องค์ประกอบของคลื่นเสียงมีอะไรบ้าง

คลื่นเสียง: มากกว่าที่หูได้ยิน

เราทุกคนคุ้นเคยกับเสียง เสียงพูด เสียงเพลง เสียงธรรมชาติ แต่เคยสงสัยกันไหมว่า แท้จริงแล้ว “เสียง” นั้นประกอบด้วยอะไรบ้าง คำตอบคือ เสียงเป็นคลื่น คลื่นกลชนิดหนึ่งที่เดินทางผ่านตัวกลาง เช่น อากาศ น้ำ หรือของแข็ง และคลื่นเสียงนี้ไม่ได้มีเพียงแค่ความดังหรือความเบาเท่านั้น แต่ยังมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนกว่าที่เราคิด

องค์ประกอบหลักๆ ที่กำหนดลักษณะของคลื่นเสียงนั้นมีอยู่ 3 ประการ ได้แก่ แอมพลิจูด (Amplitude), ความถี่ (Frequency) และ เฟส (Phase) แม้ว่าความยาวคลื่น (Wavelength) จะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด แต่ก็สามารถคำนวณได้จากความถี่และความเร็วของคลื่น ดังนั้นจึงไม่ถือเป็นองค์ประกอบหลักอิสระ

มาเริ่มกันที่ แอมพลิจูด แอมพลิจูดคือการวัดความเข้มหรือความแรงของคลื่นเสียง แอมพลิจูดที่สูงหมายถึงคลื่นเสียงมีพลังงานมาก ส่งผลให้เราได้ยินเสียงดัง ในทางกลับกัน แอมพลิจูดต่ำจะทำให้เราได้ยินเสียงเบา หน่วยวัดที่ใช้กันทั่วไปคือ เดซิเบล (dB) ซึ่งเป็นมาตราส่วนลอการิทึมที่สะท้อนความไวของการได้ยินของมนุษย์

ต่อมาคือ ความถี่ ความถี่คือจำนวนการสั่นของคลื่นเสียงในหนึ่งหน่วยเวลา โดยปกติจะวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) ความถี่สูงหมายถึงเสียงสูง เช่น เสียงนกหวีด ในขณะที่ความถี่ต่ำหมายถึงเสียงต่ำ เช่น เสียงทุ้มของเครื่องดนตรีบางชนิด มนุษย์สามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงประมาณ 20 Hz ถึง 20,000 Hz เสียงที่มีความถี่สูงกว่าหรือต่ำกว่าช่วงนี้เรียกว่า อัลตราโซนิก (Ultrasonic) และอินฟราโซนิก (Infrasonic) ตามลำดับ ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถได้ยินได้

สุดท้ายคือ เฟส (Phase) เฟส คือตำแหน่งของคลื่นเสียงในช่วงเวลาหนึ่ง เฟสเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการรวมตัวของคลื่นเสียงหลายๆ คลื่น ถ้าคลื่นเสียงหลายๆ คลื่นมีเฟสตรงกัน จะเกิดการแทรกสอดแบบเสริม (Constructive interference) ทำให้เสียงดังขึ้น แต่ถ้าเฟสตรงข้ามกัน จะเกิดการแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive interference) ทำให้เสียงเบาลงหรือเงียบไป เฟสมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านการประมวลผลสัญญาณเสียงและการสร้างเอฟเฟกต์เสียงต่างๆ

แม้ว่าเราจะมองเห็นคลื่นเสียงไม่ได้ แต่การทำความเข้าใจองค์ประกอบเหล่านี้ จะช่วยให้เราเข้าใจถึงคุณสมบัติของเสียงได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบระบบเสียง การสร้างสรรค์ดนตรี หรือแม้แต่การวิเคราะห์เสียงในด้านต่างๆ เช่น การแพทย์ หรือวิศวกรรมศาสตร์ ทุกอย่างล้วนเกี่ยวข้องกับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับคลื่นเสียงเหล่านี้ทั้งสิ้น