כשרוב האנשים שומעים את המילה גל, הם מדמיינים את האוקיינוס - נפיחות מתגלגלת, גלישה מתרסקת, אולי אפילו גולש מוחק בצורה מרהיבה. אבל בעולם המוזיקה והצליל, גלים עובדים קצת אחרת.

זה לא אומר שלגלי האוקיינוס וגלי הקול אין הרבה במשותף. שניהם נעים בחלל, נושאים אנרגיה וניתן למדוד אותם במונחים של גודלם ומהירותם.

כמובן שההבדל הגדול הוא שגלי האוקיינוס עוברים במים, בעוד גלי קול נעים באוויר (או כל חומר שהם עוברים דרכו במקרה). ובעוד גלי האוקיינוס הופכים את תנועתם לקלה לראייה, גלי הקול מורכבים מעט יותר, ופועלים בתחום המיקרוסקופי.

הידיעה כיצד הגלים הללו מתנהגים יכולה להועיל להפליא לכל מי שעובד עם סאונד, בין אם אתה מהנדס שמע, בונה סטודיו או מפתח טיפול אקוסטי. אז בואו נפרק את הכל בצורה הפשוטה ביותר האפשרית!

מהו גל קול?

בבסיסו, גל קול הוא רק רטט הנע באוויר (או במים, או מוצק. הצליל אינו בררן). זו הסיבה שאנחנו שומעים הכל, ממוזיקה ועד קולות ועד דברים שמתנגשים בלילה!

אנו מתארים גלי קול בהתבסס על כמה תכונות מפתח, כולל כמה מהר הם נעים (תדר), כמה הם גדולים (משרעת) וכיצד הם משתנים עם הזמן. אבל לפני שנכנס לכל זה, חשוב להבין שגלי קול הם סוג מיוחד של גל הנקרא גלי אורך.

שלא כמו גלי אוקיינוס, הנעים למעלה ולמטה תוך כדי נסיעה קדימה, גל אורכי דוחף ומושך את האוויר באותו כיוון שהוא נוסע.

כדי לדמיין כיצד פועל גל אורכי, חשבו על שורה ארוכה של אנשים שעומדים כולם כתף אל כתף. אם האדם הראשון נשען קדימה ונתקל באחר, ואותו אדם עושה את אותו הדבר לאחר מכן, אתה מקבל תגובת שרשרת, בדיוק כמו מולקולות אוויר המגיבות לצליל. תנועה זו הלוך ושוב היא הסיבה שצליל נקרא לעתים קרובות גל לחץ.

עכשיו, כשאנחנו מדברים על גלי קול במוזיקה ובחיי היומיום, אנחנו באמת מדברים על גלי לחץ קול. גלי קול אלה נוחתים בטווח השמיעה האנושית, שהוא בערך 20 הרץ עד 20,000 הרץ. מתחת לצלילים הנתפסים על ידי האוזן האנושית נמצא טווח האינפרא-סאו נד, שהוא נמוך מכדי שנוכל לשמוע אך שימושי לדברים כמו גילוי רעידות אדמה ומעקב אחר פילים (כן, קראת נכון). מעל טווח האוזן האנושית נמצא אולטרסאונד, בו אנו משתמשים לכל דבר, החל מהדמיה רפואית ועד ניקוי תכשיטים. נחזור לאלה בעוד קצת.

מעבר למוזיקה, ישנם מספר תעשיות בהן גלי הקול ממלאים תפקיד גדול. הם עושים הכל, החל מלעזור לרופאים לראות בתוך גוף האדם ועד לאפשר לצוללות לנווט מתחת למים. אבל עבורנו כמוזיקאים ומפיקים, הגלים האלה הם הבסיס לכל מה שאנחנו עובדים איתו, וככל שאנחנו מבינים אותם טוב יותר, כך יש לנו יותר שליטה על הצליל שלנו.

מהם המרכיבים של גל קול?

גלי קול עשויים להיראות כמו קסם אפל, אבל בדיוק כמו כל דבר אחר בפיזיקה, הם פועלים לפי מערכת כללים. לכל צליל שאנו שומעים יש תכונות ספציפיות המגדירות את התנהגותו, ויש קומץ מרכיבי מפתח המעצבים את גלי הקול.

תדירות

תדר הוא אחד הגורמים הגדולים ביותר שמעצבים את האופן שבו אנו שומעים צליל. במילים פשוטות, זה כמה מהר גל קול רוטט. אנו מודדים אותו בהרץ (הרץ), מה שאומר לנו כמה פעמים הגל מחזור בשנייה אחת.

ככל שהרטט מהיר יותר, כך התדר גבוה יותר. והתדירות היא שקובעת את גובה הצליל. לדוגמה, ל- C אמצעי בפסנתר יש תדר של כ 261.6 הרץ, כלומר האוויר רוטט במהירות זו לשנייה כדי לייצר את התו. בינתיים, תו בס נמוך עשוי לשבת סביב 60 הרץ, ושריקת כלב נוקבת יכולה להמריא מעל 20,000 הרץ (וזה, בנוחות, המקום בו השמיעה האנושית יוצאת החוצה).

אורך גל

אורך גל (λ) הוא גוד לו של גל קול - ספציפית, כמה רחוק הוא עובר במחזור שלם אחד. אם הקפיאו גל קול ותמתחו אותו לפניכם, אורך הגל יהיה המרחק משיא אחד למשנהו.

יש נוסחה פשוטה להבין את זה:

λ = c/f

הנה מה שזה אומר:

• λ (אורך גל): אורכו של מחזור מלא אחד של הגל
• ג (מהירות הצליל): כמה מהר הצליל נע באוויר (בערך 343 מטר לשנייה בטמפרטורת החדר)
• f (תדר): כמה מהר הגל רוטט, נמדד בהרץ

לכן, אם יש לך צליל של 100 הרץ, אתה יכול לחבר אותו לחשמל:

λ = 343/100 = 3.43 מטר

זה אומר שאורכו של הגל מעל 3 מטרים!

עכשיו, אם נשווה את זה לצליל של 1,000 הרץ:

λ = 343/1000 = 0.343 מטר

כפי שאתה יכול לראות, לתדרים גבוהים יותר יש אורכי גל קצרים יותר, וזו הסיבה שהבס (תדרים נמוכים) מרגיש גדול ורחב, ואילו הטרבל (תדרים גבוהים) ממוקד וכיווני יותר.

זו גם הסיבה שצלילים נמוכים יכולים לעבור דרך קירות, בעוד שצלילים גבוהים יותר נוטים להיספג או להשתקף ביתר קלות.

משרעת

משרעת מייצגת את העוצמה או עוצמת הקול של צליל. זה החלק של גל קול שהופך אותו לרעש או רך. מבחינה טכנית יותר, הוא מייצג עד כמה חלקיקי אוויר נדחקים ממצב המנוחה שלהם כאשר גל קול עובר דרכו. ככל שהתנועה גדולה יותר, כך הגל חזק יותר והצליל חזק יותר.

תחשוב על זה ככה: אם אתה מקיש בעדינות על תוף, האוויר בקושי זז, ואתה מקבל צליל שקט. אבל אם אתה מכ ה את התוף הזה בכוח, האוויר דוחס ומתרחב הרבה יותר באופן דרמטי ויוצר צלילים חזקים יותר.

זו משרעת בפעולה.

בצורת גל, משרעת היא גובה הגל. גלים גבוהים יותר פירושם משרעת גבוהה יותר, שאנו תופסים כנפח רב יותר. גלים קטנים יותר פירושם משרעת נמוכה יותר, שאנו שומעים כצליל שקט יותר.

אולם מעבר לנפח, משרעת ממלאת תפקיד גם באופן שבו הצליל מתקשר עם החלל, כיצד הוא מרגיש פיזית ואפילו כיצד הוא נתפס רגשית במוזיקה.

מהירות

כשאנחנו מדברים על מהירות הצליל (ולא ניתן לטעון לאחד השירים הטובים ביותר של קולדפליי), זה כמה מהר גלי הקול עוברים במדיום. בניגוד לאור, שרוכסן בחלל במהירויות שקשה להבין, הצליל זקוק למשהו לעבור דרכו. זה יכול להיות אוויר, מים, מתכת, מה שתרצו. ובהתאם למה זה משהו, מהירות הצליל משתנה.

באוויר (בטמפרטורת החדר), הקול נע בסביבות 343 מטר לשנייה (1,125 רגל לשנייה). אבל אם אתה צועק מתחת למים, הצליל נע פי ארבעה מהר יותר מאשר באוויר. ואם אתה מקיש על צינור מתכת, הרטט יורה דרך המתכת אפילו מהר יותר.

אז למה זה קורה?

זה מסתכם עד כמה המולקולות ארוזות היטב בחומרים שונים. בגזים כמו אוויר, מולקולות די פרושות, כך שלוקח יותר זמן לגל לעבור דרכו. בנוזלים מולקולות קרובות יותר זו לזו, כך שהקול נע מהר יותר. במוצקים, שבהם מולקולות ארוזות בחוזקה, הקול נע הכי מהר.

לכן אם תשים את האוזן על פסי רכבת (אני לא ממליץ על זה), תשמע רכבת מתקרבת הרבה לפני שהצליל יגיע אליך באוויר. זו גם הסיבה שהצליל מתנהג אחרת בסביבות שונות, כמו איך הקול שלך נשמע עמום בצורה מוזרה בערפל סמיך, מכיוון שהלחות הנוספת באוויר משנה את המהירות והקליטה של גלי הקול).

עוצמה

אם המשרעת אומרת לנו כמה גדול גל קול, העוצמה אומרת לנו כמה הוא חזק. ליתר דיוק, עוצמה היא כמות הכוח שגל קול נושא ליחידת שטח, ואנחנו מודדים אותו בו ואט למ"ר (W/m²).

תחשוב על זה כמו על פנס. פנס עמום מפיץ כמות קטנה של אנרגיה על שטח, בעוד פנס בעל עוצמה גבוהה מפוצץ המון אור באותו חלל. הצליל עובד באותה צורה. ככל שאנרגיה ארוזה יותר בגל, כך היא אינטנסיבית יותר.

העוצמה חשובה מכיוון שהיא ממלאת תפקיד עצום באופן בו אנו תופסים את עוצמת הקול. בעוד המשרעת נותנת לנו את גובה הגל, העוצמה אומרת לנו כמה אנרגיה כוללת מועברת. רמקול זעיר ומערכת סאונד של אצטדיון עשויים לייצר את אותה משרעת בנקודה אחת, אך מערכת האצטדיון מפיצה את הכוח הזה על שטח גדול בהרבה, מה שהופך אותו לאינטנסיבי בהרבה.

זו גם הסיבה שהמרחק משפיע על כמה חזק משהו נשמע. כאשר גל קול מתפשט, עוצמתו יורדת מכיוון שהאנרגיה מופצת על שטח גדול יותר. לכן קונצרט נשמע מחריש אוזניים ליד הרמקולים אך נמוג ככל שאתה הולך אחורה.

שלב

שלב בוחן את העיתוי של גל. זה המקום שבו גל קול נמצא במחזור שלו בכל רגע נתון. אם היית יכול להקפיא צורת גל ולהצביע על נקודה ספציפית עליה, היית מזהה את השלב שלה.

אנו מודדים שלב במע לות, כאשר מחזור גל שלם אחד הוא 360°. גל ב 0° או 360° נמצא בנקודת ההתחלה שלו, ואילו 180° פירושו שהוא באמצע הדרך והתהפך.

כאשר גלי קול מרובים מתקשרים, השלבים שלהם קובעים אם הם עובדים יחד או זה נגד זה.

אם שני גלים זהים נמצאים בשלב (מסודרים באותן נקודות), הם מחזקים זה את זה, מה שהופך את הצליל לחזק יותר. עם זאת, אם הם מחוץ לפאזה, כלומר שיא של גל אחד מסתדר עם הטבילה של אחר, הם מתבטלים באופן חלקי או מלא, מה שיכול להפחית או אפילו לחסל את הצליל.

ביטול שלבים הוא הטיל של כל מהנדס שמע. לדוגמה, אם אי פעם הקלטת ערכת תופים ושמת לב שהמלכודת נשמעת רזה באופן מוזר, ביטול פאזה בין מיקרופונים יכול להיות האשם. זו גם הסיבה שהפיכת השלב במיקסר או DAW יכולה לפעמים להחזיר צליל לחיים.

יש לנו בלוג שלם מדוע שלב חשוב במוזיקה שאני ממליץ לבדוק אם אתה רוצה ללמוד עוד.

סוגים שונים של גלי קול המבוססים על התפשטות

חשוב לציין שלא כל גלי הקול נעים באותה צורה. בעוד שכולם נושאים אנרגיה דרך מדיום, הדרך בה הם מת פש טים (מונח מפואר לאופן שבו גלי קול נעים) יכול להיות שונה בהתאם למצב.

התפשטות היא בדיוק הדרך שבה גל נע בחלל. חלק מהגלים דוחפים ומושכים באותו כיוון שהם נוסעים, בעוד שאחרים נעים למעלה ולמטה או מתפשטים בדפוסים מורכבים.

בואו נפרק את הסוגים העיקריים של גלי קול על סמך האופן שבו הם נעים ולמה זה חשוב.

גלים אורכיים

גלי אורך הם הפורמט המועדף לגלי קול בחיי היומיום. הם מוגדרים על ידי האופן שבו הם נעים. חלקיקי אוויר רוטטים קדימה ואחורה באותו כיוון שהגל נע.

אני אוהב לדמיין דוחף קצה אחד של סלקקי קדימה תוך כדי משיכתו לאחור, ורואה את הסלילים מצטברים ומתפשטים בחלקים מסוימים. בעיקרו של דבר, גלי אורך נעים דרך אזורי דחיסה (שבהם חלקיקים נדחפים זה לזה) ונדילות (כאשר חלקיקים מתפשטים זה מזה). מחזור קבוע זה של דחיפה ומשיכה הוא האופן שבו הקול נע באוויר ומגיע לאוזנינו.

אנו שומעים גלים אורכיים באוויר ובמים מכיוון שלחומרים אלה אין את המבנה לתמוך בסוגים אחרים של תנועת גלים. אבל הם גם עוברים דרך מוצקים.

מכיוון שהגלים האלה אחראים כמעט לכל הצליל שאנו שומעים, הם נמצאים בלב כל דבר במוזיקה, מהרטט של מיתר גיטרה ועד הברז הפריך של היי-האט.

גלים רוחביים

גלים רוחביים נעים קצת אחרת מבני דודיהם האורכיים. במקום שחלקיקים רוטטים קדימה ואחורה באותו כיוון כמו הגל, גלים רוחביים כוללים תנועה הניצבת לנתיב הנסיעה של הגל, כלומר האנרגיה נעה קדימה, אך החלקיקים נעים למעלה ולמטה.

דרך טובה לדמיין זאת היא על ידי ניעור חבל. אם תחזיק קצה אחד ומניף אותו למעלה ולמטה, תראה גלים נעים לאורך החבל, אך החומר בפועל של החבל נע מצד לצד ולא לאורך הגל. כך מתנהגים גלים רוחביים.

ההבדל העיקרי הוא שגלים רוחביים מתרחשים רק במוצקים. הסיבה לכך היא שלמוצקים יש את המבנה הנוקשה הדרוש כדי לתמוך בתנועה למעלה ולמטה. לנוזלים ולגזים אין התנגדות פנימית כזו.

למרות שהם אינם חלק מהאופן שבו אנו שומעים צליל, גלים רוחביים ממלאים תפקיד עצום בהבנת התכונות המכניות של חומרים בעולם הסובב אותנו. הם מופיעים בפעילות סייסמית, בתנודות במבנים מוצקים, ואפילו כיצד מכשירים מהדהדים. אם אי פעם הרגשת את גופה של גיטרה אקוסטית רוטט כשאתה מנגן תו, אתה חווה גלים רוחביים בפעולה.

גלי פני השטח

גלי פני השטח הם כמו הטובים משני העולמות, המשלבים את האלמנטים של גלים אורכיים ורוחביים כאחד. במקום לנוע אך ורק קדימה ואחורה או למעלה ולמטה, גלי פני השטח יוצרים תנועה מעגלית או מתגלגלת יותר כשהם נעים לאורך הגבול בין שני חומרים שונים.

מחזירתו לגלי האוקיינוס, כאשר גל מתגלגל לכיוון החוף, המים נעים בתבנית לולאה. חלקיקים ליד פני השטח נעים במעגלים גדולים יותר, ואילו אלה העמוקים יותר למטה נעים פחות. אותו עיקרון חל על גלי פני השטח בחומרים אחרים, כולל מקרים מסוימים שבהם הצליל מקיים אינטראקציה עם משטחים מוצקים.

הדבר העיקרי בגלי פני השטח הוא שהאנרגיה שלהם דועכת בעומק. ככל שאתה הולך רחוק יותר מהשטח, כך תנועת הגל הופכת קטנה יותר. זו הסיבה שצולללי הים העמוק לא מרגישים את אותה תנועה שזורקת סירות למעלה.

סוגים שונים של גלי קול המבוססים על תדר

כמה גלי קול אנו יכולים לשמוע, בעוד שאחרים לגמרי מחוץ לטווח שלנו. בהתבסס על תדר, גלי קול מתחלקים לשלוש קטגוריות עיקריות:

• גלי קול נשמעים: אלה התדרים שבני אדם יכולים לשמוע בפועל. הכל מ 20 הרץ עד 20 קילוהרץ נופל בטווח זה. ככל שאנו מתבגרים, הגבול העליון נוטה לרדת, וזו הסיבה שכמה צלילים בתדר גבוה נשמעים רק על ידי אוזניים צעירות יותר (אתה בטח זוכר את חבריך לכיתה ששיחקו את אפליקציות היתושים המעצבנות האלה בכיתה מכיוון שהמורה לא שמע אותם)
• אינפרא סאונד: מדובר בתדרים נמוכים במיוחד מתחת ל -20 הרץ שהם עמוקים מדי לשמיעה אנושית, אך הם עדיין אמיתיים וחזקים מאוד. אינפרא סאונד משמש לגי לוי רעידות אדמה, ניטור פעילות וולקנית ואפילו תקשורת בעלי חיים. פילים, למשל, משתמשים באינפרא סאונד כדי "לדבר" למרחקים ארוכים. כמה חוקרים אף מקשרים בין אינפרא סאונד לתחושות של אי נוחות, מה שיכול להסביר את אותם רגעים של "אני נשבע שרק ראיתי רוח רפאים".
• אולטרסאונד: גלי הקול בתדר גבוה מעל 20kHz הם מעבר למה שבני אדם יכולים לשמוע, אך יש להם טונות של יישומים מעשיים. הדמיה רפואית (סריקות אולטרסאונד), טכנולוגיית סונאר ואפילו כמה מרתעי מזיקים מסתמכים על אולטרסאונד. בעלי חיים מסוימים, כמו עטלפים ודולפינים, משתמשים בו לצורך אקולקציה כדי "לראות" בדרכים שמעבר לתפיסה שלנו.

מחשבות אחרונות על גלי קול

אז מה אתה יכול לעשות עם כל המידע החדש הזה על גלי קול?

ובכן, בתור התחלה, הבנת גלי הקול מעניקה לך שליטה רבה יותר על הפקת המוזיקה שלך, ערבוב, הקלטה ואפילו הגדרות סאונד חיות. בין אם אתה מכוון EQ ומנסה להבין את תדירות הגלים שאתה שומע או מציב מיקרופונים ומנסה להימנע מפאזה, הידיעה כיצד צליל נע עוזרת לך לבחור בחירות טובות יותר.

רוצה ניסוי גלי קול מהנה?

נסה זאת: תפוס רמקול, הפעל גל סינוס בתדר נמוך (סביב 50-100 הרץ) והניח את היד לידו. מרגישים את הרטט הזה? כעת, הפעל גל סינוס בתדר גבוה (5,000 הרץ ומעלה). שימו לב כיצד הרטט דוהה? זה אורך גל ותדר בפעולה. ככל שהתדר נמוך יותר, אורך הגל ארוך יותר, וככל שהוא נע באוויר באופן שאתה יכול להרגיש פיזית.

בסופו של יום, גלי קול הם לא רק חלק ממדע מופשט כלשהו. הם מעצבים את כל מה שאנחנו שומעים ומרגישים במוזיקה. וככל שאתה מבין אותם יותר, כך תוכל לכופף אותם לרצונך.