องค์ประกอบในการเกิดเสียงมีอะไรบ้าง

องค์ประกอบแห่งเสียง: มากกว่าที่หูได้ยิน

เสียงที่เราได้ยินกันทุกวัน ไม่ว่าจะเป็นเสียงนกร้อง เสียงเพลง หรือเสียงพูดคุย ล้วนเกิดจากปฏิกิริยาที่ซับซ้อนขององค์ประกอบทางกายภาพหลายประการ มากกว่าแค่เพียง “การสั่นสะเทือน” อย่างที่เราเข้าใจกันทั่วไป การทำความเข้าใจองค์ประกอบเหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติของเสียงได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

การเกิดเสียงเริ่มต้นจากการ สั่นสะเทือนของวัตถุ การสั่นสะเทือนนี้จะทำให้เกิดการ รบกวนของอนุภาคในตัวกลาง เช่น อากาศ น้ำ หรือของแข็ง การรบกวนนี้จะแพร่กระจายออกไปในรูปของ คลื่นเสียง คลื่นเสียงเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะตัวหลายประการที่กำหนดลักษณะและคุณภาพของเสียงที่เราได้ยิน เราสามารถแบ่งคุณสมบัติเหล่านี้ได้เป็น 7 ประการหลัก ดังนี้:

1. แอมพลิจูด (Amplitude): หรือที่รู้จักกันในชื่อ ความเข้มเสียง (Intensity) แอมพลิจูดคือความสูงของคลื่นเสียง ยิ่งแอมพลิจูดสูง เสียงก็จะยิ่งดัง วัดเป็นเดซิเบล (dB) เสียงที่เบามากจะมีแอมพลิจูดต่ำ ในขณะที่เสียงดังมากจะมีแอมพลิจูดสูง ความเข้มเสียงนี้สัมพันธ์โดยตรงกับพลังงานของคลื่นเสียง

2. ความถี่ (Frequency): คือจำนวนการสั่นสะเทือนของคลื่นเสียงในหนึ่งหน่วยเวลา (ปกติวัดเป็นเฮิรตซ์หรือ Hz) ความถี่กำหนด ระดับเสียง (Pitch) ของเสียง ความถี่สูงหมายถึงเสียงสูง ในขณะที่ความถี่ต่ำหมายถึงเสียงต่ำ มนุษย์สามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงประมาณ 20 Hz ถึง 20,000 Hz

3. เฟส (Phase): คือตำแหน่งของคลื่นเสียงในช่วงเวลาหนึ่งๆ เมื่อคลื่นเสียงหลายคลื่นมาบรรจบกัน เฟสของคลื่นเหล่านั้นจะส่งผลต่อการแทรกสอดกัน ทำให้เสียงอาจดังขึ้นหรือเบาลง เฟสยังมีความสำคัญในการสร้างความรู้สึกทางดนตรี เช่น การสร้างความรู้สึกของจังหวะและการประสานเสียง

4. ความเร็ว (Velocity): คือความเร็วที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง ความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางและอุณหภูมิ เสียงเคลื่อนที่เร็วกว่าในของแข็งมากกว่าของเหลว และเร็วกว่าในของเหลวมากกว่าอากาศ

5. ความยาวคลื่น (Wavelength): คือระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันบนคลื่นเสียง ความยาวคลื่นมีความสัมพันธ์กับความถี่และความเร็วของเสียง ความยาวคลื่นจะสั้นลงเมื่อความถี่สูงขึ้น และยาวขึ้นเมื่อความถี่ต่ำลง

6. ฮาร์มอนิก (Harmonics): เสียงส่วนใหญ่ไม่ใช่เสียงบริสุทธิ์ (pure tone) แต่ประกอบด้วยเสียงหลายความถี่ที่เรียกว่าฮาร์มอนิก ฮาร์มอนิกเหล่านี้จะสร้าง ความซับซ้อน (Timbre) หรือสีเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ของเสียง เช่น เสียงไวโอลินกับเสียงทรัมเป็ตมีความถี่พื้นฐานอาจเท่ากัน แต่สีเสียงจะแตกต่างกันเนื่องจากฮาร์มอนิกที่แตกต่างกัน

7. เอ็นเวลอป (Envelope): คือการเปลี่ยนแปลงของความเข้มเสียงตามเวลา เอ็นเวลอปมักจะแบ่งออกเป็นสี่ส่วน คือ การโจมตี (Attack) การสลายตัว (Decay) การคงอยู่ (Sustain) และการสลาย (Release) เอ็นเวลอปมีความสำคัญอย่างมากในการกำหนดลักษณะเสียงของเครื่องดนตรีต่างๆ

การเข้าใจองค์ประกอบทั้ง 7 ประการนี้ จะช่วยให้เราเข้าใจถึงความซับซ้อนและความหลากหลายของเสียงได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น และยังเป็นพื้นฐานสำคัญในการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีด้านเสียงต่างๆ เช่น การบันทึกเสียง การประมวลผลสัญญาณเสียง และการออกแบบระบบเสียง ที่มากกว่าแค่การได้ยินเสียงธรรมดาๆ