صدا چیست؟

انسان همیشه تحت تاثیر محیط اطراف است، تلاش برای بقا از دلایل اصلی تکامل است

در این روند بدن ما یاد گرفته است که در مقابل اتفاقات ناگهانی از خود محافظت کند، مثلا هنگامی که چیزی به سمت شما پرتاب میشود، دست شما عکس العمل نشان می دهد و از بدن و صورت محافظت می کند و یا هنگامی که با نور شدید مواجه می شویم چشمانمان را می بندیم.

انسان در طول زندگی خود با میلیارد ها صدای مختلف مواجه می شود، برخی از آن ها دلنشین و خوشایند اند مانند موسیقی و طبیعت و برخی آزار دهنده و نا خوشایند مانند صداهای ماشینی و انفجار، اما صدا چیست و ما چگونه می شنویم؟

به طور کل صدا حاصل ارتعاش است، بدون ارتعاش هیچ صدایی وجود نخواهد داشت. ارتعاش، نوسان مکانیکی حول یک نقطه تعادل است.

ارتعاش ممکن است مانند حرکت آونگ متناوب باشد یا مانند حرکت چرخ خودرو روی مسیر ناهموار تصادفی باشد. وزش باد لای برگ های درختان را تصور کنید، باد باعث تکان خوردن برگ ها می شود و صدایی زیبا و دلنشین تولید میکند. سیم گیتار را در نظر بگیرید، با ضربه زدن به یک سیم، سیم گیتار شروع به حرکت میکند و حاصل آن صدایی زیباست. چشمه ی صوت یا همان مولد صوت هر چیزی مرتعشی است که صدا تولید میکند، میتواند صدای موتور خودرو باشد، صدای یک پرنده باشد یا سیم های ساز شما. دست خود را روی گلویتان بگذارید و به آرامی کلمه ی بابا را تلفظ کنید، چیزی که حس می کنید ارتعاش تار های صوتی شماست و چیزی که میشنوید صدای شما.

شنیدن

شنیدن یا شنوایی یکی از احساسات پنجگانه است. این توانایی برای درک صدا توسط ارگانی مانند گوش از طریق تشخیص ارتعاشات صورت میگیرد. در انسان و سایر مهره داران، شنیدن توسط سیستم شنوایی انجام میشود. ارتعاشات توسط گوش تشخیص داده میشود و به رشتههای عصبی و مغز منتقل میشود. اما این که صدا چطور به گوش شما می رسد داستان دیگری است. پرتاب سنگی در چاله ی آب را تصور کنید. سنگ به میان آب فرو می رود، برخورد سنگ و آب ارتعاش ایجاد میکند، صدای حاصله به صورت موج وارد نزدیک ترین مولکول های هوا می شود، در اینجا زیبایی و هماهنگی طبیعت دست به دست هم میدهند، مولکول های هوا موج را با همسایه های خود دست به دست می کنند، هوا خستگی ناپذیر است اما موج این طور نیست هر بار که دست به دست می شود از انرژیش کاسته می شود و آرام آرام تحلیل می رود. اگر در محدوده ای باشیم که هنوز موج صوت وجود دارد مولکول های خستگی ناپذیر صوت را به گوش ما می رسانند. گوش انسان سیستمی بی نهایت زیبا دارد، گوش از سه بخش مختلف تشکیل شده است: گوش خارجی، میانی و درونی. گوش خارجی همان چیزی است که میبینیم، لاله ی گوش و سوراخ گوش، گوش خارجی وظیفه دارد تا صدای منتشر شده را به داخل گوش هدایت کند، پیچش لاله ی گوش بی هدف نیست و این پیچش زیبا طوری طراحی شده تا مانند یک تقویت کننده صدا را تقویت و پالایش کند. گوش میانی امواج صوتی را به لرزش تبدیل میکند و از طریق دریچه بیضی به گوش درونی میفرستد . این عمل با استفاده از پرده گوش که گوش بیرونی را از گوش میانی جدا میکند و استخوانچه های گوش انجام میشود. سه استخوان ریز و ظریف موجود در گوش را استخوانچه های گوش مینامند که کوچکترین استخوان های بدن اند. پرده گوش قسمتی از پوست نازکی است که مثل طبلی محکم گسترده شده است و به اولین استخوانچه چسبیده است این استخوان کوچک استخوان چکشی )مالئوس( نامیده میشود. استخوان چکشی به استخوان کوچک دیگری چسبیده است که به آن استخوان سندانی گفته میشود؛ استخوان سندانی به کوچکترین استخوان در بدن متصل است که به آن رکابی میگویند.

بعد از اینکه امواج صوتی در گوش میانی به ارتعاش تبدیل شده ارتعاشات وارد گوش داخلی میشوند. ارتعاشات داخل حلزون شنوایی میروند، حلزون شنوایی یک لوله کوچک و حلقهای در گوش داخلی و جزء لابیرنت غشایی است؛ حلزون شنوایی پر از مایع است و روی آن را هزاران تاژک پوشانده است. وقتی ارتعاشات صوتی به مایع داخل حلزون شنوایی برخورد میکنند، مایع داخل حلزون شروع به لرزیدن میکند. انواع مختلف صداها نمونههای مختلفی از ارتعاشات میسازد؛ ارتعاش باعث حرکت تاژک های ریز سلولهای شنوایی میشود و هر چه ارتعاش بیشتر باشد تاژک های سلول حلزون بیشتر حرکت خواهد کرد. گوش انسان با سیستم فوق پیچیده خود امواج صوتی را گرفته و به امواج الکتریکی تبدیل میکند تا مغز صدا ها را تشخیص دهد.

دقیقا همان کاری که تمامی سیستم های صوتی تا به امروز انجام داده اند.

صامت

صدا و نور شباهت زیادی با یکدیگر دارند، هر دو آن ها از یک سرچشمه تولید می شوند و هر دو در حرکت هستند، از مسیر های متفاوت عبور میکنند و در این مسیر هر دو تحلیل می روند. نور خورشید از فاصله ای بسیار دور عبور می کند و به چشم ما در زمین می رسد. اما چگونه است که صدای انفجار و طوفان های خورشیدی این کوره ی عظیم همواره در حال سوختن را نمی شنویم. تفاوت اصلی صدا و نور در اینجا مشخص می شود، نور از خلا عبور میکند اما صدا نه! همانطور که پیشتر متوجه شدیم این مولکول های هوا هستند که موج صوت را دست به دست می کنند پس بدون هوا و بدون ارتعاش صدایی وجود نخواهد داشت. بیاید با آزمایشی جذاب این مبحث را روشن تر کنیم، یک ساعت زنگ دار را در درون بطری شیشه ای قرار دهید با شروع صدای آلارم ساعت مولکول های هوا از شیشه عبور کرده و شما صدا را میشنوید، حالا یک پمپ مکنده ی هوا را روی شیشه قرار می دهیم و هوای درون شیشه را کاملا تخلیه میکنیم، هنگامی که به خلا رسیدیم شما دیگر قادر به شنیدن صدای زنگ ساعت نخواهید بود. صدا در برخورد با موانع مختلف انرژی خود را از دست می دهد دقیقا از همین قانون برای جذب صدا های اضافی در استودیو، سینما، بیمارستان و … استفاده میکنیم تا صدا های نا خوشایند کمتر به گوش ما برسند. این علم را آکوستیک می نامند.

آکوستیک

اگر نوازنده، خواننده یا به طور کل موسیقی دان هستید حتما این سوال در ذهن شما شکل گرفته که چطور بعضی از ساز ها در کنار یکدیگر مجموعه کامل تر و به اصطلاح خوش صدا تری را تشکیل می دهند. شما اولین نفر نیستید، سالیان پیش ریاضی دان و دانشمندی فقید به این موضوع فکر میکرد. شاید امروز با اصطلاحی مثل هارمونی آشنا باشید و جواب را ساده بیابید اما در آن روزها پیدا کردن جواب چندان ساده نبود، هر چند وی مشهور است به کسی که برای اولین بار موسیقی را به زبان ریاضی تبدیل کرد، او کسی نیست جز» فیثاغورس«. فیثاغورس با محاسبه رفت و برگشتی سیم های ساز های زهی کشف کرد که نسبتی عددی میان رفت و برگشت هر سیم وجود دارد که باعث صدای متفاوت در ساز می شود، هر چند که طول موج قطعا متفاوت است اما در نهایت در هر نت صداهایی هماهنگ یا به اصطلاح هارمونیک وجود دارد، ساده بگویم؛ یک نت »دو« را تصور کنید، با ضربه زدن به سیم، سیم دچار ارتعاش می شود با هر بار حرکت سیم چندین موج صوتی به وجود می آید که هر کدام از آنها طول موجی متفاوت دارند. از سال ها پیش معماران و دانشمندانی چون »ویتروویوس« به خاصیت آکوستیک در سالن های نمایش اشاره کرده اند و همواره از معماری برای بهتر شنیده شدن اصوات در نمایش و موسیقی بهره برده اند. طبق گفته ی دانشمند و ریاضیدان »ابوریحان بیرونی« سرعت صوت از سرعت نور بسیار کمتر است از این روست که ما می توانیم صدا و ارتعاشات را بهتر درک کنیم. سرعت صوت حدودًا ٣۴٣ متر در ثانیه یعنی حدودًا یک متر در هر ٣ هزارم ثانیه است. سنگی را در آب بیندازید و تماشا کنید که امواج حول محور سنگ چگونه منتشر می شوند، این دقیقا همان شکلی است که صوت از چشمه صوتی منتشر می شود.

حالا وقت انجام آزمایش است، تیرو کمانی را به دست بگیرید و به سمت دیوار تیر را پرتاب کنید، خواهید دید که تیر به دیوار برخورد کرده به اصطلاح کمانه می کند، این همان اتفاقی است که برای صوت می افتد. صوت در برخورد با اجسام مختلف متغیر است، ممکن است تشدید شود، باز گردد یا جذب شود. این خاصیت صدا است و همین امر باعث می شود که ما با شناخت مواد و مصالح متفاوت صدا را کنترل کنیم. بر فرض اسفنج صدا را جذب میکند و فلز صدا را منعکس می کند، چوب باعث پخش شدن یا تشدید صدا می شود.

فرکانس

شما در یک ثانیه چند بار میتوانید دست خود را تکان دهید؟ تعریف عمومی فرکانس چیزی بیش از این نیست، تعداد دفعات یک کار تکراری در واحد زمان. پس اگر شما در یک ثانیه بتوانید سه بار دست خود را حرکت دهید فرکانس ایجاد شده سه هرتز میباشد. هرتز HZ در واقع واحد اندازه گیری فرکانس است که به احترام دانشمند و فیزیکدان آلمانی »هاینریش هرتز« نامگذاری شده است. تا اینجا فهمیدیم تکرار یک کار در واحد زمان را فرکانس مینامیم. فرکانس در واحد های زمانی مختلف کاربرد متفاوتی دارد، مثل دور بر دقیقه یا سیکل بر ثانیه، اما در امواج الکترومغناطیس فرکانس بر حسب هرتز در واقع تعداد سیکل موج در حال تکرار است.

حتما تا به حال شنیده اید که مانیتور تصویر شما ۶٠ یا ۵٠ هرتز است. همانطور که میدانید مانیتور تصویر از پیکسل های متعدد تشکیل شده است، ۶٠ هرتز یعنی در هر ثانیه ۶٠ بار پیکسل ها خاموش و روشن شده و با رنگ و نور جدید جایگزین میشوند. چشم ما قادر نیست جایگزینی پیکسل ها را تشخیص دهد، اما حتما با دوربین دیجیتال نیز امتحان کنید، روند جایگزینی تا حدی قابل درک خواهد بود. به طور طبیعی گوش انسان قادر به درک و شنیدن فرکانس های بین ٢٠ تا ٢٠ هزار هرتز است. اگر دقیق تر بررسی کنیم فرکانس هایی حدود ۶٠ هرتز به پایین بیش از اینکه قابل شنیدن باشند قابل لمس کردن هستند. صدایی که میشنویم می تواند از مجموعه ای از فرکانس ها تشکیل شده باشد. صدایی که میشنویم بستگی به عوامل زیادی دارد از جمله فرکانس بنیادی fundamental عبور از موانع و مواد مختلف مثل سنگ، چوب، شیشه، محیطی که در آن صوت عبور می کند مانند آب، گاز، جامدات… تمامی عوامل بالا به اضافه قدرت شنوایی ما نوع صدایی که تولید میشود و به گوش ما میرسد را تحت تاثیر قرار میدهند.

در تصویری بالا شکل یک موج صوتی سینوسی نمایش داده شده است. پیش از این چندین بار درباره فرکانس و عملکرد آن توضیح دادیم. همانطور که در تصویر می بینید موج سینوسی از حرکت رفت و برگشتی این موج صوتی تشکیل شده است. به حرکت روبه بالای موج Amplitude دامنه گفته میشود. از آنجایی که حرکت موج تناوبی، آونگی است پس طبیعی است که دامنه به وجود بیاید. هر چه صدا بلند تر باشد ارتفاع دامنه بیشتر خواهد بود. به فاصله ی بین دو قله ی موج طول موج گفته میشود.

اما هرچه صدای ما بم تر باشد طول موج بلندتری را شاهد خواهیم بود و بر عکس هرچه صدای ما زیر تر باشد طول موج ما کوتاه تر خواهد بود، با توجه به شکل بالا می توانید درک بهتری از این موضوع داشته باشید.

Pitch

پیدا کردن کلمه ی مترادف فارسی برای برخی از کلمات انگلیسی واقعا کار دشواری است. زیروبمی، دانگ، از جمله کلماتی است که برای معنی Pitch در نظر گرفته شده است هرچند که به عقیده ی من تفاوت بین زیرو بمی و پیچ وجود دارد از این رو این کلمات نمی توانند به درستی معنی Pitch را بیان کنند.

کلاویه های پیانو را در نظر بگیرید، صدای نت لا با صدای نت سی کاملا متفاوت و قابل تشخیص است، اما ذهن ما فقط فرکانس های متفاوت را تشخیص نمی دهد بلکه زیر تر بودن یا بم تر بودن این دو نت را از یکدیگر به خوبی تشخیص میدهد. در واقع درک ما از این دو تن صوتی روانیست حال اینکه موج صوت پدیده ای فیزیکی است. پس بر این اساس زیرو بمی صدا تنها به موج صوت بستگی ندارد بلکه بلندی صدا هم در این درک تاثیر گذار است. یعنی یک صدای ٨٠ هرتزی با تراز ۵٠ دسیبل از همین فرکانس با ٨٠ دسیبل زیرتر شنیده می شود. درک ما از زیر و بمی صدا و تشخیص تن ها یا نت ها همان pitch است.

Timber

اگر اهل نقاشی باشید حتما از جادوی رنگ و نور و تاثیر آن در یک اثر با اطلاع هستید. وقتی که از رنگ صحبت میکنیم برای هر کدام از رنگ ها شخصیتی مجزا در نظر میگیریم مثلا رنگ قرمز را نشانی از دیوانگی، آتش و جنون می دانیم و رنگ آبی نماد آرامش، صلابت و شکوه است. هنگامی که به موسیقی گوش میدهید ذهن شما می تواند ساز های مختلف را از یکدیگر تشخیص دهد. برای مثال صدای بادی برنجی ها از صدای بادی چوبی ها قابل تفکیک است یا صدای گیتار الکتریک از گیتار آکوستیک را به راحتی تشخیص میدهید. هر ساز صدایی متفاوت دارد و برای هر ساز شخصیتی متفاوت قائل می شویم، اینکه هر ساز صدایی متفاوت دارد به عوامل زیادی بستگی دارد از جمله بدنه ی ساز فرم بدنه نوع نواختن اینکه از سیم استفاده شده باشد یا از پوست یا سایر مواد های طبیعی یا مصنوعی. چیزی که مهم است قدرت تشخیص مغز ما در مورد سازها و صداهای متفاوت است، اینکه ذهن ما می تواند به سادگی تُن های متفاوت را از هم تمیز دهد. به صدای مشخص و تولید شده از یک ساز یا شی که قابلیت تولید صدا دارد و منحصر به آن ساز یا شی است به اصطلاح Timber طنین یا رنگ صدا گفته میشود.

Harmonic

صدای یک نت تولید شده از یک ساز مشخص مجموعه است از فرکانس های متمایز. پایین ترین فرکانس به اصطلاح Fundamental Frequency یا فرکانس پایه نامیده میشود، Pitch حاصله از فرکانس پایه در واقع همان نام نت ما است اما خوب است که بدانید فرکانس پایه همیشه فرکانس قالب نیست! منظور از فرکانس قالب فرکانسی است که در میان مجموع فرکانس ها بیشتر شنیده میشود، برای مثال در مورد صدای ساز فلوت فرکانس قالب چیزی حدود دو برابر فرکانس پایه است. پس مشخص شد که یک فرکانس پایه پایین ترین فرکانس است و سایر فرکانس های تولید شده صدا ها و فرکانس های فرعی است که از این فرکانس تولید شده اند این فرکانس های فرعی را در اصطلاح انگلیسی Overtones می نامیم. هارمونیک ها در واقع مضربی هستند از فرکانس پایه، مجموع سایر فرکانس ها در قالب فرعی یا overtones را فرکانس های بخشی یا Partials مینامیم. یک ساز می تواند صداهای هارمونیک بیشتری تولید کند یا برعکس مجموع فرکانس های فرعی اش بیشتر باشد.

ADSR

اگر از Synth های شبیه سازی شده به اصطلاح Vst استفاده کرده اید یا این شانس را داشته اید که با Synth های آنالوگ کار کنید، حتما تا بحال با Attack, Decay,Sustain, Release مواجه شده اید! اما Envelope یا ADSR چیست و چه کاربردی دارد؟ تصور کنید در کوچه ای در حال قدم زدن هستید، منزلی با درب قدیمی نیمه باز توجه شما را جلب می کند، کنجکاو می شوید و درب را باز می کنید تا وارد خانه شوید، درب قدیمی و سنگین صدای قیژ کش داری تولید میکند، سگی در حیاط ایستاده و از حضور شما اصلا خوشحال نیست پس با پارس های محکم و ممتد خود به استقبال نه چندان گرم شما می شتابد، درب را اینبار با شدت می بندید، همان قیژ نا به هنجار این بار سریع و بدون کشش را می شنوید، درب بسته می شود، سگ که از رفتن شما راضی می شود صاحب خود را این بار با او اوی نیمه ممتد صدا می زند. اما این داستان چه ارتباطی به بحث ما داشت؟ در داستان نیمه جنایی که برایتان گفتم به تمامی ADSR توضیح داده شده است پس پیشنهاد میکنم دوباره داستان را بخوانید و این بار تمامی صدا ها را به دقت تصور کنید. حالا ADSR را برایتان توضیح میدهم و ارتباطش با داستان را خواهم گفت.

Attack

همانطور که میدانید هیچ چیز بدون زمان ممکن نیست، این زمان است که باعث وقوع اتفاقات است. پس در این مبحث نیز همه چیز به زمان بستگی دارد. هنگامی که شاسی پیانو یا Synth خور را فشار میدهید صدا تولید می شود، صدا از سکوت آغاز و به حجم مورد نظر ما Level میرسد درست مثل یک هواپیما که از باند فرود بلند شده و به آسمان می رود، هرچه Attack زمان کوتاه تری را در بر بگیرد صدای ما منقطع تر و محکم تر خواهد بود، در داستان ما صدای پارس بلند و ابتدایی سگ مثال Attack با زمان کوتاه است.

Decay

همانند یک پاره خط یا یک پل Decay فاصله ای است میان Attack و Sustain در واقع Decay می گوید که صدا چقدر پایدار باشد، لحظه ی اوج گیری هواپیما از باند پرواز تا آسمان چقدر باشد.

Sustain

لطفا Sustain را جدی بگیرید، اگر برای صداسازی وقت میگذارید و از آن دست انسان هایی نیستید که از Preset ها آماده استفاده میکنند وقت زیادی را صرف Sustain کنید. در واقع Sustain میزان بلندی پرواز هواپیماست، اگر بیش از حد به آسمان ببرید منفجر خواهد شد کمتر از حد موجب سقوط میشود، شما چه چیزی می خواهید؟ این که در داستان ما در ابتدا درب با قیژ و کشش زیاد باز شد نشان از Attack بلند Sustain طولانی , البته Release بیشتر است حال اینکه در قسمت دوم وقتی درب محکم و سریع بسته شد Attack کوتاه Sustain کم و Release کمتر داشتیم.

Release

داستان Release کمی تراژیک است، Release کمی رمانتیک است، در واقع Release می تواند استعاره از مرگ و زندگی باشد. هر شروعی پایانی دارد همه چیز با فشار دادن یک دکمه Attack آغاز شد و قطعا پایانی هم در کار است. این که چه موقع با پایان مواجه شویم را Release تعیین می کند.

رو به پایان

در این بخش سعی کردیم تا با صدا و چگونگی عملکرد آن آشنا شویم، با سیستم شنوایی آشنا شدیم، مختصری از فرکانس گفتیم، با زیروبم بودن صدا آشنا شدیم، طنین را آموختیم از هارمونیک و پایه گفتیم و در نهایت با ADSR بحث را تمام کردیم. از این پس سعی کنید همه چیز را بشنوید…

اشکان موسوی