ערך זה עוסק בתנודה של גלים. אם התכוונתם למשמעות אחרת, ראוקול (פירושונים).
המונח "גל קול" מפנה לכאן. לערך העוסק בדמות בסדרה "הרובוטריקים", ראוהרובוטריקים - דמויות.
המונח "אודיו" מפנה לכאן. לערך העוסק בתוכנת בינה מלאכותית ליצירת מוזיקה, ראואודיו (בינה מלאכותית).
יצירתו של האמן וינסנצו סוקו (Vincenzo Succo) המציגה מכשירים היכולים להשמיע קולותזמרת המכוונת את קולה למיקרופון, אשר משמש להגברה של הקול.
קול במובןצליל הוא תופעה פיזית ומתפשטת בחומר, אשר יכולה להיקלט על ידיאיבר או מכשירשמיעה ולהיות מתורגמת לחוויה חושית שמיעתית. המונח קול מתייחס לעיתים באופן ספציפי לקול האנושי, בדיבור ובזמרה, שהוא מקרה פרטי, סוג של צליל.
הקול הוא סוג שלגל, ויכול להתפשט בגז,נוזל,מוצק ופלזמה. לפי הגדרה אחרת, הקול הוא תוצר לוואי של מחזורי של דחיסות ודילולמולקולריים, אוגלי אורך שמתפשטים, דרך תווך (החומר בו מתפשט הקול, לדוגמה האוויר, דרכו עובר הקול למשל בשיחה רגילה בין אנשים), הניתן לדחיסה (כל חומר למעט ריק). מייצר הקול נקרא גם "מקור הגל". גלי קול ניתנים לתיאור בצורה גרפית, כאשר ציר אחד הוא ציר הזמן או המרחב, והציר השני הוא צפיפות התווך.
גלי קול נוצרים בשל עלייה או ירידה בלחץ בנקודה או באזורים מסוימים של חומר, הנקראת הפרעה. עלייה או ירידת לחץ זו נוצרת כאשרמולקולה אחת או יותר של החומר נדחפת לכיוון מסוים ולכן מתקרבת ו"נלחצת" אל המולקולות הסמוכות באותו כיוון, מה שיוצר אזור דחוס או לחוץ יותר, ובאותו זמן מתרחקת או נמשכת מהמולקולות שבכיוון המנוגד, מה שיוצר אזור פחות לחוץ/דחוס או דליל יותר. כיוון שכל מולקולה קשורה בכוחות משיכה ודחייה למולקולות שסביבה, נוצר "אפקט דומינו": כל מולקולה שנדחפת, נדחפת אל ודוחפת את המולקולות הבאות באותו כיוון, הן דוחפות את הבאות אחריהן וכך הלאה. מהצד השני, כל מולקולה שנמשכת, מושכת אחריה את המולקולות שמהן היא נמשכה, הן מושכות את הבאות לפניהן וכן הלאה. כך הפרעה בנקודה אחת מתפשטת בהכרח בחומר לכל הכיוונים כשהיא מועברת בין מולקולות סמוכות. כשהלחץ בנקודה מסוימת עובר הלאה, הוא מותיר מיד אחריו תת-לחץ באותה נקודה, ולהפך. כך ההפרעה הופכת מנקודה לכדור מתפשט של לחץ גבוה ונמוך לסירוגין, הגורם לתווך לרעוד או לרטוט.
ההפרעה נוצרת על ידי מתןאנרגיה קינטית למולקולה אחת או יותר של התווך. אנרגיה זו יכולה להימסר על ידי אנרגיה קינטית אחרת (כלומר על ידי פגיעה של חומר אחד בחומר אחר), או על ידיאנרגיה אחרת. כאשר שני תווכים שונים או יותר (למשל מיתר מתכת, האוויר שסביבו, עור התוף של אוזן) נמצאים בסמוך זה לזה, גל הקול עובר מהאחד אל השני וממשיך להתפשט בו. אפשר לומר שהתווך הראשון יצר הפרעה בתווך השני, התווך השני יצר הפרעה בשלישי וכן הלאה. כך קורה שתווך מסוים מתווך את גל הקול בין התווך הקודם (שהפריע לו) לתווך הבא (שלו הוא מפריע). התופעה שבה שניים או יותר חומרים שאינם נוגעים זה בזה (למשל שני מיתרים בפסנתר, או מיתריקול אנושיים וכוס זכוכית) מתווכים על ידי חומר שלישי שנמצא ביניהם (למשל אוויר), ולכן רועדים יחדיו עקב אותה ההפרעה, נקראת "הדהוד סימפתטי".
הקול הוא תופעה גלית, וככזה, מתאפיין בתדירות, במהירות ובמשרעת (אמפליטודה). המשרעת היא העוצמה של לחץ גל הקול המשתנה בתוך הגל, או המרחק בין שיא הלחץ לשיא תת-הלחץ. עוצמת הקול נמדדת בדציבלים (שהוא יחסלוגריתמי, ובמילים אחרות, אינו יחס ישיר).
מהירות הקול – מהירות הקול תלויה בגורמים רבים, ביניהם סוג,טמפרטורה ולחץ התווך. למשל, גלי קול עוברים דרך האוויר במהירות שונה מאשר דרךמים. באוויר, ביום יבש בו הטמפרטורה היא 20מעלות צלזיוס, מהירות הקול היא 343 מטרים לשנייה (כ-1,250 קמ"ש).
מהירות הקול איטית מאוד יחסית למהירות האור. הבדל זה מסביר לדוגמה את פער הזמנים ביןראיית הברק לביןשמיעת הרעם, למרות שהם נוצרים בפער זמנים קצר יחסית.
תדירות גל הקול היא מספר הרעידות, כלומר מספר הפעמים שהתווך מגיע לשיא הלחץ או לשיא התת-לחץ בפרק זמן נתון. התדירות נמדדת בהרץ (מספר רעידות בשנייה). האוזן האנושית מסוגלת להבחין בגלי קול שתדירותם היא בטווח שבין 20 לכ-20,000 הרץ.בעלי חיים שונים מסוגלים להבחין בטווחים שונים של תדירות קול.
החוויה הפסיכו-אקוסטית של הקול, הוא האופן בו הצליל נתפש על ידיאדם אובעל חיים. נהוג לאפיין את החוויה שנוצרת כתוצאה מגירוי שלגלי קולמחזוריים או מחזוריים-למחצה באמצעות גובה, עוצמה, גוון ומשך.באופן כללי, הקשר בין החוויה הפסיכו־אקוסטית של הצליל, לבין המאפיינים הפיזיקליים שלגל 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 אתלחץ האוויר בכל נקודה בזמן ובמרחב.
על אף שהתחושה הנשמעת שלעוצמת הצליל 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 שלדציבל. 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 כגוןקרשנדו ודימינואנדו. ישנן מספר יצירות שלמוזיקה אלקטרונית בהן העוצמה מוגדרת באופן מדויק, בדציבלים.
תחושתגובה הצליל (באנגלית: Pitch), קשורה לתדירות הבסיסית של גל הקול. ככל שהתדירות של הצליל יותר גבוהה כך נשמע הצליל יותר גבוה.
תדירות הצליל נמדדת ביחידותהרץ כלומר מספר המחזורים של גל הקול בשנייה. כאשרתזמורת סימפונית מכוונת את כליה, זה נעשה על-פי "צליל יחוס" (reference pitch), הצליללה שמנוגן על ידיאבוב. צליל זה מקביל לצליל לה באוקטבה האמצעית של הפסנתר – A4. לכוונון של אבוב זה או כל כלי יחיד כמו פסנתר אוגיטרה 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, גובה רוב הקולות בטבע אינו מוגדר. ייחודם שלכלי הנגינה והרמקולים, אם כך, הוא ביכולתם להפיק צלילים בגובה מוגדר. עם זאת, לא כל התרבויות המוזיקליות מבססות את המוזיקה שלהם על פרמטר הגובה. לדוגמה, המוזיקה באפריקה מבוססת על כליםאידיופוניים בגובה בלתי מוגדר או מוגדר למחצה, המלווים בקולות אנושיים[1].
מרבית כלי-הנגינה מתוכננים (או מסוגלים) לנגן רקקבוצה סופית מתוךאינסוף 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, המכונהסולם.
תחום התדירויות שהאוזן האנושית יכולה לקלוט היא בין 20 הרץ ל-20קילוהרץ לערך, אם היא של תינוק. עם ההתבגרות טווח זה יורד עד ל-16 קילוהרץ. ישנם בעלי חיים, כמוכלבים 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.
רוב בני האדם יכולים לזהותמרווחים צליליים של 3סנטים (כלומר, שלוש מאיות של "חציטון"), כאשר המשך והעוצמה של הצלילים אופטימליים והם נמצאים בתחום הרגישות המקסימלית (בסביבות התדר של 3,000 הרץ). 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 רבמרווחים, כלומר יחסיתדירויות בין צלילים המושמעים באותו זמן או בזמנים סמוכים. שמיעה כזו מכונהשמיעה יחסית. אצל רוב האנשים במדינות המערב[דרוש מקור] היכולת לזהות במדויק גובה של צליל, תכונה שנקראתשמיעה אבסולוטית, נדירה ביותר.
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 שללהברות, 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.
מההיבט הפיזיקלי קל לראות, שניתן לצייר פונקציות רבות ומגוונות שלהן אותה תדירות ואותה משרעת, כמתואר בתרשים.
שתי פונקציות שונות עם אותה משרעת ואותה תדירות
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. הצלילים המתוארים על ידי פונקציות אלה יישמעו לאוזננו דומים 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. מגוון גדול של צלילים כלל אינם מחזוריים (נקישות תוף, עיצורים פוצצים), או שהם "מחזוריים-למחצה" (התנועות בדיבור), ואז הצורה של המחזור אינה מוגדרת כלל.
הפונקציה המחזורית (בשחור) היא הסכום של שתי פונקציות הסינוס (בסגול ובכתום).התמרת פורייה מאפשרת להציג כל פונקציה מחזורית כצירוף ליניארי של פונקציותסינוס וקוסינוס
השערות בחלקים שונים שלשבלול 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 שרובכלי 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 מכוניםצלילים עיליים של הכלי. המופע של הצלילים 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.
בעלי חיים רבים מתקשרים באמצעות קול. האיבר האחראי לקליטת גלי הקול והמרתם לאותות חשמליים אותם יכול לפרש המוח הואהאוזן. האוזן כוללת מנגנונים המגבירים את תנודות האוויר וממירים אותן לאותות חשמליים, אותן מפרש המוח כקול.
קיים טווח תדירויות שהאדם מסוגל לשמוע אשר לרוב נע בין 20הרץ ל-20 קילוהרץ, אך תחום התדירויות שבו רגישותה של אוזן האדם מרבית הוא רק עד 4,000 הרץ (זהו בערך תחום התדרים שמועבר בטלפון).אולטרה סאונד (בעברית:על קול) הוא קול בתדירות הגבוהה מהתדירות הגבוהה ביותר שאדם יכול לשמוע (בדרך-כלל מעל 20קילוהרץ). כמהבעלי חיים, כגוןכלבים,דולפינים ועטלפים, שומעים תדירויות גבוהות יותר מהאדם, ולפיכך הם שומעים אולטרה סאונד (בתדירויות מסוימות).
בעלי חיים יוצרים קולות שונים על-מנת להתקשר ביניהם או להשמיע אזהרה לבעלי חיים אחרים. יש מקרים שבהם הצליל של בעלי החיים הוא מחוץ לתחום השמיעה של בני האדם. פילים לדוגמה מתקשרים בתחום התדר הנמוך מתחת ל-20הרץ.
מכלול הקולות שבהם בני אדם משתמשים לתקשורת נקראדיבור, ומערכת של מסרים ואותות שונים שיש להם משמעות נקראתשפה.
.jpg)
