Дыбыс биіктігін және оның басқа қасиеттерін қабылдауымыз акустикалық толқынның сипаттамаларымен анықталады. Бұл кез келген механикалық толқынға тән сипаттамалар, атап айтқанда тербелістердің периоды, жиілігі, амплитудасы. Дыбыстың субъективті сезімдері толқынның ұзындығы мен жылдамдығына байланысты емес. Мақалада дыбыс физикасын талдаймыз. Дыбыс пен тембр – олар қалай анықталады? Неліктен біз кейбір дыбыстарды қатты, ал басқаларын тыныш деп қабылдаймыз? Осы және басқа сұрақтардың жауаптары мақалада берілген.
Дыбыс
Биіктік нені анықтайды? Мұны түсіну үшін қарапайым тәжірибе жасайық. Икемді ұзын сызғышты алайық, жақсырақ алюминий.
Шетін қатты итеріп, үстелге басайық. Сызғыштың бос жиегін саусағыңызбен ұрайық - ол дірілдейді, бірақ оның қозғалысы үнсіз болады. Енді сызғышты өзімізге жақындатайық, оның кіші бөлігі үстелдің шетінен шығып тұрады. Тағы соқайықсызғыш. Оның шеті әлдеқайда жылдамырақ және азырақ амплитудамен дірілдейді және біз тән дыбысты естиміз. Дыбыс шығуы үшін тербеліс жиілігі кем дегенде белгілі бір шама болуы керек деген қорытындыға келеміз. Дыбыс жиілігі диапазонының төменгі шегі - 20 Гц, ал жоғарғы шегі - 20 000 Гц.
Тәжірибені жалғастырайық. Сызғыштың бос шетін одан да қысқартыңыз, оны қайтадан қозғалысқа келтіріңіз. Дыбыс өзгергені, жоғарылағаны байқалады. Эксперимент нені көрсетеді? Ол дыбыс биіктігінің оның көзінің тербелістерінің жиілігі мен амплитудасына тәуелділігін дәлелдейді.
Дыбыс деңгейі
Дыбыс қаттылығын зерттеу үшін камераны – дыбыс қасиеттерін зерттеуге арналған арнайы құралды қолданамыз. Аяқтарының ұзындығы әртүрлі тюнинг айырлар бар. Олар балғамен соққанда дірілдейді. Үлкен тюнингтер баяу тербеледі және төмен дыбыс шығарады. Кішкентайлары жиі дірілдейді және дыбыс биіктігімен ерекшеленеді.
Кәне, камертонды басып, тыңдайық. Уақыт өте келе дыбыс әлсірейді. Неліктен бұл болып жатыр? Дыбыс көлемі аспап аяқтарының тербеліс амплитудасының төмендеуіне байланысты әлсірейді. Олар соншалықты қатты тербелмейді, яғни ауа молекулаларының тербеліс амплитудасы да төмендейді. Ол неғұрлым төмен болса, дыбыс соғұрлым тыныш болады. Бұл мәлімдеме бірдей жиіліктегі дыбыстарға қатысты. Дыбыстың биіктігі де, көлемі де толқынның амплитудасына байланысты екен.
Әртүрлі көлемдегі дыбыстарды қабылдау
Жоғарыда айтылғандарға қарағанда, дыбыс неғұрлым қатты болса, соғұрлым анық көрінетін сияқтымыз.біз еститін болсақ, соғұрлым нәзік өзгерістерді қабылдай аламыз. Бұл олай емес. Егер дене өте үлкен амплитудамен, бірақ төмен жиілікпен тербеліс жасау үшін жасалса, онда мұндай дыбыс нашар ажыратылады. Есту қабілетінің барлық диапазонында (20-20 мың Гц) біздің құлағымыз 1 кГц айналасындағы дыбыстарды жақсы ажыратады. Адамның есту қабілеті осы жиіліктерге ең сезімтал. Мұндай дыбыстар бізге ең қатты болып көрінеді. Ескерту сигналдары, сиреналар дәл 1 кГц-ке реттеледі.
Әртүрлі дыбыстардың дыбыс деңгейі
Кестеде жалпы дыбыстар мен олардың қаттылығы децибелмен көрсетілген.
| Шуыл түрі | Дыбыс деңгейі, дБ |
| Тыныштық тыныс | 0 |
| Сыбыр, жапырақтың сыбдыры | 10 |
| Сағаттың соғуы 1 м қашықтықта | 30 |
| Үнемі сөйлесу | 45 |
| Дүкендегі шу, кеңседегі әңгіме | 55 |
| Көше дыбысы | 60 |
| Қатты сөйлеу | 65 |
| Баспа дүкеніндегі шу | 74 |
| Көлік | 77 |
| Автобус | 80 |
| Инженерлік станок | 80 |
| Қатты айқай | 85 |
| Гүлдіргіші бар мотоцикл | 85 |
| Токарь | 90 |
| Металлургиялық зауыт | 99 |
| Оркестр, метро вагоны | 100 |
| Компрессорлық станция | 100 |
| Тәжірибелі ара | 105 |
| Тікұшақ | 110 |
| Найзағай | 120 |
| Рактивті қозғалтқыш | 120 |
| Балды тойтару, кесу (бұл көлем ауыру шегіне тең) | 130 |
| Ұшақ ұшырудағы | 130 |
| Зымыран ұшыру (қабық соққысын тудырады) | 145 |
| Ауызға жақын орта калибрлі шолақ мылтық дыбысы (жарақат әкеледі) | 150 |
| Дыбыстан жоғары ұшақ (бұл көлем жарақатқа және ауырсыну шокына әкеледі) | 160 |
Тембр
Дыбыстың биіктігі мен қаттылығы, біз анықтағандай, толқынның жиілігі мен амплитудасы арқылы анықталады. Тембр бұл сипаттамаларға тәуелсіз. Неліктен олардың тембрі басқаша екенін түсіну үшін бірдей биіктіктегі екі дыбыс көзін алайық.
Бірінші аспап 440 Гц жиілікте дыбыс шығаратын камертон (бұл бірінші октаваның нотасы), екіншісі - флейта, үшіншісі - гитара болады. Музыкалық аспаптардың көмегімен біз камертон естілетін нотаны қайталаймыз. Үшеуінің де дыбыс деңгейі бірдей, бірақ дыбысы әр түрлі, тембр бойынша ерекшеленеді. Себебі неде? Мұның бәрі дыбыс толқынының тербелісі туралы. Күрделі дыбыстардың акустикалық толқыны жасайтын қозғалыс гармоникалық емес тербеліс деп аталады. Әртүрлі аймақтардағы толқын әртүрлі күш пен жиілікте тербеледі. Дыбыс деңгейі мен биіктігі бойынша ерекшеленетін бұл қосымша дыбыстар овертондар деп аталады.
Дыбыс пен тембрді шатастырмаңыз. Дыбыс физикасы, егерНегізгі дыбысқа қосымша, жоғарырақ дыбыстарды «араластырсақ», біз тембр деп аталатын нәрсені аламыз. Ол дыбыс деңгейі мен обертондар санымен анықталады. Овертондардың жиілігі ең төменгі тон жиілігінің еселігі, яғни ол есе үлкен бүтін сан – 2, 3, 4, т.б., ал обондар тембрге әсер етеді.
Тюнинг шанышқы сияқты тондары мүлдем жоқ дыбыстар бар. Егер сіз оның дыбыстық толқынының қозғалысын графикте бейнелесеңіз, синустық толқын аласыз. Мұндай тербелістер гармоникалық деп аталады. Камеру тек негізгі тонды шығарады. Бұл дыбыс жиі скучно, түссіз деп аталады.
Дыбыста жоғары жиілікті реңктер көп болса, ол қатал болады. Төмен тондар дыбысқа жұмсақтық, барқыт береді. Әрбір музыкалық аспаптың, дауыстың өзіндік тондары болады. Бұл бірегей дыбыс беретін, дыбысқа белгілі бір тембр беретін негізгі тон мен овертондардың үйлесімі.
