Muusikaline heli
Allikas: Vikipeedia
![]() |
---|
Muusikaline heli on heli, mis koosneb harmoonilistest võnkumistest. Korratut ehk mitteharmoonilist võnkumist nimetatakse müraks.
Muusikalise heli põhiomadusteks on helikõrgus, helivältus, helitugevus ja tämber.
Heli on:
- mentaalne heli kui helilooja, interpreedi või kuulaja helikujutlus
- füüsiline heli kui elastse keha (sh õhu kui levikeskkonna) võnkumine
- füsioloogiline heli kui kuuldeorganis närviimpulssideks muudetud õhulainete võnkumine
- psüühiline heli kui kuulaja helitaju ja muusikaelamus
Muusikalise heli ülesmärkimiseks kasutatakse noodikirja.
Sisukord |
[redigeeri] Helilaine
Võnkumiste levimist nimetatakse laineks. Helilaineks ehk kuuldavaks heliks ehk lihtsalt heliks nimetatakse elastses keskkonnas levivaid mehhaanilisi võnkumisi, mille sagedus asub vahemikus 16 Hz–20 000 Hz. Helilained levivad vedelikes ja tahketes kehades niisama hästi kui gaasides (näiteks õhus). Helilainete levikut piirab üks oluline tingimus: heli edasikandumiseks peab alati olema mingi keskkond. Vaakumis heli levida ei saa, sest seal puudub elastne keskkond, mis võnkumist edasi kannaks.
[redigeeri] Heli levimise protsess
Helilained, jõudnud kõrva kuulmekäiku, panevad võnkuma trummikile. Edasi keskkõrva, milles paiknevad kolm kuulmeluukest – vasar, alas ja jalus. Jalus annab helivõnked edasi sisekõrva. Sisekõrvas asub tigu, kus toimub helivõngete muundamine närviimpulssideks. Kuulmisnärvi kaudu jõuab peaaju kuuldekeskusesse ning tekib kuulmisaisting. Füüsikaline heli muutub füsioloogiliseks heliks. Heliprotsess koosneb kolmest faasist:
- Heliallikas ehk saatja
- Elastne keskkond
- Kõrv
Muusikalist heli võib laiemalt defineerida kui mehaanilist võnkumist, mis elastses keskkonnas (gaasilises, vedelas või tahkes aines) levides tekitab kuulmisorganis helitaju.
[redigeeri] Heli kui võnkumine
Võnkumine on korduv (näiteks edasi-tagasi) liikumine mingi keskasendi ümber. Kõige lihtsamat korrapärast lihtvõnkumist iseloomustab sinusoid.
Füüsikalised suurused:
- λ - lainepikkus (m)
- T - võnkeperiood (s)
- v - võnkumise levimiskiirus (m/s)
- f - võnkesagedus (Hz)
Laine põhiparameeter on sagedus (f), keskkonna omadused määravad lainete levikiiruse (v) ning alles nende kahe parameetri kaudu saab leida lainepikkuse (λ).
Lainepikkus = heli kiirus × võnkeperiood
λ = v × T
Lainepikkuseks (λ) nimetatakse kaugust, mille laine läbib ühe perioodi jooksul. Mõõtühik on meeter (m).
Heli levimise kiirus ehk heli kiirus ei sõltu sagedusest, vaid ainult keskkonnast ja välistingimustest (temperatuur, rõhk).
Mida tihedam on keskkond, seda suurem on heli levimiskiirus:
- õhus on 344 m/s
- vees 1500 m/s
- terases 5100 m/s
temperatuuri tõustes 1 °C võrra kasvab heli kiirus õhus u 0,5 m/s võrra.
[redigeeri] Võnkeperiood, lainepikkus ja võnkesagedus
Aega, mille vältel võnkuv keha sooritab ühe täisvõnke nimetatakse võnkeperioodiks. Võnkeperioodi (s.o. täisvõnke ajalist pikkust) või selle osa mõõdetakse sekundites. Helilaine arvutamisel kasutatakse võnkeperioodi asemel lainepikkust.
Võnkesagedus on võngete arv sekundis ja selle mõõtühik on herts (Hz). Võnkeperiood (või lainepikkus) ja võnkesagedus on pöördvõrdelised suurused. Helisageduste suhte (vahemiku ehk intervalli) s.o. helisagedusi võrdleva mõõtühikuna kasutatakse oktavit või selle osi. Kasutatavaim on oktavi jaotamine 12 osaks nn. pooltoonideks. Pooltoon jaotatakse 100 osaks ehk tsendiks (C). Tsent on sajandik. 1C = 1/100 pooltooni = 1/1200 oktavit. Ühe oktavi puhul on sageduste suhe 2:1, kahe oktavi puhul 4:1 jne. Seega sagedusi võrdlev mõõtühik on logaritmiline. Heliallika võnkesagedus sõltub tema massist (keele pikkusest, jämedusest ja pingutusest).
[redigeeri] Amplituud ja detsibell
Maksimaalset võnke ulatust ehk hälvet (võnkuva keha kõrvalekallet keskasendist) nimetatakse amplituudiks (ladina keeles ampitudo - laius, ulatus, suurus). Amplituudis avaldub võnkumise intensiivsus. Heliallika amplituud ehk intensiivsus sõltub temasse salvestatud energiast (löögi, tõmbe, hõõrdumise või puhumise tugevusest).
- Helienergiat mõõdetakse džaulides (J)
- Helivõimsust vattides (W)
- Heliintensiivsust vattides ruutmeetri kohta (W/m2)
- Helirõhku njuutonites ruutmeetri kohta (N/m2)
Heliintensiivsuste, -rõhkude või -võimsuste võrdlev mõõtühik, mis väljendab nende suhet (vahemikku ehk intervalli) on bell (B) või detsibell (dB).
1B = 10dB, 1dB = 0,1B
Bell vastab sellisele võimsuste suhtele, mille kümnendlogaritm on 1. Näiteks intensiivsuse muutumine 10, 100, 1000 korda = 1,2,3 B = 10, 20, 30 dB. Detsibell on logaritmiline mõõtühik, mis võrdleb mõõdetavat taset ehk nivood kokkuleppelise nullnivoo suhtes. Kokkuleppeliseks nullnivooks on valitud minimaalne helirõhk sagedusel 1000Hz, mis veel tekitab kuulmisaistingu.
[redigeeri] Heli omadused
Heli kui füüsikalist nähtust iseloomustavad heli füüsikalised omadused. Kui heli läbib inimese kuulmisorganid, teiseneb füüsikaline heli füsioloogiliseks heliks. Heli füsioloogiliste omaduste peamine erinevus heli füüsikalistest omadustest seisneb selles, et inimkõrv pole võimeline tajuma väga väikeseid nihkeid heli füüsikalistes omadustes. Alles muutuste lähenemisel teatud piirini registreerib inimene selle muutusena ka füsioloogilises omaduses. See seaduspära on omane ka teistele aistinguliikidele ja on tuntud psühholoogias kui Weberi seadus: ärrituse suuruse lisa, mis on vajalik ärrituse suuruse muutumise märkamiseks, on kindlas suhtes ärrituse varasema suurusega. Seetõttu on erinevaid võnkesagedusi palju rohkem kui erinevaid heli kõrgusi. Erinevaid võnkeintensiivsusi palju rohkem kui heli tugevusi jne. Näiteks võnkeintensiivsuse kasvamise 10, 100, 1000 jne korda registreerib kõrv selle muutusena heli tugevuses 1, 2, 3 jne korda. Muutusi võnkesagedustes 16 hertsilt 31 hertsile, 48 Hz-le, 64 Hz-le. Kõrv tajub muutustena heli kõrguses 2, 3, 4 jne korda. Seega tajub kõrv heli muutusi logaritmilise skaala järgi.
Füüsikalised omadused | Muusikalised omadused |
---|---|
Helikestus ehk võnkumise kestus | Helivältus |
Helisagedus ehk võnkesagedus | Helikõrgus |
Helivaljus ehk heli intensiivsus ehk võnkeamplituud | Helitugevus |
Helispekter ehk heli koostis | Tämber ehk kõlavärv |
[redigeeri] Heli vältus
Vaata artiklit Helivältus
Heli vältus on heliallika võnkumise kestvus ajas. Mitmesuguste vältuste üksteisega kõrvutamine ehk vältuste järgnevus on muusika väljendusvahend - rütm.
[redigeeri] Heli kõrgus
Vaata artiklit Helikõrgus
Heli kõrgus on kõrvaga tajutav heliallika helisagedus. Sagedus väljendab tsüklite arvu ajaühikus. 1Hz = 1 tsükkel / 1 sekund Tsükliks nimetatakse võnkekõvera osa, mis algab keskjoonest, läbib laine maksimumpunkti, miinimumpunkti ja lõppeb taas keskjoonel. Sageduse suurenemisel tajume kõrgemat ja vähenemisel madalamat heli. Inimese keskmine kuuldavuse piir on 16 - 20 000 Hz.
Heli, mille võnkesagedus on:
Võnkesagedused:
- klaveril 27 - 4186 Hz
- orelil 16 - 8173 Hz
- inimhääl 82 - 1046 Hz
Mitmesuguste helikõrguste üksteisega kõrvutamisest tulenevad muusika väljendusvahendid nagu intervall, helirida, laad, helistik.
[redigeeri] Heli tugevus
Heli tugevus ehk valjus on kõrvaga tajutav võnkeprotsessi intensiivsus. Heli tugevuste järgnevus on muusika väljendusvahend - dünaamika.
Heli tugevus sõltub heliallika võnkeamplituudist ehk intensiivsusest. Amplituudi suurenemisel heli tugevneb, vähenemisel nõrgeneb. Heliaistingu tekkimiseks on vajalik, et heli tugevus ületaks kuulmisläve ehk heli absoluutse alumise läve (kokkuleppeliselt 0 dB). Väga suure tugevusega helid tekitavad kõrvas valutunde. Suurimat tugevust, mida kõrv ilma valutundeta vastu võtab nimetatakse valuläveks ehk absoluutseks ülemiseks läveks. Kuna heli tugevuse taju oleneb heli kõrgusest, mõõdetakse kõrvaga tajutavat heli valjust foonides (helivaljuse mõõtühik). Foon on sagedusest sõltuv helivaljus. 1000 Hz-lise heli tugevus dB-des on võrdne sama heli valjusega foonides.
Võrdse amplituudi, kuid erineva pikkuse ja jämedusega keelte puhul tekivad erineva tugevusega helid. Seepärast kasutatakse näiteks klaveril lühemate keelte kõlatugevuse tõstmiseks mitmekordseid keeli. Heli tugevdamiseks kasutatakse resonaatoreid - klaveril keelte all asuv resonantslaud, keelpillidel kõlakastid (pilli kere), lauljal suu- ja ninaõõned jne.
[redigeeri] Heli tämber
Heli tämber ehk kõlavärving on kõrvaga tajutav heli koostis. Heli on mitmesuguse sageduse ja tugevusega helide (osahelide) summa ehk liitheli (kooskõla). Tämber sõltub liithelis leiduvate osahelide (lihthelide) arvust ja tugevusest. Heli tämbri iseloomustamiseks kasutatakse helispektrit, mis näitab graafiliselt osahelide helitugevuste omavahelist suhet.