צליל הוא החוויה הפסיכו־אקוסטית שנוצרת כתוצאה מגרוי של גלי קול מחזוריים או מחזוריים-למחצה. נהוג לאפיין אירוע צלילי באמצעות גובה, עוצמה, גוון ומשך.
תוכן עניינים |
מאפייני הצליל
באופן כללי, הקשר בין החוויה הפסיכו-אקוסטית של הצליל, כלומר האופן שבו הצליל נתפש על ידי בני-אדם או בעלי-חיים, לבין המאפיינים הפיזיקליים של גל הקול הוא מורכב למדי. עם זאת, יש התאמה ברורה בין מספר מאפיינים בסיסיים של הצליל לתכונות פיזיקליות של הגל, כמתואר להלן. בהמשך יהיה נוח לדמיין את הגל כפונקציה המתארת את לחץ האוויר בכל נקודה בזמן ובמרחב.
עוצמת הצליל
על אף שהתחושה הנשמעת של עוצמת הצליל (באנגלית: loudness) מושפעת מגורמים רבים, יש התאמה ברורה בינה לבין המשרעת של גל הקול. אם ניקח גל קול, ונבנה ממנו גל שני על ידי כך שבכל נקודה בזמן ובמרחב נכפיל את לחץ האוויר לפי איזשהו יחס קבוע (ליתר דיוק, נכפיל את ההפרש ביחס ללחץ הממוצע, שהוא בערך אטמוספירה אחת), נקבל שני גלים הנבדלים רק בעוצמתם. במובן הפיזיקלי המדויק, נהוג למדוד עוצמה של קולות (לאו דווקא צלילים) ביחידות של דציבל. לרוב משתמשים בדציבלים כמדד של עוצמה יחסית (כאשר משווים עוצמות של שני צלילים, למשל), אם כי ניתן להשתמש בהם גם כדי לתאר עוצמה מוחלטת (ביחס לתקן שנקבע) ואז אפשר לחשב את המשרעת של גל הלחץ על סמך העוצמה בדציבלים.
במוזיקה קלאסית נהוג לתאר את תחושת העוצמה, או הדינמיקה, הרצויה באמצעות מילים (שמקורן באיטלקית): פיאניסימו, פיאנו, פורטה, פורטיסימו, ועוד. נראה, כי החוויה הרגשית של היצירה מושפעת לא-פחות, ואולי אף יותר, משינויים בעוצמת הצליל. ועל כן גם להם סימנים ומונחים מיוחדים כגון קרשנדו ודימינואנדו. ישנן מספר יצירות של מוזיקה אלקטרונית בהן העוצמה מוגדרת באופן מדויק, בדציבלים.
גובה הצליל
תחושת גובה הצליל (באנגלית: Pitch), קשורה לתדירות הבסיסית של גל הקול. ככל שהתדירות של הצליל יותר גבוהה כך נשמע הצליל יותר גבוה.
תדירות הצליל נמדדת ביחידות הרץ כלומר מספר המחזורים של גל הקול בשנייה. כאשר תזמורת סימפונית מכוונת את כליה, זה נעשה על-פי "צליל יחוס" (reference pitch), הצליל לה שמנוגן על ידי אבוב. צליל זה מקביל לצליל לה באוקטבה האמצעית של הפסנתר - A4. לכיוונון של אבוב זה או כל כלי יחיד כמו פסנתר או גיטרה היה נהוג להשתמש בקולן. כיום יש מכשירי כוונון אלקטרוניים היכולים להתאים עצמם לצלילי ייחוס שונים. בדרך כלל צליל היחוס הוא בתדירות של 440 הרץ, בעבר צליל הייחוס היה בתדירות של 435 הרץ, ובתקופות שונות ובמקומות שונים נבחרו גם תדירויות אחרות.
להוציא את שירת האדם והציפורים, רוב הקולות בטבע אינם בעלי גובה מוגדר. ייחודם של כלי הנגינה, אם כך, הוא ביכולתם להפיק צלילים בעלי גובה מוגדר. עם זאת, לא כל התרבויות המוזיקליות מבססות את המוזיקה שלהם על פרמטר הגובה. לדוגמה, המוזיקה באפריקה מבוססת על כלים אידיופוניים בעלי גובה בלתי מוגדר או מוגדר למחצה, המלווים בקולות אנושיים [1]
מרבית כלי-הנגינה מתוכננים (או מסוגלים) לנגן רק קבוצה סופית מתוך אינסוף גובהי-הצלילים האפשריים. כלי הקשת וביניהם הכינור, וכן הטרומבון מתייחדים בכך שהם מסוגלים לנגן קבוצה אין סופית ורציפה של תדירויות, אך קבוצה זו היא עדיין חלקית לקבוצת כל הצלילים האפשריים. יתר-על-כן, קטעים מוזיקליים טיפוסיים נבנים על סדרה מצומצמת עוד-יותר של גובהי-צלילים, המכונה סולם.
תפיסה מוזיקלית של גובה הצליל
תחום התדירויות שהאוזן האנושית יכולה לקלוט היא בין 20 הרץ ל-20 קילוהרץ לערך, אם היא של תינוק. עם ההתבגרות טווח זה יורד עד ל-16 קילוהרץ. ישנם בעלי חיים, כמו כלבים ודולפינים, שיכולים לשמוע אף מעבר לתחום זה. כך למשל, לווייתנים ודולפינים, משמיעים קולות ומאזינים להדים המוחזרים אליהם כדי להתמצא במרחב ולאתר טורפים ומזון, בדומה לסונאר אקטיבי.
בני אדם יכולים לזהות מרווחים צליליים של 3 סנטים (שווה ערך ל-1.5 אחוזי הטון), כאשר המשך והעוצמה של הצלילים אופטימליים והם נמצאים בתחום הרגישות המקסימלית (בסביבות 3 קילוהרץ). ככל שאורך הצליל קצר יותר ועוצמתו נמוכה יותר, כך דרושים מרווחים גדולים יותר על מנת לזהות הפרשי גובה בין שני צלילים. לכן הפרש של 5 סנטים נחשב לחסר משמעות מבחינת התפיסה האנושית [2]
באמצעות אימון, ניתן לחדד את תפישת הגובה של הצליל וכך לזהות בדיוק רב מרווחים, כלומר יחסי תדירויות בין צלילים המושמעים באותו זמן או בזמנים סמוכים. שמיעה כזו מכונה שמיעה יחסית. מאידך, אצל רוב האנשים במדינות המערב היכולת לזהות במדויק גובה של צליל, המכונה גם שמיעה אבסולוטית, מוגבלת הרבה יותר.
גוון הצליל
הגובה והעוצמה של הצליל אינם מספיקים כדי לתאר אותו באופן מלא. לראיה, ניתן להבחין בין צלילים המנוגנים על ידי שני כלים שונים, כגון פסנתר וחליל, גם כאשר הם מנגנים באותה עוצמה ובאותו גובה. הדיבור מהווה דוגמה עוד יותר מובהקת לכך, שכן אנו יכולים להבדיל בין שלל הברות, גם כאשר מקפידים להגות אותן באותו הגובה ובאותה העוצמה. ההפך נכון גם - אנחנו יכולים לזהות כאותה הברה צלילים שונים, גם כאשר הם נהגים בעוצמה ובגובה שונים.
מכאן שלצליל יש מרכיבים נוספים, מלבד העוצמה והגובה שלו. ניתן להגדיר את הגוון (באנגלית: Timbre) של הצליל כאוסף המאפיינים של החויה הפסיכו-אקוסטית של הצליל שאינם קשורים בעוצמה או בגובה שלו.
מההבט הפיזיקלי קל לראות, שניתן לצייר פונקציות רבות ומגוונות שלהן אותה תדירות ואותה משרעת, כמתואר בתרשים.
ואומנם הצלילים המתאימים לפונקציות אלה ישמעו לנו שונים, אף על פי שנחוש שהם דומים מבחינת העוצמה והגובה. יתר-על-כן, אם נתונה לנו פונקציה כלשהי המתארת את הלחץ באוזננו כפונקציה של הזמן, ניתן לנפח או לכווץ אותה בציר הזמן ובציר הלחץ וכך לשנות את התדירות והמשרעת שלה כרצוננו. מתברר שהצלילים המתוארים על ידי פונקציות אלה ישמעו לאוזננו כבעלי גוון דומה מאוד.
הגוון מתאים, אם כן, ל"צורה" של הפונקציה המתארת את הצליל. כלומר לאותם היבטים של הפונקציה שאינם משתנים כאשר מנפחים או מכווצים אותה לאורך הצירים. כפי שהערנו, התכונות הפיזיקליות של משרעת ותדירות אינן חופפות למרכיבים הפסיכו-אקוסטיים המתוארים על ידי עוצמה וגובה. כך גם הצורה של הפונקציה אינה מתאימה בדיוק לתפיסת הגוון. זו מושפעת גם מהגובה ומהעוצמה של הצליל [3], וכן מהאופן בו הצורה של הפונקציה משתנה עם הזמן. למעשה, כפי שהערנו, מגוון גדול של צלילים כלל אינם מחזוריים (נקישות תוף, עיצורים פוצצים), או שהם "מחזוריים-למחצה" (התנועות בדיבור), ואז הצורה של המחזור אינה מוגדרת כלל.
השערות בחלקים שונים של שבלול האוזן מגיבות לתדרים שונים. כך שגל הקול הפוגע בעור התוף מפורק כבר ברמה המכנית למרכיבי תדר שונים, לפני שהוא מתורגם לגירויים עצביים. פירוק זה עוזר לנו לשמוע צלילים בו-זמניים. למשל, אם שני כלים מנגנים בו-זמנית בגבהים שונים, לא יהיה לנו קשה להפנות את הקשב מאחד לשני.
העובדה שפירוק כזה מתרחש באוזן מרמזת, שעל מנת להבין את מושג הגוון יותר בדיוק עלינו להסתכל לא על הפונקציה המתארת את הצליל אלא על צורתה המותמרת. הצליל שרוב כלי הנגינה מפיקים, גם כאשר הם מנגנים תו בודד, מתפרק למספר גלי סינוס, או למספר תדרים. אם הפונקציה מחזורית, התדירות הנמוכה ביותר, המכונה תדירות הבסיס, מתאימה למחזור של הפונקציה. תדירות הבסיס היא הקובעת את תחושת הגובה של הצליל. שאר התדירויות תהיינה (במקרה של צליל מחזורי) כפולות שלמות של תדירות הבסיס. הצלילים המתאימים למרכיבי התדר האלה מכונים צלילים עיליים של הכלי. המופע של הצליליים העיליים אינו מורגש. הגוון של הצליל נקבע, אם-כן, רק לפי העוצמה היחסית של הצלילים העיליים המרכיבים אותו. במילים אחרות, הגוון מתאים, פחות-או-יותר, לצורה של הערך המוחלט של הפונקציה המותמרת.