Κάθε ήχος προκαλείται από ένα αντικείμενο που πάλλεται (ηχογόνο σώμα). Οι παλμικές κινήσεις μεταδίδονται συνήθως μέσω του αέρα με τη μορφή ηχητικών κυμάτων και όταν ερεθίσουν το όργανο της ακοής δημιουργούν το ακουστικό αίσθημα.
Τα χαρακτηριστικά των ήχων είναι το ύψος, η ένταση, η καθαρότητα και το ηχόχρωμα (ή χροιά ή χρώμα).
Το ύψος εξαρτάται από τη συχνότητα, δηλαδή τον αριθμό των παλμικών κινήσεων σε κάθε δευτερόλεπτο. Όσο πιο μεγάλη είναι η συχνότητα (δηλαδή όσο περισσότερες είναι οι παλμικές κινήσεις) τόσο πιο ψηλός είναι ο ήχος, και όσο πιο μικρή η συχνότητα τόσο πιο χαμηλός.
Γάτα, σκύλος και σιωπηλή σφυρίχτρα!
Μονάδα μέτρησης της συχνότητας είναι το Hertz (Hz). Ένα Hz αντιπροσωπεύει μία παλινδρομική κίνηση στο δευτερόλεπτο. Το κατώτατο όριο της ακουστικής μας ικανότητας είναι 16 με 20 Hz, το ανώτατο είναι 20.000 Hz, λίγο περισσότερο από το σύριγμα μιας νυχτερίδας. Πολλά ζώα συλλαμβάνουν ήχους μεγαλύτερων συχνοτήτων από τους ανθρώπους (υπέρηχοι). Το ακουστικό όριο της γάτας είναι 25.000 Hz, του σκύλου 35.000 Hz. Υπάρχουν «σιωπηλές» σφυρίχτρες για το κάλεσμα των σκύλων, που παράγουν συχνότητες πάνω από 20.000 Hz, τις οποίες δεν μπορεί να συλλάβει το ανθρώπινο αυτί. Η νυχτερίδα και το δελφίνι συλλαμβάνουν συχνότητες πάνω από 100.000 Hz. Οι ελέφαντες, όπως και τα δελφίνια, επικοινωνούν με υπέρηχους, ακόμα και αν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους.
Η ένταση του ήχου είναι ανάλογη με το πλάτος των παλμικών κινήσεων. Μεγαλύτερη δύναμη στην ταλάντωση του ηχογόνου σώματος προκαλεί πλατύτερες δονήσεις και επομένως μεγαλύτερη ένταση στον ήχο.
Decibel και κουφαμάρα!
Μονάδα μέτρησης της έντασης είναι το bel, όμως στην πράξη χρησιμοποιείται το υποπολλαπλάσιό του, το decibel (dB). Ο ασθενέστερος ήχος που μπορεί να συλλάβει το αυτί του ανθρώπου είναι 1 dB. Η ένταση του ήχου ενός βιολιού που παίζει σιγά αναλογεί σε περίπου 25 dB, ενώ μιας ορχήστρας που παίζει πολύ δυνατά γύρω στα 100 dB. Ήχοι που ξεπερνούν τα 120 dB, σαν και αυτούς του αεροπλάνου, είναι στα ανώτατα όρια που μπορεί να ανεχτεί το αυτί του ανθρώπου. Mελέτες απέδειξαν ότι το αυτί του ανθρώπου μπορεί να υποστεί ζημιές σε μια συνεχή έκθεση από 85 dB και πάνω.
Η καθαρότητα του ήχου εξαρτάται από την κανονικότητα των παλμικών κινήσεων. Κανονικές, περιοδικές παλμικές κινήσεις παράγουν ηχους συγκεκριμένου τονικού ύψους (φθόγγους), ενώ οι ήχοι που παράγονται από ακανόνιστες, άτακτες παλμικές κινήσεις έχουν ακαθόριστο τονικό ύψος και δίνουν το συναίσθημα του «θορύβου». Τα όργανα που παράγουν φθόγγους, όπως το πιάνο, το βιολοντσέλο, το κόρνο κλπ., μπορούν να αποδώσουν και μελωδίες και ρυθμούς. Αντίθετα, τα όργανα που παράγουν ήχους ακαθόριστου τονικού ύψους (όπως το ταμπούρλο, οι καστανιέτες, τα κύμβαλα κλπ.) μπορούν να αποδώσουν μόνο ρυθμούς.
Με τον όρο ηχόχρωμα (ή χροιά ή χρώμα) χαρακτηρίζουμε την ποιότητα του ήχου ενός οργάνου ή της φωνής. Το ηχόχρωμα μας δίνει τη δυνατότητα να ξεχωριζουμε τα διάφορα όργανα μεταξύ τους. Κανείς δεν θα δυσκολευτεί να ξεχωρίσει το ηχόχρωμα μιας τρομπέτας, ενός φλάουτου και ενός βιολιού, ακόμα και αν παίζουν τον ίδιο φθόγγο στην ίδια ένταση. Οι περισσότεροι ήχοι που ακούμε είναι σύνθετοι. Το ηχόχρωμα εξαρτάται από τη σύνθεση των παλμικών κινήσεων.
Τι είναι οι αρμονικοί;
Όταν ακούμε ένα φθόγγο, για παράδειγμα ένα ντο, παιγμένο από ένα βιολί, ακούμε στην πραγματικότητα ένα σύνολο ήχων. Γιατί η χορδή που τίθεται σε παλμική κίνηση δεν πάλλεται μόνο σ’ όλο της το μήκος (δηλαδή ολόκληρη), αλλά ταυτόχρονα και στα δύο μισά της, στα τρία τρίτα της, στα τέσσερα τέταρτά της κ.ο.κ. Καθένα από αυτά τα μέρη, καθώς πάλλεται, παράγει και αυτό έναν ήχο. Ο ήχος που αναγνωρίζουμε σαν ντο είναι ο ισχυρότερος και είναι αυτός που προέρχεται από τις ταλαντώσεις όλου του μήκους της χορδής (θεμέλιος ή βασικός φθόγγος). Οι δευτερεύοντες ήχοι που προέρχονται από τα μέρη της χορδής είναι ασθενέστεροι και ονομάζονται αρμονικοί.
Η σειρά της αρμονικής στήλης, δηλαδή ενός βασικού φθόγγου (π.χ. του ντο) και των 15 πρώτων αρμονικών του:
Οι αρμονικοί προσθέτουν εκφραστικότητα στους φθόγγους. Φθόγγοι χωρίς καθόλου αρμονικούς είναι ανέκφραστοι (καθαρός ήχος), σαν και αυτόν του τονοδότη (διαπασών). Τα βιολιά, για παράδειγμα, είναι πιο πλούσια σε αρμονικούς από τα φλάουτα, γι’ αυτό είναι πιο εκφραστικά.
