Sanastoa

Tässä selvennän hieman rentoutuskonserttiin ja sen vaikutuksiin liittyvää sanastoa.

Ääni
Ääneksi tajutaan sellainen mekaaninen värähtely, jonka värähtelytiheys on (ihmiskorvan) kuuloalueella. Ilmassa (tai muussa väliaineessa) etenevä värähtely synnyttää paineenvaihteluita, jotka korva aistii äänenä silloin kun värähtely saa tärykalvon liikkumaan. Jos paineenvaihtelut ovat hyvin epäsäännöllisiä, syntyvä ääni voi olla häly tai esim. kohinaa. Jaksolliset paineenvaihtelut tuottavat sen sijaan havaittavia sävelkorkeuksia. Ääniaallot etenevät ilmassa pitkittäisinä ääniaaltoina n. 340 metriä sekunnissa. Nopeus riippuu mm. lämpötilasta. Ääni muodostaa edetessään tihentymiä ja harventumia. Äänen voimakkuus riippuu näiden välisistä paine-eroista.

Värähtely
Värähtelyllä tarkoitetaan jaksollista ja säännöllistä liikettä. Värähdysliike koostuu yksittäisistä samalla tavalla toistuvista värähdyksistä, esim liikkestä yläasennosta takasin yläasentoon. Jaksollisuus tarkoittaa, että yhteen värähdykseen (liike yläasennosta takaisin yläasentoon) kuluu ilmeisesti aina yhtä pitkä aika. Sitä kutsutaan myös jaksonajaksi. Säännöllisyys taas ilmenee siinä, että värähdyksen maksimipoikkeama tasapainoasemasta (nollasta) eli amplitudi pysyy koko ajan samana. 


Ääniaalto tai aalto
Aalto on avaruudessa esiintyvä ajassa vaihteleva suure. Aaltoja kuvataan aallonhuipuilla ja aallonpohjilla, joko kirjaimellisesti (poikittaisaaltojen tapauksessa) tai esimerkiksi paineenvaihteluina (pitkittäisaaltojen tapauksessa). Ääniaalto on mekaaninen aalto joka etenee ilmassa, nesteessä ja kiinteissä aineissa ja on tietyn taajuista ja havaitaan esim. korvalla tai yleisemmin anturilla. Muita aaltoja ovat esim. vedessä esiintyvät aallot kuten pinta-aallot, sähkömagneettiset aallot kuten näkyvä valo, radioaallot ja röntgensäteily sekä gravitaatioaallot.

Kaikille aalloille yhteisiä piirteitä tietyissä tilanteissa ovat mm:
Heijastuminen – aallon suunnanmuutos sen osuessa heijastavaan pintaan.
Taittuminen – aallon suunnanmuutos väliaineiden rajapinnassa.
Diffraktio – aallon levittäytyminen, esimerkiksi kun se kulkee ohuesta raosta.
Interferenssi – kahden yhdistyvän aallon summaus.
Sironta – aallon hajoaminen törmäyksessä.
Suoraviivainen eteneminen – aaltojen eteneminen suoraa viivaa pitkin.


Aaltoja voidaan kuvata käyttämällä muutamia yleisiä muuttujia, joita ovat esimerkiksi taajuus, aaltovektori, aallonpituus, amplitudi ja jaksonaika. Aallon amplitudi on aallonkorkeuden maksimiarvo väliaineessa yhden jakson aikana. Se mitataan aallon tyypistä riippuen erilaisissa yksiköissä. Esimerkiksi värähtelevässä kielessä matkana (metreissä), ääniaalloilla paineena (pascaleina) ja sähkömagneettisilla aalloilla sähkökentän amplitudina (volttia/metri).


Resonanssi
Resonanssi eli myötävärähtely on fysiikan ilmiö. Resonanssi-ilmiö aiheutuu, kun kappaleeseen ilmasta kohdistuvan ääniaallon taajuus on sama kuin kappaleen ominaisvärähtelytaajuus. Tämän voi havaita helposti soittimien kielistä. Kun toisella soittimella soitetaan vaikka vapaa G-kieli, voidaan havaita, että viereisen soittimen G-kieli (=kappale, jolla on sama ominaisvärähtelytaajuus) alkaa värähtelemään. Periaatteessa on mahdollista saada mikä tahansa kappale värähtelemään, kun vain tunnetaan sen ominaisresonanssitaajuus.


Metallilevylle siroteltu hiekka asettuu ääniaaltojen mukaiseksi muodostelmaksi, kun levy saatetaan resonoimaan.


Siniaalto
Siniaalto on jaksollinen, sinifunktion muotoinen aaltomuoto, värähtelyn perusmuoto. Siniaallossa on vain yksi aalto. Normaalisti ääniaallon mukana soi perusaallon lisäksi eri yläsävelien ääniaaltoja (ks. Yläsävelet). Elektronisesti voidaan tuottaa ääniaaltoja, jossa soi pelkkä perus- eli siniaalto kokonaan ilman yläsävelsarjaa. Näitä ovat esim. kännykän äänet.


Siniaallon spektrissä on pelkkä perustaajuus, sillä ei ole lainkaan yläsäveliä.




Taajuus ja hertsi
Taajuus on jaksollisen ilmiön tietyssä ajassa tapahtuva värähdysten määrä. Jonkin ilmiön taajuutta voidaan mitata määrittelemällä ensin jokin aikaväli ja tutkimalla sen jälkeen, kuinka monta kertaa kyseinen ilmiö toistuu tämän aikavälin aikana. Kun kertojen lukumäärä jaetaan aikavälin pituudella, saadaan ilmiön taajuus.






Taajuuden yksikkö on 1/s jota kutsutaan nimellä hertsi (Hz). Nimi tulee saksalaisen fyysikon Heinrich Rudolf Hertzin nimestä. Yksi hertsi kertoo tapahtuman toistuvan kerran sekunnissa. Kymmenellä hertsillä taas toistoja on kymmenen kappaletta sekunnissa.


Yläsävelsarja
Soitettaessa kieli värähtelee paitsi ominaistaajuudellaan, myös kaikilla mahdollisilla osittaisilla värähtelymuodoillaan. Siis kielen puolikas, 1/3, 1/4 jne. Nämä osittaiset taajuudet muodostavat perustaajuuden suhteen musikaalisia intervalleja kuten oktaavi, (taajuus 2x), oktaavi + kvintti (taajuus 3x) jne. Kielen ääni ei kuullosta sinisignaalilta, koska sillä on runsaasti yläsäveliä, eli sävyjä.


Pythagoraan teorian mukaisesti näitä harmonisia yliaaltoja kutsutaan niiden järjestyslukujen mukaan:
- Perustaajuus (esim 400 Hz)
- Toinen harmoninen (kielen pituus 1/2, värähtelytaajuus kaksinkertainen: 800 Hz)
- Kolmas harmoninen (kielen pituus 1/3, värähtelytaajuus kolminkertainen 1200 Hz)
- Neljäs harmoninen (kielen pituus 1/4, taajuus 4-kertainen...)


Näiden harmonisten musikaalinen tulkinta:
1. Perustaajuus: varsinainen kuuluva ääni
2. Perustaajuudesta oktaavi ylöspäin
3. Perustaajuudesta oktaavi + kvintti
4. Perustaajuudesta 2 oktaavia
5. Perustaajuudesta 2 oktaavia + suuri terssi
6. Perustaajuudesta 2 oktaavia + kvintti
7. Perustaajuudesta 2 oktaavia + luonnollinen pieni septimi, hyvin matala
8. Perustaajuudesta 3 oktaavia


Nuotteina C-sävelen yläsävelet asettuvat näin.