هر شخصی باید اصول و مبانی اساسی شغل خودش را بداند زیرا در غیر این صورت کارکردن او موفقیت زیادی ندارد. برای مشاغلی که با صدا سروکار دارند نیز همین موضوع برقرار است. برای مثال می‌توان به تولید پادکست، گویندگی، خوانندگی و … اشاره کرد. در این مطلب اصول و مبانی صوت و آکوستیک به‌صورت دقیق بررسی شده تا درک بهتری از کارکرد امواج صوتی داشته باشید.
بررسی فیزیک صوت
امواج به صورت کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- موج الکترومغناطیس: در هر محیطی منتشر می‌شود.
- موج مکانیکی: برای انتشار نیاز به ماده دارد و به همین دلیل در خلأ منتقل نمی‌شود.
قبل از بررسی اصول صوت و آکوستیک لازم است انواع موج را به‌صورت دقیق بررسی کنیم. موج الکترومغناطیسی از آشفتگی در میدان مغناطیسی و الکتریکی ایجاد می‌شود و ماهیت متفاوتی با موج مکانیکی دارد. نور مرئی یکی از امواج الکترومغناطیسی است که زندگی و حیات در کره زمین به آن بستگی دارد. این نوع موج برای انتشار نیاز به هیچ ماده‌ای ندارد و به همین دلیل است که نور خورشید در خلأ به زمین می‌رسد.
موج مکانیکی به دلیل انرژی داخلی ماده یا تغییر در محیط ایجاد می‌شوند. برای مثال درصورتی‌که یک سنگ به درون آب پرتاب شود یک تغییر در محیط ایجاد شده و به‌صورت موج مکانیکی روی سطح آب دیده می‌شود.
بررسی صوت و آکوستیک نیز درواقع بررسی نوعی موج مکانیکی است. صوت یا صدا نوعی موج مکانیکی است که به دلیل ارتعاش یا لرزش ایجاد می‌شود. همانطور که توضیح داده شد صوت که یک موج مکانیکی است برای حرکت در محیط و رسیدن به گوش مخاطب نیاز به ماده دارد و این ماده در واقع ذرات هوا است که کار انتقال صوت را انجام می‌دهند.
موج صوتی به دلیل لرزش تارهای صوتی ایجاد شده و این لرزش به‌وسیله مولکول‌های هوا منتقل شده و در واقع هر ذره، لرزش را به مولکول کنار خود منتقل می‌کند. در نهایت موج به گوش مخاطب رسیده و به‌وسیله ساختار گوش این لرزش وارد گوش شده و فرد می‌تواند صدا را به‌وسیله پرده گوش و تحلیل مغز درک کند.
دیگر مسائل مهم در صوت
قبل از بررسی دقیق‌تر صوت و آکوستیک باید به ویژگی‌های دیگری از موج نیز اشاره کنیم. موج را از دیدگاه دیگری هم دسته‌بندی می‌کنند:
- موج عرضی: در این نوع موج، راستای انتشار موج عمود بر راستای نوسان آن است.
- موج طولی: در این نوع موج، راستای انتشار و نوسان موج مشابه هم هستند.
صوت در واقع نوعی موج طولی است که سرعت انتشار آن در محیط به عوامل مختلفی بستگی دارد. هرچه محیط تراکم بالاتری داشته باشد به معنی این است که ذرات بیشتری برای انتقال نوسان موج وجود دارد و به همین دلیل سرعت موج صوتی بالاتر است. برای مثال صوت در فلزات با سرعت بیشتری نسبت به هوا منتشر می‌شود؛ زیرا ذره‌های سازنده فلزات تراکم بالاتری دارند.
دما نیز یکی از مواردی است که روی سرعت انتقال صوت اثر دارد و افرادی که به‌صورت تخصصی دانش صوت را دنبال می‌کنند این موضوع را هم در نظر می‌گیرند. صوت در دمای 20 درجه سانتی‌گراد و هوای خشک با سرعت 340 متر بر ثانیه یا 1235 کیلومتر بر ساعت منتشر می‌شود. سرعت انتشار یکی از موضوعات مهم در صوت و آکوستیک است که در شرایط آزمایشگاهی برای دانشمندان و افراد مهندسی صوت ، برای کاربردهای مختلف اهمیت دارد.
آکوستیک چیست؟
آکوستیک یک واژه است که ریشه یونانی دارد و به معنی شنیدن است. علم آکوستیک (Acoustics) یا صوت‌شناسی نیز به بررسی پخش، کنترل و آثار صدا می‌پردازد و در واقع دانش بررسی صوت است. آکوستیک در واقع شاخه‌ای از علم فیزیک است که هدف آن بررسی انتشار صوت در محیط‌های مختلف است و در حال حاضر کاربردهای زیادی دارد.
برای مثال عایق‌کاری ساختمان از نظر صوتی یکی از کاربردهای علم صوت و آکوستیک است که کمک می‌کند صدای درون محیط از حد ضروری بالاتر نباشد و از سوی دیگر حداقل صدا نیز وجود داشته باشد.
برای بررسی علمی صدا باید به چند پارامتر اساسی توجه شود:
- طول موج: فاصله ذرات هم فاز در موج است. برای مثال ذراتی که در حداکثر دامنه نوسان موج هستند هم فاز شناخته می‌شوند.
- فرکانس: تعداد نوسان در ثانیه توسط موج فرکانس نام دارد و با واحد هرتز سنجیده می‌شود.
- دامنه نوسان: حداکثر فاصله جابه‌جایی ذرات از مرکز نوسان است.
- سرعت پیشروی: مشخص می‌کند موج با چه سرعتی در محیط حرکت می‌کند.
در بررسی علمی صوت و آکوستیک به این پارامترها توجه زیادی می‌شود و زمانی که قرار است از کاربردهای آن (مانند ساخت محیط ایزوله) استفاده شود قطعا این پارامترها نقش زیادی دارند.
مفاهیم مهم در آکوستیک
علاوه بر اصول اولیه که توضیح داده شد، برای بررسی صوت و آکوستیک لازم است با مفاهیم آن نیز آشنا باشید که اهمیت زیادی دارند.
- محدوده شنوایی انسان: گوش انسان تنها امواج صوتی را که بین 20 تا 20 هزار هرتز هستند تشخیص می‌دهد.
- باندهای اکتاو: برای تحلیل و تقسیم‌بندی امواج صوتی از نظر فرکانس استفاده می‌شود. برای مثال درصورتی‌که امواج را در بازه‌های 90 تا 180 و بعد 180 تا 360 و … تقسیم کنیم به اکتاوهای مختلف رسیده‌ایم.
- دسی‌بل: یکی از واحدهای رایج برای سنجش توان صوت است.
- توان صوت: مقدار انرژی خروجی از منبع صوتی در واحد زمان
- شدت صوت: مقدار انرژی که صوت در واحد زمان در واحد سطح منتشر می‌کند.
مکانیزم‌های انتقال صوت
روش انتقال یکی از مفاهیم مهم صوت و آکوستیک است که 2 نوع دارد:
- هوابرد: صوت به‌وسیله هوا منتقل می‌شود و به گوش مخاطب می‌رسد. برای مثال زمانی که صدای خودروهای درون خیابان شنیده می‌شود از این روش انتقال استفاده شده است.
- ضربه: در این روش صوت درون اجزای سازنده منتقل می‌شود. برای مثال صدای قدم‌زدن در واحد بالایی، بستن در و … نمونه‌هایی از این روش هستند.
انتقال صوت در اتاق
یکی دیگر از مسائل مهم در صوت و آکوستیک بررسی انتقال صوت در محیط است که در گویندگی، ضبط پادکست و موضوعات مشابه اهمیت زیادی دارد. این روش‌ها عبارت‌اند از:
- فیلترشدن شانه‌ای: در این روش صدا با صدای انعکاس یافته خودش ترکیب می‌شود. به‌عبارت‌دیگر، دو یا چند سیگنال صوتی یکسان با فاصله زمانی کم با هم ترکیب می‌شوند که به این روش صدا روی صدا گفته می‌شود.
- پژواک مکرر: در این روش صدا بین دو دیوار موازی و سخت رفت‌وبرگشت دارد. درصورتی‌که فاصله زمانی بین انعکاس صدا به‌اندازه کافی باشد گوش می‌تواند پژواک و در واقع اکوی تکراری صدا را تشخیص دهد.
آکوستیک کردن
توضیح داده شد که یکی از کاربردهای بررسی صوت و آکوستیک ایجاد محیط مخصوص برای ایزوله یا کم‌کردن صدا است. از این محیط برای ضبط صدا استفاده می‌شود و باید به‌صورت دقیق طراحی و نصب شده باشد تا کیفت کار گویندگی، خوانندگی، صدابرداری و … به حداکثر برسد.
به‌صورت کلی دو روش برای آکوستیک کردن وجود دارد که عبارت‌اند از:
1- آکوستیک کردن برای بهبود کیفیت صدا
2- عایق کردن برای جلوگیری از نشت صدا
هرکدام از این دو روش کاربردهای خاص خودشان را دارند و توسط متخصصین صوت بررسی و اجرا می‌شوند.
نتیجه‌گیری
در این مطلب صوت و آکوستیک بررسی شد و با اصول و مبانی اولیه آن آشنا شدید. صوت نوعی موج مکانیکی است که برای انتشار نیاز به ماده دارد و در مواد مختلف مانند هوا منتشر می‌شود. صوت پارامترهای مهمی مانند شدت، طول دامنه و فرکانس دارد که این پارامترها استفاده‌های مختلفی دارند. آکوستیک یک واژه با ریشه یونانی است که به معنی علم بررسی صدا است و تلاش می‌کند ماهیت، اثر و روش انتشار صدا را بررسی کند. این علم مبانی مهمی دارد که در این مطلب به چند مورد از آن‌ها اشاره شد.
