چگونه صدای سازها را از هم تشخیص می دهیم ؟

 امیر راد

یک سی دی موزیک را درون سیستم پخش می گذاریم و چند لحظه ای با شنیدن آوای موسیقی لذت می بریم . به راحتی می گوییم : ” عجب ویولونی می نوازد ! ” یا ” وای ، چه فلوت دلنشینی !” به همین راحتی ……….

ولی آیا تا به حال با خود فکر کرده اید که چگونه می توانیم صدای سازها را به این خوبی تشخیص دهیم . کافی است کمی با موسیقی سنتی آشنا باشید تا بتوانید صدای تار را از صدای سه تار تشخیص دهید . همین طور تشخیص صدای دف از تمبک نیز بسیار ساده است ، ولی چگونه ؟!

حتی هنگامی که یک نت مشابه یا ملودی مشابه توسط دو ساز ، مثلاٌ ویولن و کمانچه اجراء می شود ، باز هم براحتی می توانیم آنها را از یکدیگر تفکیک کنیم .

واقعاٌ شگفت آور است که چگونه می توانیم این کار را انجام دهیم . هنگامی که خواندن این مقاله تمام شود خواهید دانست که گوش ما همانند یک آزمایشگاه بسیار پیچیده ، همواره همراه ما است تا این وظایف را انجام دهد .

اگر علاقه مندید تا بفهمید  گوش ما چگونه صدای سازها را از یکدیگر تشخیص می دهد ، باید حتما چند مفهوم اولیه را به خوبی درک کنید .در واقع باید یاد بگیریم که گاهی برای درک یک مفهوم عمیق و اساسی ، لازم است تا چند مفهوم اولیه را به صورت ریشه ای و از پایه به طور کامل درک نماییم . در عوض ، پس از کنار هم گذاشتن آن مفاهیم و پی بردن به مفهوم جدید تر، به درجه بالاتری از ادراک خواهیم رسید که قبلاٌ لذت آن را درک نکرده بودیم . گاهی برای لذت بردن باید بهای آن را نیز بپردازید و کمی وقت صرف کنید ، سپس خواهید دید که لذت حاصل،  بسیار ماندگار خواهد بود . بگذریم !!!

آن چند مفهوم اولیه که در موردشان صحبت کردیم عبارتند از :

الف) موج

ب) فرکانس (بسامد)

ج) شکل موج

اصلا لازم نیست فکر کنید که درک این واژه ها  سخت است . به راحتی نشان خواهیم داد که درک این معانی ، به هیچ وجه نیاز به ریاضیات عالی و یا حتی متوسط هم نخواهد داشت ، خواهید دید !…

اولین مفهومی که در اینجا مورد بررسی قرار می دهیم ، مفهوم موج است:

خوب ، خیلی ساده است . یک طناب را درنظر بگیرید که یک طرف آن به دیوار متصل شده و طرف دیگر آن در دستان شما است .

کافی است حرکتی به دستتان بدهید ، مثلاٌ به سرعت آن را به بالا و پائین ببرید: 

به همین سادگی یک موج ساخته اید و خواهید دید که تمامی  مفهوم موج را ایجاد کرده اید . بیایید با دقت بیشتری به این فیلم نگاه کنیم . اول آنکه یک طرف طناب به دیوار و طرف

دیگر آن در دست شما بوده  است، پس طناب از جای خودش حرکتی نکرده  .

هنگامی که در طول طناب ، موجی شروع به حرکت می کند ، در واقع این طناب نیست که حرکت می کند ، بلکه تغییر شکلی که درطناب ایجاد شده شروع به حرکت می نماید . برای آنکه این مفهوم را بهتر درک کنید کافی است در وسط طناب یک دستمال کاغذی گره بزنید .

مجدداٌ دستتان را حرکت بدهید تا موجی در طول طناب شروع به حرکت کند ( و البته نه اینکه دست خود را به چپ و راست حرکت دهید ) و این یعنی خود طناب حرکتی نکرده  و تنها یک تغییرشکل در طول طناب شروع به حرکت نموده است . به عبارتی ” موج “، یعنی ” حرکت تغییر شکل در محیط ” . برای مثال ، موج آب نیز ، حرکت تغییر شکلی در محیط است که آب  ، همان محیط می باشد و موج ایجاد شده بر روی سطح آب  ، همان تغییر شکل است . اگر دقت کرده باشید ، هنگامی که در کنار ساحل قدم می زنید ، چوبها یا یونولیت های فراوانی را خواهید دید که برسطح آب حرکت می کنند .

 به عبارتی ، هنگامی که موج دریا به آنها برخورد می کند ، این چوبها به بالا و پائین می روند و به ساحل دور یا نزدیک نمی شوند .

این ، یعنی ، ذرات آب به سوی ساحل حرکت نمی کنند یا از آن دور نمی شوند  بلکه فقط نقش طناب را دارند و موجهای آب ، همانند موجی که در طناب ایجاد شده بود ، در طول محیط شروع به حرکت می کنند .

حال که با مفهوم موج آشنا شدید ، بیایید این مفهوم را در مورد صدا هم بررسی کنیم : هنگامی که شما ، سیم سازی را مرتعش می کنید ، مانند آن است که با دستتان طناب را به بالا و پایین می برید . با این تفاوت که در اینجا ، محیط ، هوای پیرامون ما است . ( توجه کنیم که گرچه در سیم هم موج ایجاد می شود اما صوت محصول انتقال ضربه هایی است که از سیم مرتعش به ذرات هوا وارد می شوند که  به این ترتیب ذرات هوا شروع به ارتعاش می کنند و صوت ایجاد می شود . )  موج صوتی ایجاد شده در این محیط ،شروع به حرکت می کند . پس ذرات هوا ، فقط حامل موج صوتی هستند و خودشان حرکت نمی کنند . گوش شما هم نقش همان دستمالی را دارد که به طناب وصل بوده . هنگامی که موج صوتی به گوش شما برخورد می کند  ، همانند آن دستمال آن را تکان می دهد یا مرتعش می کند .

به این عمل می گوییم “شنیدن”.

حال می رویم سراغ مفهوم بعدی یعنی فرکانس :

و باز هم می رویم سراغ همان طناب خودمان . شما هنوز هم دارید دستتان را به طور مداوم حرکت می دهید و امواج ایجاد شده را پشت سر هم به سمت دیوار می فرستید :

اگر طنابتان به اندازه کافی بلند باشد ، امواج را پشت سر هم خواهید دید . خوب ، از شما می پرسند: هر چند ثانیه یک بار ، یک موج درست می کنید ؟  مثلا می گویید هر ۲ ثانیه یک موج .

 به این فاصله زمانی منظمی که شما امواج را به صورت پیاپی درست می کنید می گویند : ” دوره تناوب موج ” .

مثلا ٌ اگر هر دو ثانیه یک موج می سازید ، دوره تناوب موج شما ۲ ثانیه است .

فرض کنید سرعت ساخت امواج را افزایش دهید و دستتان را سریعتر به حرکت درآورید . در این صورت دوره تناوب امواج ایجاد شده بر روی طناب کاهش می یابد .

فرض کنید در هر ثانیه دو موج بر روی طناب می سازید . اگر به شما بگویند درهر دقیقه چند موج تولید می کنید خواهید گفت : ۱۲۰ موج . به این می گویند فرکانس موج ؛ یعنی تعداد امواجی که در یک بازه مشخص زمانی ، مثلاٌ ۱ ثانیه ، تولید می شود .

بنابراین هرچه فرکانس موج زیادتر شود ، دوره تناوب آن کمتر می شود و البته برعکس آن نیز صادق است. توجه کنید که در تعریف دقیق فرکانس موج ، بازه زمانی ای که در نظر گرفته می شود ،” ۱ ثانیه ” است؛ یعنی تعداد امواجی که در یک ثانیه تولید می شوند . ( مثلا فرض کنید بتوانید دریک ثانیه ، سه بار طناب را به حرکت درآورید ، در آن صورت فرکانس موج تولید شده ، ۳ است که آن را با واحد هرتز بیان می کنند. )

خوب ، حالا که مفهوم فرکانس را درک کردید ، شکل موج را توضیح می دهیم . باز هم برویم سراغ طناب خودمان . هنگامی که دستتان را به حرکت در می آورید ، چه شکلی در طول طناب شروع به حرکت می کند؟

یکبار دیگر آزمایش را تکرار کنید و این بار به شکل موج توجه بیشتری نمایید .

شبیه یک نیم دایره است.

به شکل موجی که می بینید ، به سادگی گفته می شود : ” شکل موج ” .

به عبارتی شکل تغییر شکل به وجود آمده در محیط را که در محیط شروع به حرکت می نماید ” شکل موج” گوییم .

به دلایل فنی نمی توان با تکان دادن طناب با دست ، شکل موج های خیلی متفاوت تولید نمود . شکل موج ایجاد شده در طناب مانند یک نیم دایره یا شبیه آن است . در حالی که می توان شکل موجهای دیگری را نیز تصور کرد . مثلاٌ :

که البته به دلایل فنی نمی توان با دست این اشکال را ایجاد نمود . ولی در محیط های دیگر می توان چنین شکل موج هایی تولید کرد .

حال که با معانی موج ، فرکانس و شکل موج آشنا شدیم ، می توانیم توضیح بدهیم که چگونه اصوات از یکدیگر متمایز هستند .

هنگامی که شما یکی از سیم های ساز را مرتعش می کنید ، درست مانند آن طنابی است که یک سر آن را به دیوار بسته بودید و آن طناب را با دستتان حرکت می دادید با این تفاوت که نقش طناب را ، هوای اطراف تار بازی می کند و نقش دست را در حرکت دادن طناب ، همان ارتعاش سیم بازی می نماید . هنگامی که از یک نت یا از یک پرده ، به پرده دیگر می رویم و به اصطلاح صدا را زیر یا بم می کنیم . در واقع فرکانس ارتعاش سیم را تغییر می دهیم . گوش ما ، نقش همان دستمال، که به وسط طناب گره خورده بود دارد . از آنجا که فرکانس بالا و پائین رفتن دستمال گره خورده به طناب  دقیقاٌ معادل فرکانس عامل ایجاد  کننده موج در طناب است ( یعنی همان دست ما ) ، به این نتیجه می رسیم که فرکانس به ارتعاش درآوردن استخوان داخل گوش نیز ، دقیقاٌ معادل فرکانس ارتعاش سیم تار می باشد . به همین دلیل ما دقیقا همان صدایی را می شنویم که تار تولید می کند .

حال می رسیم به نقش شکل موج در صدای تولید شده : در اینجا کمی بحث فنی تر می شود . برای این منظور ما از برنامه نرم افزاری  Cool Edit استفاده کردیم . میکروفن را به رایانه متصل نمودیم و در مقابل اصوات گوناگون مانند صدای فلوت ، صدای پیانو ، صدای تار ، صدای ویولون و ….. قرار دادیم و سپس نت دو را در یک گام واحد نواختیم . شما می توانید نتیجه کار ما را ببینید :

در تمامی اشکال فوق ، فرکانس موج یکی است . یعنی تعداد نوسانهای سیم مرتعش ، یا ارتعاش صدا، در تمامی اصوات یکسان است . ولی به وضوح می بینید که شکل موج ها کاملا متفاوت هستند . پس آنچه موجب تشخیص اصوات از یکدیگر می گردد ، شکل موج صداهای شنیده شده است . اگر دو صدا دارای یک فرکانس واحد باشند ، آن وقت ما می گوییم : هر دو این سازها ، دارند یک نت را می نوازند.

همین مفهوم را در مورد تشخیص صدای افراد نیز می توان به کار برد . فرض کنید پدرتان شما را صدا کند ، در کمتر از یک ثانیه می فهمید که پدرتان است نه برادرتان !

ما این تست را در مورد صدای یک مرد و صدای یک زن نیز انجام دادیم . در یکی از اشکال ، شما  شکل موج صدای مردی را می شنوید که می گوید : ” آ …. ” ( به صورت کشیده ) و در تصویر دیگر شکل موج صدای زنی که دقیقاٌ همان ” آ …. ” را در همان گام و با همان شدت می گوید . و به وضوح می بینید که شکل موج این دو صدا ، علی رغم یکی بودن فرکانسشان ، با هم فرق می کند.

خوب است بدانید ، عوامل موثر در شکل موج بسیار پیچیده و زیاد هستند که از حوصله این مقاله خارج بوده و بحث های فنی عمیق تری را طلب می کند . مثلا آنچه در موسیقی به ” رنگ صدا” ، معروف است ، دقیقا به عاملی به نام جمع هارمونی ها و شکل موج صوت مربوط می شود . برای مطالعه بهتر می توانید به کتاب ” مبانی آکوستیک ” ، نوشته لارنس ئی.کیدنر ترجمه دکتر ضیاء الدین اسماعیل بیگی انتشارات امیرکبیر مراجعه کنید . همچنین می توانید برای بررسی صداهای گوناگون و مقایسه شکل موج آنها و همچنین برای دیدن هارمونی های صوتی توسط نمودارهای اسپکترومتری ( این بخش مربوط به دوستانی است که با مفاهیم پیچیده ترموج آشنایی بیشتری دارند) می توانید از نرم افزارCool Edit  که در تمامی نرم افزار فروشی ها یافت می شود استفاده کنید .