Helisalvestus, helitehnika, ansamblid

Arhiiv kuude lõikes: november 2013

SAGEDUSED ja HELIRÕHK

SAGEDUS

Võrdleme erinevaid sagedusi mida inimesed kasutavad- näiteks- videosignaali. Selle ülemine sagedus on 5 MHz (sõltuvalt süsteemist mis on regioonis kasutusel)

•1 hertz (Hz) tähendab 1 vibratsioonitsükkel sekundis

•1000 Hz = 1 kHz

•1,000,000 Hz = 1 Megahertz (1 MHz)

Heli on peaaegu kõikidel sagedustel kuid inimese kuuldelävi on lihtsalt kitsas vahemikus.

Kõige ülemised helid mida inimkõrv kuuleb on sagedusel 20 KHz (20 000 vibratsiooni sekundis)

See muidugi võib olla inimestel erinev pisut, näiteks vananedes võib sageduste kuulmise ülempiir väheneda. Kui helisüsteem võimaldab esitada kõrgemaid helisid kui 20 KHz jääb sellest piirist ülespoole jääv helisagedus paljudele kuulmata.

Alumine sageduse piir mida inimkõrv tajub loetakse 20 Hz, kõik mis jääb alla selle sagedust on tajutav- tuntav aga juba mitte enam kõrva kaudu.

Sagedus on seotud lainepikkuse valemiga

kiirus ⁼ sagedus x lainepikkus.

See kehtib iga laine levimise kohta- mitte ainult heli. Heli liikumise kiirus õhus on veidi alla 340 m sekundis (m/s). Natukene see võib erineda- olenevalt temperatuurist, niiskusest ja kõrgusest, aga 340 on keskime. Matemaatiliselt tähendab see, et 20 Hz helilaine levib õhus 17 meetrit.

Suured ja võimsad madalsagedused teevad keeruliseks heliisolatsiooni ja akustika. Ülemise sagedusala 20 KHz levivad aga õhus 17 mm. Kummalisel kombel on kõrgeid sagedusi keeruline kontrollida elektroonilises, magnetilises või muus signaali vormis, aga hoopis vastupidi kerge on sagedust kontrollida kui helilaine levib õhus. Madalaid sagedusi on väga kerge kontrollida elektrooniliselt kuid väga raske akustiliselt.

DETSIBELL- DECIBEL

Detsibell annab meile võimaluse mõõta ja võrrelda erinevate heliallikate signaali taset.

• Helisignaali levik õhus
• Elektriline signaal
• Magnetiline signaali
• Digitaalne signaal
• Optiline signaali filmi heliribal
• Mehaaniline signaali vinüülplaadil

Kõrv hindab helitugevust pigem logaritmiliselt kui lineaarselt. Nii siis kui muuta helirõhku 100 μN/m2 (mikro njuutonit- ruutmeetrile) vaikse heli puhul oleks see oluline muudatus , aga tugeva heli puhul oleks tugevuse vahe suhteliselt märkamatu. Muutus 3 Db on aga samaväärne tugevuse muutus igal helitasandil.

Helirõhku mõõdetakse njuutonites ruutmeetri kohta. Üks Newton on sama raske kui 1 väiksem õun.

Oluline on meeles pidada et Db on suhe mitte konkreetne raskus.

Seda kasutatakse 2 helitugevuse võrdlemiseks

Detsibelli konverteerimiseks kasutatakse järgmist valemit.

20 x log10 (P1 /P2 )

… kus P1 ja P2 on kaks helirõhku mida soovite võrrelda nii et kui 1 heli on teisest 2 korda tugevam siis P1 /P2 = 2. teise logaritm 2 (baas 10) on 0.3, ja korrutades see 20 ga saame tulemuseks 6 dB.

Tegelikult on see 6, 02 aga selle arvu ümardame.

See on kasulik sest kui me ütleme näiteks et suurenda helitugevust 6 Db ei tea me kui valjuks heli muutub täpselt sest Db ei ole ühik vaid suhe. Vastus sellele on, et alustame nö null punktist 20 μN/m2 (20 mikronjuutonit ruutmeetrile) mis on katsetega tõendatud, et see on heli mida keskmine inimene ei kuule. Me nimetame seda tugevust mis kostab vaikse sahinana KUULMISTASE mida võib võrrelda sügisel lehtede langemisega 10 meetri kauguselt. Me nimetame ja saame mõõta seda kui 0 Db SPL (sound pressure level) helirõhuks. Ja nüüd saab iga heli võrrelda selle helitasemega. Sellega võrreldes on valju muusika umbes 100 Db SPL,  veel tugevam- kui sisekõrvas hakkab justkui kõditama on tugevus 120 Db SPL ja lähenedes 130 Db SLP hakkab kõrvadel juba valus!

Kui on keeruline seda matemaatiliselt meelde jätta siis tasub meeles pidada järgnevat-

• -80 dB = 1/10000
• -60 dB = 1000.
• -40 dB = 100.
• -20 dB = 1/10
• -12 dB = 1/4
• -6 dB = pool
• 0 dB = ei muutu
• 6 dB = kaks korda
• 12 dB = neli korda
• 20 dB = kümme korda
• 40 dB = 100 korda
• 60 dB = 1000 korda
• 80 dB = 10000 korda
• kuulmislävi = 0 dB SPL
• tundmislävi = 120 dB SPL
• valulävi = 130 dB SPL

NATUKENE TEADUST

LOODUSLIKUD HELID

Me kõik oleme kogenud heli ja õppinud koolis, et see on õhumolekulide vibreerimine mis paneb võnkuma meie kõrva trumminahad. Inimesed kes iga päev töötavad heli ja heliseadmetega ei mõtle kogu aeg sellele kuidas asi teaduslikult töötab – aga oleks siiski hea teada kuidas asjad looduses toimivad ja kuidas need võivad sinu heaks tööle hakata.

Vibratsioon saab alati alguse mingist algallikast- häälepaeltest, muusikariistades, valjuhääldi membraanist.
Näiteks valjuhääldi membraan. See vibreerib edasi –tagasi ja lükkab õhu molekule. Edasi liikudes see lükkab õhu molekulid kokku tekitades kompressiooni mis tekitab kõrge rõhu. Tagasi liikudes tekitab see madala rõhu. Membraani niisugune liikumine tekitabki laine-liikumise. Niisugune liikumine- laine on kõikjal meie ümber. Näiteks Lained mida näeme meres, missugune on nende tegelik jõud  laeva ranniku lähedal liikudes, missugust mõju see tekitab loodusele. Või siis ka igasugused muud lained- elektromagnetiline kiirgus ehk röntgen, valgus, mikrolaine või raadiolaine.

Hästituntud laste mänguasi spiraal vedru on väga hea näide helilainest. Kui tõmmata see vedru pingule ja siis korraks ühest otsast järsult järgi lasta ja tagasi tõmmata tekkib selle tulemusel laine mis liigub mööda vedru selle lõppu ja põrkub sealt algpunkti tagasi.
Tegu on siis pikilainega kus laine suund liigub paralleelselt pikki  antud materjali (võime seda ka nimetada osakeste liikumiseks). Helilaine on pikilaine.

Kui võrdleme seda vee lainetusega kus laine liigub paralleelselt veepinnal- liiguvad veemolekulid üles ja alla. Seda nimetatakse ristilaine. Samuti on ka elektromagnetilised lained ristilained.

Üks võimalus demonstreerida vee lainet on see kui jälgida vees olevat ntx. õngekorki mis laine tekkides liigub lihtsalt üles ja alla ja kui pole tuult või mõnda muud mõjutavat tegurit siis võib see seista samas kohas kasvõi terve päeva.

Sama kehtib ka heli kohta. Helilained mis tekivad kõlarist tekitavad lained mis liiguvad edasi- tagasi ja ei kao kuhugi. (kui õhu molekulid liiguvad ühest kohast teise siis on tegemist tuulega.)

Kui see poleks nii siis tekkiks kõlari korpuses vaakum ja korpus puruneks.

Kummaline on see et kui te asetate käe töötava bassikõlari lähedale tunnete justkui tuult kui bassikõlarist tuleb heli. Tegelikult ei ole see tuul vaid helilainete liikumine mida te tunnete kui see kõlarist väljub aga kui laine tagasi tuleb siis te seda ei tunne.

Ristilainel (veelaine) on osakeste liikumine täisnurga all ( risti) laine suhtes. Pikilainel liiguvad osakesed paralleelselt laine liikumise suunaga.

Kuigi pikilaine on sarnanev eelpool mainitud vedruga pole see siiski päris nii. Vedru tekitab helilaineid ka enda ümber. See on võimalik tänu sellele et iga õhumolekul ( hapnik, lämmastik üha suurenev süsinikdioksiid) on heliallikas omaette. Muidugi on molekulid väga väikesed heli allikad kuid nad tekitavad heli kõigis suundades. Nii et kui valgus levib väga pikka maa sirgjooneliselt siis heli liigub samuti sirgjooneliselt- aga tekitab laineid mis liiguvad ka mujale suundadesse, eriti madalsageduslikud helid.

Logi sisse