدن از منبع ضعیف تر می شود و دلیل آن به هندسه مرتبط است. وقتی صدا به سمت بیرون پخش می شود انرژی اش در یک سطح برزگ پخش شده و با دور شدن از منبع توزیع این انرژی گسترده تر نیز شده است.

در یک شرایط ایده آل زمین با شدت صدا از یک رابطه مرتبط با مجذور معکوس فاصله پیروی می کند در لغات دقیق آکوستیک دو برابر کردن فاصله از یک نقطه می تواند فشار صدا را حدود 6 دسیبل پایین بیاورد.

محیط های واقعی این الگو را پیچیده تر می کند. دیوار ها صدا را منعکس می کند، سقف و کف منعکس، باد و دما بر پخش آن تاثیر میذارند. درخت ها، مبلمان، جمعیت و سایر اجسام بخشی از فرکانس ها را پخش یا جذب می کنند.

صدایی که بیرون داخل زمین باز شنیده می شود متفاوت از همان صدا داخل یک  سالن است.

بلندی فقط به منبع وابسته نیست بلکه به فضای بین منبع و شنونده نیز وابسته است.

پیشنهاد خواندن: تاریخ ضبط صدا

اتاق ها به صدا ها حس بزرگی می دهند

وارد یک سالن بزرگ خالی شوید و دست بزنید. این دست زدن ممکن است کسری از ثانیه طول بکشد با اینحال انعکاس باعث می شود صدا از دیوار، ستونف سقف و سطوح ساختمان بازگشت خورده و به شما برسد. این دوام صدا را ریورب Reverb می نامند. اتاق های انعکاس بالا اجازه می دهد که انرژی اکوستیک بیشتر در محیط باقی بماند و اجسام نرم مثل موکت، پرده، مبلمان و ابزار آکوستیک کردن اتفاق بخش زیادی از انرژی را جذب می کند.

بخاطر همین است که یک اتاق خالی معمولا به مراتب بلندتر از اتاق دارای وسایل شنیده می شود. معماران و طراحان اکوستیک از این ویژگی به عمد استفاده می کنند.

یک سالن کنسرت از انرژی موسیقی بدون تبدیل جزئیات به نویز استفاده می کند. یک استودیو ضبط صدا نیازمند کمی انعکاس های طبیعیست و سینما باید طوری طراحی شود که دیالوگ، موسیقی و افکت های صوتی با وضوح و تاثیر خواسته کارگردان به گوش مخاطب برسد.

از این رو بلندی صدا به معماری مکان نیز وابسته است.

از نگاه متفکران: 7 جمله از ارسطو درباره شادمانی

مدت زمان تجربه ما از بلندی را تغییر می دهد

زمان نیز اهمیت دارد. یک صدای کوتاه و صدای مستمر یک تاثیر شنوایی یکسان درست نمی کنند حتی وقتی بلندیشان شبیه هم باشد.

سیستم شنوایی انرژی صوتی را در بازه های زمانی کوتاه با هم ادغام می کند. بنابراین صدایی که برای مدتی ادامه پیدا می کند ممکن است نسبت به یک صدای گذرای بسیار کوتاه، قوی تر و محسوس تر به نظر برسد.

این تمایز بخصوص با در نظر گرفتن زیر نویز صدا قرار گرفتن اهمین دارد. یک صدای بلند که چند میلی ثانیه طول می کشد معادل چندین ساعت در محیط پر از نویز نیست. هر دو سطح صدا و مدت زمان قرار گرفتن در ارزیابی خطر بالقوه به شنوایی اهمیت دارد.

برای مدت طولانی تحت تاثیر صدای شدید قرار گرفتن می تواند ساختار های حساس گوش درونی را آسیب برساند. خطر همیشه همراه با درد نیست. یک صدا می تواند خیلی قبل از اینکه از منظر فیزیکی غیر قابل تحمل شود به شما آسیب برساند.

از این رو بلندی فقط یک کیفیت زیبایی شناختی نیست بلکه یک نیروی بیولوژیکیست.

مطالعات اکوستیک: راهنمای کامل الگوی قطبی میکروفون ها

چرا صدای رعد و برق اینقدر قوی است؟

رعد و برق یک نمایش طبیعی شگفت انگیز در شدت صدا نشان می دهد. رعد و برق به طور سریع هوای اطراف مسیرش را در درجات شدید گرم می کند، هوا به شدت گسترش می یابد که یک تلاطم فشاری درست می کند که به سمت بیرون به شکل صدا پخش می شود.

وقتی رعد و برق در نزدیکی شما اتفاق می افتد رعد به شکل یک انرژی فرکانس پایین اتفاق می افتد اما در فاصله این تجربه تغییر می کند. بخش های مختلف کانال رعد و برف در فواصل مختلف نسبت به شنونده قرار دارد. صدای آن ها در زمان متفاوتی به شنونده رسیده و جو و منظره نیز صدا را منعکس، جذب و صدا را منکسر می کنند که نتیجه آن صدای آشنای غرش طوفان در فواصل دور است.

از این رو هر اتفاقی می تواند تجارب متفاوت آکوستیک بر اساس جغرافیا، اتمسفر و فاصله ایجاد کند.

برای خواندن : چرا اجسام رنگ دارند؟

چرا نجوا به میزان زیادی پیچیدست؟

در بخش مخالف تجربه رعد، نجوا قرار دارد.

صحبت نجواگونه از انرژی آکوستیک به مراتب کمتری از فریاد استفاده می کند با اینحال سیستم شنوایی می تواند مقادیر زیادی از اطلاعات از آن استخراج کند.

تغییرات کوچک در فشار هوا شامل الگوهاییست که به ما اجازه شناسایی حروف بی صدا، ریتم، حالت احساسی، مسافت وبعضی اوقات هویت گوینده می شود.

در یک اتاق ساکت یک نجوا می تواند به مقدار زیادی حاضر باشد. در یک ایستگاه قطار شلوغ همون نجوا می تواند کاملا محو شود. این ویژگی نمایش دهنده یک اصل اساسی دیگر در بلندیست صدا ها در نسبت به دیگر صدا ها شنیده می شود.

یک سیگنال آرام می تواند با صدای قوی تر که همان فرکانس ها را اشغال کرده است ماسک شود. در نتیجه سیستم عصبی یک واقعه آکوستیک را از دیگری جدا کند و بعضا اطلاعات به مقدار زیادی گسترده شده است.

از این رو سکوت نیز بلندی را تغییر می دهد هرچقدر پس زمینه آرام تر باشد از نظر ادراکی یک صدای آرام می تواند اهمیت بیشتری پیدا کند.

بلندی بین فیزیک و ادراک وجود دارد

یک متغیر واحدی که بتوان بلندی نامید و در هوا در حال جریان باشد وجود ندارد. خارج از شنونده ارتعاشات، تغییرات فشار، فرکانس ، شدت ها، انعکاس، فواصل و مدت زمان های متفاوت است.

بلندی از این وقایع فیزیکی در کنش با سیستم شنوایی به وجود می آید.بخاطر همین است که دو صدا با یک سطح قابل اندازه گیری یکسان به یک میزان بلند به نظر نمی رسد. فرکانسف مدت زمان و نویز پس زمینه می تواند تجربه را تغییر دهد و فواصل، ریورب، انتظاات و حساسیت فردی شنوایی نیر بر آن تاثیر می گذارند.

یک میکروفون فشار را ضبط می کند و یک گوش ارتعاشات را دریافت می کند اما مغز است که جهان را می شنود.

از کوچکترین حرکت به بلندترین صدا

فاصله بین رعد و نجوا با انرژی شروع شده و در آنجا تمام نمی شود.

یک ارتعاش قوی تر تغییرات فشار آکوستیک بیشتر درست می کند آن صدا در فضا پخش شده و بر اساس محیط برجستگی های ادراکی را از دست داده یا بدست می آورد و وارد گوش شده، حلزونی را تحریک کرده و در نهایت توسط سیستم عصبی تفسیر می شود.

چیزی که ما بلندی می نامیم نتیجه کل این مسیر است.

نجوا به ما یادآوری می کند که شنوایی به چه میزانی حساس است و رعد به ما یادآوری می کند که صدا به چه میزانی از نظر فیزیکی می تواند قدرتمند شود.

و بین آن ها هرچیزیست که ما می شنویم از صداها، ماشین ها، موسیقی، قدم پا، باد، شهر ها، حیوان ها، اتاق ها، اقیانوس و حرکات اکوستیک نامعلوم که همواره ما را احاطه کرده است.

صدا می تواند یک ساختمان را بلرزاند یا پشت یک نفش مخفی شود. فیزیک با ارتعاش شروع شده و تجربه وقتی شروع می شود که ما می شنویم.