על שמיעה, סאונד, ומה שמסביבם - פרק ו: סאונד בעולם האמיתי

אנחנו ממשיכים, והפעם: קצת על סאונד בעולם האמיתי.

בשני הפוסטים הקודמים כתבנו על תדר ומשרעת, ועל האופן שבו הצליל מועבר. וכעת, עם הבנה מוצקה של ההיבטים הבסיסיים הללו, ניתן לנהל דיון מהותי על האופן שבו צליל מתבטא בעולם האמיתי - ובמיוחד בשני גורמים חשובים: מרחק ופאזה (מופע).

מרחק וסאונד: חוק הריבוע ההפוך:

דמיינו לרגע חלוק נחל נופל לתוך בריכה של מים שקטים. האנרגיה הראשונית של הפגיעה מתפשטת החוצה לכל הכיוונים, באדוות מעגליות. ככל שהאדווה מתפשטת, כך גובה הגל יורד.

זה הגיוני בסך הכל - ככל שהאנרגיה של האדווה מכסה מעגל גדול יותר, היא "נמתחת” דק יותר ככל שהרדיוס גדל.

יש נוסחה לחישוב הירידה הזו במשרעת (החלה על סאונד וגם על גלים בבריכה), הנקראת חוק הריבוע ההפוך. חוק הריבוע ההפוך יכול לבוא לידי ביטוי במספר דרכים, אבל הדרך הכי פשוטה להבין אותו היא כך: עוצמה=1/מרחק=2.

ניתן ליישם זאת באמצעות כל יחידת מדידה - במקרה זה נשתמש במטר.

אם העוצמה היא 1 (יחידה) במטר אחד, אז:

• העוצמה היא 1/4 (יחידה) ב-2 מטר.

• העוצמה היא 1/9 (יחידה) ב-3 מטר.

• העוצמה היא 1/16 (יחידה) ב-4 מטר.

ראה איור מספר 1.5 בתמונה המצורפת לפוסט.

נכון, יכול להיות שבמספרים, הנוסחה הזאת לא אומרת הרבה למי שלא רגיל לחשוב במושגים מופשטים, אז בואו נחדד את זה רגע. עיקרה של נוסחת הריבוע ההפוך הוא זה: משרעת הצליל (האמפליטודה שלו) אינה יורדת בצורה לינארית בפרופורציה למרחק. במקום זאת, היא יורדת בצורה הקיצונית ביותר ישר בהתחלה (ליד הרמקול), ויורדת בצורה הרבה יותר מתונה, ככל שמתרחקים.

פאזה (מופע) וקוטביות:

נותרו לנו עוד שני מושגים בשביל להבין בצורה מספקת את החלק הזה במסע שלנו: שני היבטים של סאונד שמשפיעים במיוחד על הגברה בקנה מידה גדול - פאזה וקוטביות.

פאזה:

בפוסטים הקודמים למדנו מהו מחזור - כל שלב במחזור מתייחס למרחק של גל במסעו המחזורי. אז בואו נחזור אחורה רגע… לענייננו, אולי הכי קל לחשוב על מחזור במונחים של מעגל:

1. מחזור מתחיל ב-0 מעלות

2. באמצע חלק הדחיסה של המחזור, הגל הגיע ל-90 מעלות

3. בסוף חלק הדחיסה של המחזור, באמצע הדרך, הגל הגיע ל-180 מעלות.

4. באמצע חלק הקלישה של המחזור, הגל התקדם ל-270 מעלות.

5. בתום שלב הקלישה, המחזור הושלם ל-360 מעלות, והתהליך מתחיל שוב עם מחזור נוסף.

ניתן לראות זאת באיור 1.6 בתמונה המצורפת.

בעולם האמיתי, אנחנו לא שומעים צליל רק ממקור אחד, אלא ממקורות רבים. זה אומר שלפני שהצליל הגיע לאוזניים שלנו, גלי דחיסה שונים מתנגשים ומתאחדים. לפאזה (מופע) יש תפקיד משמעותי באופן שבו אנו שומעים את הצלילים המרובים הללו. לפעמים השילוב של מופעי הגל יכולים לחזק צליל - כאשר שני גלים מתואמים במופע (או “באותו הפאזה"), הפסגות והעמקים שלהם מחזקים זה את זה. העיפו מבט באיור 1.7 המוצמד לפוסט זה. אפשר לראות באיור שני גלי סינוס מאותו התדר הנמצאים באותה הפאזה (המסלולים העליונים), והתוצאה שלהם (במסלול התחתון), היא התוצאה המשולבת - גל סינוס דומה עם משרעת גדולה יותר.

בפועל, צלילים ממקורות שונים מיושרי פאזה רק לעתים רחוקות. אפילו עם מערכות "מיושרות פאזות", יש בדרך כלל כמות מסוימת של אי-קוהרנטיות בפאזה. זה גורם למידת מה של ביטול הדדי, שבמקרה הקיצוני ביותר (180 מעלות מחוץ לפאזה) מביא לביטול הדדי מוחלט. איור 1.8 בתמונה המצורפת לפוסט מציגה שני גלי סינוס, 180 מעלות מחוץ לפאזה, כאשר התוצאה המשולבת נראת במסלול התחתון.

מכיוון שבדרך כלל אנחנו שומעים צלילים ממגוון מקורות (ועם מגוון צורות גל), מה שאנו חווים הוא, למעשה, שילוב מורכב של גלי דחיסה מרובים, המגבירים או מקטינים זה את זה בהתאם ליחסי המופע בינם.

הערה חשובה לאמירה מעלה: במצבים שבהם אותות דומים מגיעים ממקורות מרובים (לדוגמה, מערכי רמקולים אנכיים או אופקיים), אפילו הבדלים זעירים ביישור הפאזה יכולים להיות בעלי השפעה מזיקה משמעותית על הגוון והבהירות של הצליל כאשר הוא מגיע למאזין (ופה נמצא הרמז לבעייתיות של מערכי הליין-אריי ותצורות מרובות טופים אחרות שאנחנו כל כך רגילים לראות במסיבות ואירועים).

קוטביות:

למרות שהמונחים פאזה (מופע) וקוטביות משמשים לעתים קרובות לסירוגין, הם מתייחסים לשני דברים נפרדים. מופע, כפי שהסברנו, מתייחס להתקדמות של צורת גל במסעו המחזורי. קוטביות, לעומת זאת, מתייחסת ללחץ הקול (או המתח, במקרה של רמקול). ראו איורים 1.9 ו 1.10 בתמונה המוצמדת לפוסט.

חלק הדחיסה של צורת גל, כאשר הגל עולה, מייצג עלייה בצפיפות המולקולרית של המדיום, ומיוצג חשמלית על ידי מתח חיובי. חלק הקלישה בצורת גל מייצג ירידה בצפיפות המולקולרית של המדיום ומיוצג חשמלית על ידי מתח שלילי. ניתן להפוך את הקוטביות - בכוונה או בטעות כתוצאה של חיווט שגוי - כך שערכים חיוביים ישתנו לשליליים, ולהיפך. זה מכונה בדרך כלל היפוך קוטביות או "היפוך פאזה".

הערה: למרות שמבחינה טכנית היפוך קוטביות, והיות הגל 180 מעלות מחוץ לפאזה הם שני דברים שונים , התוצאות דומות - שילוב של גל עם תמונת המראה שלו (קוטביות הפוכה) יבטלו לחלוטין זה את זה.

בהתחשב בכך שהגברה כוללת חיווט חשמלי וצלילים זהים (בדרך כלל) הנובעים ממקורות מרובים, ענייני פאזה וקוטביות הם חשובים ביותר. אי יישור פאזה והיפוך קוטביות בשוגג יכולים לשנות באופן קיצוני את הגוון והמשרעת של הצליל ויש להימנע מהם.

זהו להפעם. עכשיו יש לנו את ההבנה הבסיסית של מהו סאונד, ומה הם העקרונות שעל פיהם מתוכננות מערכות האודיו שמספקות לנו את החוויה הבלתי נשכחת ברחבה. בפוסטים הבאים נכנס יותר לעומק של מבנה מערכות האודיו בקנה מידה גדול, ואיך אלמנטים בסיסיים משחקים תפקיד משמעותי באיכות הסאונד שאנו שומעים.