ध्वनि की पिच और उसके अन्य गुणों की हमारी धारणा ध्वनिक तरंग की विशेषताओं से निर्धारित होती है। ये वही विशेषताएं हैं जो किसी भी यांत्रिक तरंग में निहित हैं, अर्थात् अवधि, आवृत्ति, दोलनों का आयाम। ध्वनि की व्यक्तिपरक संवेदनाएं तरंग की लंबाई और गति पर निर्भर नहीं करती हैं। लेख में हम ध्वनि की भौतिकी का विश्लेषण करेंगे। पिच और समय - वे कैसे निर्धारित होते हैं? हम कुछ ध्वनियों को तेज और अन्य को शांत क्यों मानते हैं? इन और अन्य सवालों के जवाब लेख में दिए जाएंगे।
पिच
ऊंचाई क्या निर्धारित करती है? इसे समझने के लिए, आइए एक सरल प्रयोग करते हैं। चलो एक लचीला लंबा शासक लेते हैं, अधिमानतः एल्यूमीनियम।
चलो किनारे को जोर से दबाते हुए इसे टेबल पर दबाते हैं। चलो शासक के मुक्त किनारे को अपनी उंगली से मारें - यह कांप जाएगा, लेकिन इसकी गति शांत हो जाएगी। अब रूलर को अपने करीब ले जाएं, ताकि उसका छोटा हिस्सा काउंटरटॉप के किनारे से आगे निकल जाए। चलो फिर से मारते हैंशासक। इसका किनारा बहुत तेजी से और छोटे आयाम के साथ कंपन करेगा, और हम एक विशिष्ट ध्वनि सुनेंगे। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि ध्वनि उत्पन्न होने के लिए, दोलन आवृत्ति कम से कम एक निश्चित मान होनी चाहिए। ऑडियो फ़्रीक्वेंसी रेंज की निचली सीमा 20 हर्ट्ज़ है, और ऊपरी सीमा 20,000 हर्ट्ज़ है।
आइए प्रयोग जारी रखें। शासक के मुक्त किनारे को और भी छोटा करें, इसे फिर से गति में सेट करें। यह ध्यान देने योग्य है कि ध्वनि बदल गई है, उच्च हो गई है। प्रयोग क्या दिखाता है? वह अपने स्रोत के दोलनों की आवृत्ति और आयाम पर ध्वनि की पिच की निर्भरता को साबित करता है।
ध्वनि मात्रा
उच्चता का अध्ययन करने के लिए, हम ट्यूनिंग फोर्क का उपयोग करेंगे - ध्वनि के गुणों का अध्ययन करने के लिए एक विशेष उपकरण। विभिन्न पैर की लंबाई के साथ ट्यूनिंग कांटे हैं। हथौड़े से मारने पर वे कंपन करते हैं। बड़े ट्यूनिंग कांटे अधिक धीरे-धीरे दोलन करते हैं और कम ध्वनि उत्पन्न करते हैं। छोटे वाले बार-बार कंपन करते हैं और पिच में अंतर होता है।
चलो ट्यूनिंग फोर्क को हिट करते हैं और सुनते हैं। समय के साथ आवाज कमजोर होती जाती है। ऐसा क्यों हो रहा है? डिवाइस के पैरों के दोलन के आयाम में कमी के कारण ध्वनि की मात्रा कम हो जाती है। वे इतनी दृढ़ता से कंपन नहीं करते हैं, जिसका अर्थ है कि हवा के अणुओं के कंपन का आयाम भी कम हो जाता है। यह जितना कम होगा, आवाज उतनी ही शांत होगी। यह कथन समान आवृत्ति की ध्वनियों के लिए सत्य है। यह पता चला है कि ध्वनि की पिच और आयतन दोनों तरंग के आयाम पर निर्भर करते हैं।
विभिन्न मात्राओं की ध्वनियों की धारणा
उपरोक्त से ऐसा लगता है कि ध्वनि जितनी तेज होगी, हम उतने ही स्पष्ट होंगेहम सुनते हैं, जितने सूक्ष्म परिवर्तन हम अनुभव कर सकते हैं। यह सच नहीं है। यदि शरीर को बहुत बड़े आयाम के साथ, लेकिन कम आवृत्ति के साथ दोलन करने के लिए बनाया गया है, तो ऐसी ध्वनि खराब रूप से भिन्न होगी। तथ्य यह है कि श्रव्यता की पूरी श्रृंखला (20-20 हजार हर्ट्ज) में, हमारा कान लगभग 1 किलोहर्ट्ज़ की आवाज़ को सबसे अच्छी तरह से अलग करता है। मानव श्रवण इन आवृत्तियों के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है। ऐसी आवाजें हमें सबसे तेज लगती हैं। चेतावनी के संकेत, सायरन को ठीक 1 kHz पर ट्यून किया जाता है।
विभिन्न ध्वनियों का आयतन स्तर
टेबल सामान्य आवाज़ें और डेसिबल में उनकी ज़ोर दिखाती है।
| शोर का प्रकार | वॉल्यूम स्तर, डीबी |
| श्वास शांत | 0 |
| फुसफुसाहट, पत्तों की सरसराहट | 10 |
| घड़ी की टिक टिक 1 मीटर दूर | 30 |
| नियमित बातचीत | 45 |
| दुकान में शोर, ऑफिस में बातचीत | 55 |
| सड़क की आवाज | 60 |
| जोर से बात | 65 |
| प्रिंट शॉप का शोर | 74 |
| कार | 77 |
| बस | 80 |
| इंजीनियरिंग मशीन टूल | 80 |
| जोर से चीख | 85 |
| साइलेंसर वाली मोटरसाइकिल | 85 |
| खराद | 90 |
| धातुकर्म संयंत्र | 99 |
| ऑर्केस्ट्रा, सबवे कार | 100 |
| कंप्रेसर स्टेशन | 100 |
| चेनसॉ | 105 |
| हेलीकॉप्टर | 110 |
| गर्जन | 120 |
| जेट इंजन | 120 |
| रिवेटिंग, स्टील की कटिंग (यह आयतन दर्द दहलीज के बराबर है) | 130 |
| लॉन्च के समय हवाई जहाज | 130 |
| रॉकेट लॉन्च (शेल शॉक का कारण बनता है) | 145 |
| थूथन के पास एक मध्यम कैलिबर शॉटगन की आवाज (चोट का कारण बनता है) | 150 |
| सुपरसोनिक विमान (इस मात्रा से चोट लगती है और दर्द होता है) | 160 |
टिम्ब्रे
ध्वनि की पिच और प्रबलता निर्धारित होती है, जैसा कि हमें पता चला, तरंग की आवृत्ति और आयाम से। टिम्ब्रे इन विशेषताओं से स्वतंत्र है। आइए एक ही पिच के दो ध्वनि स्रोतों को यह समझने के लिए लें कि उनका समय अलग क्यों है।
पहला उपकरण 440 हर्ट्ज की आवृत्ति पर बजने वाला एक ट्यूनिंग कांटा होगा (यह पहले सप्तक के लिए नोट है), दूसरा - एक बांसुरी, तीसरा - एक गिटार। संगीत वाद्ययंत्रों के साथ, हम उसी स्वर को पुन: पेश करते हैं जिस पर ट्यूनिंग कांटा लगता है। तीनों में एक ही पिच है, लेकिन फिर भी अलग-अलग आवाजें हैं, समय में भिन्न हैं। क्या कारण है? यह सब ध्वनि तरंग के कंपन के बारे में है। जटिल ध्वनियों की एक ध्वनिक तरंग जो गति करती है उसे गैर-हार्मोनिक दोलन कहा जाता है। विभिन्न क्षेत्रों में लहर अलग-अलग शक्ति और आवृत्ति के साथ दोलन करती है। ये अतिरिक्त ओवरटोन जो वॉल्यूम और पिच में भिन्न होते हैं, ओवरटोन कहलाते हैं।
पिच और समय को भ्रमित न करें। ध्वनि का भौतिकी ऐसा है कि यदिमुख्य ध्वनि के लिए अतिरिक्त, उच्च वाले "मिश्रण", हमें वह मिलता है जिसे टिम्ब्रे कहा जाता है। यह मात्रा और ओवरटोन की संख्या से निर्धारित होता है। ओवरटोन की आवृत्ति निम्नतम स्वर की आवृत्ति का एक गुणक है, अर्थात यह कई गुना अधिक पूर्णांक संख्या है - 2, 3, 4, आदि। निम्नतम स्वर को मुख्य स्वर कहा जाता है, यह वह है जो पिच को निर्धारित करता है, और ओवरटोन समय को प्रभावित करते हैं।
ऐसी आवाजें हैं जिनमें ओवरटोन बिल्कुल नहीं होते हैं, जैसे ट्यूनिंग कांटा। यदि आप इसकी ध्वनि तरंग की गति को एक ग्राफ पर चित्रित करते हैं, तो आपको एक ज्या तरंग प्राप्त होती है। ऐसे कंपनों को हार्मोनिक कहा जाता है। ट्यूनिंग कांटा केवल मौलिक स्वर का उत्सर्जन करता है। इस ध्वनि को अक्सर उबाऊ, रंगहीन कहा जाता है।
जब किसी ध्वनि में बहुत अधिक उच्च-आवृत्ति वाले ओवरटोन होते हैं, तो वह कठोर हो जाता है। कम ओवरटोन ध्वनि को कोमलता, मख़मली देते हैं। प्रत्येक संगीत वाद्ययंत्र, आवाज के स्वरों का अपना सेट होता है। यह मौलिक स्वर और ओवरटोन का संयोजन है जो एक अनूठी ध्वनि देता है, ध्वनि को एक निश्चित समय के साथ समाप्त करता है।
