Του Αποστόλη Ζαχαρή,
Οι ήχοι προκύπτουν από μικρές διακυμάνσεις της πίεσης του αέρα (ή του νερού, στην περίπτωση των ήχων που ακούμε όταν βρισκόμαστε κάτω από το νερό). Αυτές οι πιέσεις προέρχονται από ένα σημείο στο χώρο και αντανακλούν προς τα έξω ως σειρά κυμάτων. Η ευαισθησία του ανθρώπινου αυτιού στις μικρές μεταβολές της πίεσης των ήχων είναι πραγματικά εκπληκτική: στο κατώφλι της ακοής, το αυτί μπορεί να ανιχνεύσει μεταβολές πίεσης μόλις 20 μΡa, ενώ οι ήχοι που προκαλούν αίσθημα έντονης δυσφορίας έχουν μεταβολές πίεσης της τάξης των 5 Ρa (υπενθυμίζουμε ότι η ατμοσφαιρική πίεση είναι περίπου 101 kPa). Ακόμα μεγαλύτερες εντάσεις ήχου προκαλούν πόνο και βλάβη στο ίδιο το αυτί. Αυτό το τεράστιο εύρος έντασης, συνήθως, εκφράζεται με την κλίμακα των ντεσιμπέλ (dB). Οι δυνατότεροι ήχοι στους οποίους μπορεί να εκτεθεί το αυτί χωρίς αναστρέψιμη βλάβη είναι περίπου 10 Ρa (περίπου 110-115 dB πάνω από το κατώφλι).
Ένας καθαρός τόνος (“pure tone”) είναι ένας ήχος που αποτελείται από μια μόνο συχνότητα. Η αναπαραγωγή μιας σειράς καθαρών ήχων διαφορετικής έντασης σε ένα υποκείμενο με χρήση ενός οργάνου που ονομάζεται ακoόμετρο (“audiometer”), επιτρέπει να προσδιοριστεί το κατώφλι της ακοής σε διάφορες συχνότητες. Τα αποτελέσματα μπορούν να απεικονιστούν ως ένταση σε dB SPL (SPL = επίπεδο ηχητικής πίεσης) έναντι του λογαρίθμου της συχνότητας για να παραχθεί μια γραφική αναπαράσταση του κατωφλίου ακουστότητας, γνωστού ως ακοόγραμμα (“audiogram”). Για τους υγιείς νέους ανθρώπους, η συχνότητα των αερομεταφερόμενων δονήσεων που μπορούν να ακουστούν κυμαίνεται από περίπου 20 Hz έως 20 kHz, αλλά το κατώφλι της ακοής ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τη συχνότητα.
Το αυτί είναι πολύ ευαίσθητο σε ήχους μεταξύ 200 Hz και 5 kHz. Αυτές οι συχνότητες αντιστοιχούν σε εκείνες που συναντώνται κατά τη διάρκεια της κανονικής ομιλίας. Το αυτί είναι λιγότερο ευαίσθητο σε ήχους χαμηλότερων και υψηλότερων συχνοτήτων. Στην πιο ευαίσθητη περιοχή, μεταξύ 1 και 3 kHz, οι ήχοι αυτοί ανιχνεύονται περίπου στο 0 dB SPL (ισοδύναμο με μια αλλαγή πίεσης 20 μΡa). Στα 100 Hz και στα 15 kHz το αυτί είναι περίπου 30 dB λιγότερο ευαίσθητο από ό,τι στα 3 kHz. Καθώς οι άνθρωποι μεγαλώνουν, τείνουν να γίνονται όλο και λιγότερο ευαίσθητοι στις υψηλότερες συχνότητες –μια κατάσταση που ονομάζεται πρεσβυακουσία (“presbyacusis”).
Η ικανότητα ερμηνείας ενός ήχου εξαρτάται προφανώς από τα χαρακτηριστικά του. Ένας ήχος μπορεί να είναι αιχμηρός και σύντομος (παρορμητικός ή κρουστικός) όταν αρχίζει απότομα και σβήνει γρήγορα. Οι μεταβολές της πίεσης των κρουστικών ήχων είναι ακανόνιστες. Το σπάσιμο ενός κλαδιού και το «κρακ» των δαχτύλων είναι καλά παραδείγματα. Άλλοι παρορμητικοί ήχοι μπορεί να εμφανίζονται τυχαία ως ακουστικός «θόρυβος», του είδους που συχνά συναντάται σε παλαιότερες ηχογραφήσεις ή ως θόρυβος παρασκηνίου. Τέλος, υπάρχουν ήχοι που είναι σχετικά συνεχείς και έχουν τακτική κυματομορφή, όπως οι ήχοι της ομιλίας και της μουσικής (περιοδικοί ήχοι).
Οι μεμονωμένες συχνότητες (καθαροί τόνοι) προκαλούν χωριστές αισθήσεις του τόνου (“pitch”). Ο τόνος είναι χαρακτηριστικό όλων των συνεχών ήχων και είναι ιδιαίτερα σαφής στη μουσική και την ομιλία, παρά το γεγονός ότι αυτοί οι ήχοι περιέχουν ένα μίγμα συχνοτήτων. Ένας καθαρός τόνος θα ακουστεί υποκειμενικά ως υψηλός τόνος, ενώ ένας τόνος χαμηλής συχνότητας θα ακουστεί ότι έχει χαμηλό τόνο. Το φαινομενικό ύψος ενός συνεχούς ήχου, όπως μια μουσική νότα, σχετίζεται με τη θεμελιώδη συχνότητα –τον μικρότερο αριθμό δονήσεων ή κυμάτων πίεσης που εμφανίζονται ανά δευτερόλεπτο. Εάν η συχνότητα αυξάνεται, το ύψος του ήχου θα είναι υψηλότερο και το αντίστροφο. Αυτό αποδεικνύεται εύκολα με τον ήχο που βγάζει το φλάουτο. Στο πιο ευαίσθητο τμήμα του ακουστικού φάσματος, το αυτί είναι σε θέση να διακρίνει μεταξύ συχνοτήτων που διαφέρουν μόνο κατά 3 κύκλους στο 1 kHz. Είναι, επίσης, σε θέση να διακρίνει μεταξύ ήχων της ίδιας συχνότητας που διαφέρουν σε ένταση μόνο κατά 1-2 dB.
Εάν διαφορετικοί άνθρωποι τραγουδάνε μια συγκεκριμένη νότα ή η ίδια νότα παράγεται από δύο διαφορετικά μουσικά όργανα, για παράδειγμα από ένα φλάουτο και ένα βιολί, είναι εύκολο να τις διακρίνουμε, επειδή ακούγονται διαφορετικά παρά το γεγονός ότι έχουν το ίδιο ύψος. Η συγκεκριμένη ποιότητα ενός ήχου, γνωστή ως ηχόχρωμα (“timbre”), προκύπτει από το μείγμα των συχνοτήτων που υπάρχουν και τις σχετικές εντάσεις τους. Επιπλέον, η περιβάλλουσα του ήχου παίζει σημαντικό ρόλο. Ο όρος αυτός περιλαμβάνει τον τρόπο με τον οποίο ένας ήχος αρχίζει και τελειώνει. Για παράδειγμα, μπορεί να αρχίζει και να τελειώνει σχετικά αργά (όπως μια νότα σε εκκλησιαστικό όργανο) ή να ξεκινά απότομα αλλά να τελειώνει σχετικά αργά (όπως στην περίπτωση της ίδιας νότας που παίζεται στο πιάνο). Αυτά τα χαρακτηριστικά μαζί με τη μίξη των συχνοτήτων καθορίζουν τη χαρακτηριστική ποιότητα ενός ήχου. Το πόσο δυνατά ακούγεται ένας ήχος (“loudness”) ή η ένταση (intensity) ενός ήχου εξαρτάται από το πλάτος των δονήσεων που επηρεάζουν το αυτί. Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τους τόσο πιο δυνατός είναι ο ήχος.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Pocock G., Richards C., Richards A., «Φυσιολογία του Ανθρώπου», Εκδόσεις “BROKEN HILL Publishers Ltd”
- What is sound? A general reminder on sound waves, Shape your own sound, διαθέσιμο εδώ
