על שמיעה, סאונד, ומה שמסביבם - פרק ד: ממה סאונד “עשוי”? תדר ומשרעת.

זוכרים שבפוסט הקודם סיימנו עם האמירה ש”למרות שישנן מורכבויות רבות הקשורות להעברת סאונד, ניתן לחלק אותם בקלות לשני אלמנטים פשוטים: לחץ וזמן”? אז הנה ההזדמנות שלנו להבין את האמירה הזאת קצת יותר לעומק.

לחץ וזמן, במונחים של סאונד, יכולים להקרא תדר ומשרעת (באנגלית: Frequency and Amplitude)

מה זה תדר (או תדירות)?

כשאנחנו מתייחסים לתדר של הסאונד, אנחנו מדברים על הגובה הבסיסי שלו ועל סדרת צלילי המשנה שנותנים לו את הגוון הספציפי שלו. לצלילים גבוהים יש ערך תדר בסיסי גבוה יותר, ולצלילים נמוכים יש ערך תדר בסיסי נמוך יותר.

כאשר צופים בו דרך אוסילוסקופ, כל צליל המתרחש באופן טבעי מתחיל עם צורת גל העולה מקו האפס. האנרגיה הזו תגיע לשיאה, ואז תרד בחזרה לקו האפס. חלק זה של צורת גל השמע - בניית אנרגיה עד השיא וחזרה למטה - נקרא שלב הדחיסה. המונח נובע מהעובדה שלחץ האוויר (או הלחץ של כל מדיום שהקול עובר דרכו) עולה בחלק זה של גל השמע.

מכיוון שלצליל יש תנועה טבעית קדימה ואחורה (רטט), האנרגיה שלו תרד מתחת לקו האפס לטריטוריה שלילית. כאן שוב, יהיה לו שיא (שלילי), שלאחריו יחזור לקו האפס. שלב זה נקרא שלב הקלישה (מלשון “קלוש”) של גל השמע

האודיו שאנו שומעים מורכב משלב דחיסה שאחריו שלב קלישה (אחריו שלב דחיסה נוסף ועוד שלב קלישה, וכך הלאה עד שהצליל מסתיים). שלב אחד של דחיסה ואחריו שלב אחד של קלישה נקרא מחזור.

וכאן הגענו להגדרה: תדירות היא מספר המחזורים בשנייה.

יחידת המדידה לתדירות היא הרץ (Hz). לצליל בתדר נמוך יש פחות מחזורים לשנייה, ולכן ערך ההרץ שלו נמוך יותר. לצליל בתדר גבוה יש יותר מחזורים לשנייה ולכן ערך ההרץ שלו גבוה יותר.

חשוב לציין שיש הבדל בין תדר לצורת גל. לצורות גל שונות (גלים מרובעים, גלי סינוס וכן הלאה) יכולות להיות תדרים זהים. עם זאת, צורות גל שונות מציגות גוון שונה - אותה תכונה של תחושת השמיעה המאפשרת למאזין לשפוט ששני צלילים לא זהים, המוצגים באופן דומה ובעלי אותה עוצמה וצליל, אינם דומים (נניח התו דו מנוגן בחליל ובפסנתר, ולמרות שזהו אותו תו בדיוק עדיין נדע להבחין שתו אחד נוגן בחליל והשני נוגן בפסנתר) . עוד כדי לציין, ששימור הגוון הזה אינו תלוי רק בתגובת התדרים של מערכת ההקלטה או ההשמעה, אלא גם על הדיוק שלה במימד הזמן.

מה זאת משרעת (אמפליטודה)?

בתיאור האופייני של צורת גל שמע, התדר מיוצג על ציר ה-"X" האופקי (כאשר צורת הגל מתנודדת לאורך זמן), בעוד שהמשרעת מיוצגת על ציר ה-"Y" האנכי.

לדוגמה, איור זה מציג שני גלי סינוס מאותו תדר, כשההבדל היחיד ביניהם הוא המשרעת (אמפליטודה) - לגל העליון יש משרעת גדולה מזו של התחתון.

משרעת יכולה להיות מושפעת בדרכים רבות - אפשר להכות בתוף חזק יותר או רך יותר, לנשוף יותר אוויר דרך חצוצרה, או להגביר את הווליום ולשלוח יותר מתח לרמקול. עם זאת, לא משנה כמה אנרגיה מסופקת, התוצאה היא זהה: לצורות גל עם משרעת גדולה יותר יש שלבי דחיסה וקלישות חזקים יותר, הן מזיזות יותר אוויר וניתן לשמוע אותן למרחקים גדולים יותר.

ישנם כמה מונחים שניתן להשתמש בהם במקום משרעת (אמפליטודה), כמו עוצמת קול (Volume), מרווח (Gain), או אפילו מתח (Voltage) - כאשר מדברים במונחים של אות שמע העובר לרמקול. עם זאת, כדי להיזהר משימוש במילה עוצמה (Loudness) אם מה שאתם באמת מדברים עליו הוא משרעת ((Amplitude) במיוחד כשמדברים עם אנשי מקצוע!).

העוצמה (Loudness) עוסקת באופן שבו קול נתפס, והאוזן האנושית רגישה יותר לתדרים מסוימים מאשר לאחרים. המשמעות היא ששתי צורות גל עם צורות זהות של משרעות (לדוגמה, שני גלי סינוס) אך עם תדרים שונים, יכולות להיתפס על ידי אנשים כבעלות רמות שונות של עוצמה (Loudness).

הערה: למי שרוצה ללמוד עוד על ההבדל בין משרעת לעוצמה, ועל הפרטים של האופן שבו אנו תופסים צלילים בתדרים שונים, מקום מצוין להתחיל בו הוא עם גרף שנקרא עקומת פלטשר-מונסון.

בדיוק כפי שיחידת המדידה לתדר היא הרץ, למשרעת יש יחידת מדידה משלה, הנקראת דציבלים (dB) הנמדדים בSPL (Sound Presure Level - רמת לחץ קול). וכמו שלבני אדם יש טווח שמיעה של תדרים, יש גם טווח שמיעה של דציבלים (או טווח דינמי) שאנו יכולים לעמוד בו. הטווח הדינמי המקסימלי האנושי הוא מ-0 dB SPL, שהוא שקט מוחלט, ועד 120~130 dB SPL, שמעליו הקול הופך לכואב. שוב, טווח זה, המכונה לעתים קרובות סף השמיעה לסף הכאב, משתנה מאדם לאדם.

מעולה, אז עכשיו יש לנו הבנה ראשונית של שני האלמנטים הבסיסיים המרכיבים את הסאונד שאנו שומעים מהסביבה, מכלי מוזיקה, וממערכות ההגברה במסיבות שאנחנו כל כך אוהבים. בפרק הבא נצלול עוד קצת פנימה, ונבין עוד על סאונד, ובייחוד על מה זה סאונד כגל.