Alustaksin seda peatükki ühe tuntud filosoofilise küsimusega, et kas kukkuv puu teeb heli, kui kedagi lähedal kuulamas pole. Selleks, et sellele küsimusele vastata, peame endale kõigepealt selgeks tegema, mis see heli üldse on.

Mis on heli?

Heli ehk helilaine on elastses keskkonnas leviv võnkumine. See oleks mõiste lühike definitsioon. Kui läheneda asjale natuke täpsemalt, siis on tegelikult vaja teada kuidas heli tekib, kuidas see levib ning kuidas me sellest aru saame. Seega tahan öelda, et heli koosneb kolmest komponendist:

heli tekitamine (allikas)
heli levimine
heli vastuvõtmine

Heli tekitamiseks peab olema midagi, mis võngub. Näiteks keelpilli keel, trummikile või näiteks meie enda häälepaelad. See paneb omakorda liikuma ümbritsevad õhumolekulid, mis pressitakse teatud suunal kokku. Samal ajal aga tagapool tekkinud hõredad molekulid hakkavad neid tagasi kiskuma. Nii tekibki võnkumine, mis levib edasi ahelreaktsioonina.

audio_02

Helilaine levimiseks on vaja alati mingit keskkonda. Olgu selleks näiteks õhk, vesi, metall vms. Vaakumis helilained ei levi, seda sellepärast, et puudub keskkond, mis seda edasi kannaks! Mida tihedam on helilaineid kandev keskkond, seda kiiremini see levib (helikiirus). Näiteks õhus levib heli kiirusega 332m/s ehk 1km läbimiseks kulub 3 sekundit. Samas vees liigub heli 1450m/s ja metallis 5850m/s.

Lõpuks jõuab see võnkumine meie kõrva trumminahale, mis sealt edasi tõlgitakse meile arusaadavaks heliks. Protsess, kus heli läbib meie kuulmiselundeid nimetatakse füüsikaliseks heliks ehk kuulmiseks. Ja kui on tegemist füüsikalise omadusega, siis saame heli omadusi ka kuidagi kirjeldada.

Heli füüsikalised omadused

Helivõnkumist iseloomustatakse sinusoidiga.

Tavaelus meie kõne või muusika nii ilus välja ei näe.

TSÜKKEL

Kasutame helilaine füüsikaliste omaduste kuvamiseks lihtsat korrapärast sinusoidi. Selle ülemine osa näitab kokkusurutud molekule ja alumine osa selle hõredamat paigutust. Võnkekõvera ühte võnget nimetatakse tsükliks ehk kui see läbib maksimum- ja miinimumpunkti ning lõppeb keskjoonel.

SAGEDUS

Helisagedus ehk võnkesagedus (frequency, f) on helivõngete arv sekundis ja mõõdetakse hertsides (Hz). Näiteks 1Hz tähendab, et toimub ainult üks võnge, 2Hz kaks võnget jne.

Suurte sageduste kirjapanekuks kasutatakse mõõtühikuid nagu kHz ja MHz. Näiteks 10000Hz=10kHz või 1MHz=1000000Hz.

Mida suurem on sagedus, seda kõrgem on heli (treble). Väiksem sagedus aga tekitab madalaid helisid (bass). Inimkõrval on omadus kuulda helisid vahemikus 20-20000Hz. Kõik mis jäävad alla 20Hz nimetatakse infraheliks, mida kuulevad näiteks elevandid. Üle 20000Hz kutsutakse aga ultraheliks, mida kuulevad näiteks hiired, kassid, koerad, nahkhiired ja delfiinid.

Eelpool nimetatud inimese kuulmisspekter on inimestel täiesti erinev, mis omkorda mõjutab kõrva suurus ja kuju. Kõne eristamiseks on inimesel kõige olulisem vahemik 300-3000Hz. Vananedes aga väheneb meie kuulmisvõime ning kõrged sagedused jäävad kättesaamatuks. Kuna me kasutame kõrgemaid helisid oma ruumilise asukoha kindlakstegemisel, siis vanemad inimesed ei saa aru, kust heli tuleb.

Testi oma kuulmispiiri:

Nutitelefoni omanikud võivad otsida vastavaid rakendusi, nagu näiteks Frequency Generator, High Frequency Sounds Pro vms.

AMPLITUUD

Keskjoonest võnkekõvera tipuni helivõnke amplituudiks (amplitude).

Amplituud kirjeldab helilaine intensiivsust ning väljendub heli tugevuses. Ehk mida suurem on amplituud, seda valjem heli on. Amplituudi mõõdetakse detsibellides (dB) ning kokkuleppeliselt on paika pandud, et vaikseim heli mida inimene kuuleb on 0dB. Suurim helitugevus mida inimene talub on erinev, aga valuläveks peetakse 120dB. See sõltub näiteks helisagedusest, katkendlikkusest või kas tegemist on müraga või muusikaga. Igatahes võib vali heli kahjustada nii sinu kuulmist kui kasutatavat tehnikat.

TÄMBER

Kui me kuulame erinevaid muusikainstrumente, siis nende poolt genereeritud sama sageduse ja amplituudiga helid ei kõla ühtemoodi. See tähendab, et tunneme kõla järgi ära näiteks kitarri, klaveri, flöödi jne. Seda sellepärast, et iga heli koosneb erinevatest toonidest. Ning instrumentide erinevaid hääli nimetataksegi tämbriks (timbre).

VÕNGETE LIITMINE

Üks asi, millega võime veel salvestamisel või miksimisel kokkupuutuda, on helivõngete liitmine (phasing). Tavaliselt nende liitmisel saame uue võnke. Kui erineva kanali ühesugused võnked asuvad täpselt kohakuti, siis selle tulemusena heli amplituud suureneb.

Kui aga teise helilaine faasinihe on täpselt 180-kraadi ehk üks laine on teisega peegelpildis, siis tekitatakse vaikus.

See on üks võimalus näiteks müra eemaldamiseks.

Nende mõistetega hetkel lõpetame. Kui me nüüd teame, et heli koosneb kolmest komponendist – heli tekitajast, levimisest ja vastuvõtust, siis kas kukkuv puu tühjas metsas teeb häält, kui keegi seda ei kuule? :)