Tìm hiểu về 4 tính chất cơ bản của âm thanh

Âm thanh thực chất là một dạng sóng cơ học, sóng dao động bởi các lớp phân tử trong môi trường vật chất và lan truyền trong không gian. Trong không gian chứa vật chất, chẳng hạn như môi trường không khí, khi một nguồn bắt đầu sóng âm được kích thích một dao động, chẳng hạn như gảy 1 sợi dây đàn, nó lắc lư qua lại, sự lắc lư đó làm cho lớp không khí xung quanh cũng bị dao động theo chiều có và giãn, lớp không khí thứ nhất đẩy sang lớp thứ 2, rồi lớp thứ 2 truyền sang lớp thứ 3, cứ thế cơn sóng dao động đó lan truyền từ sợi dây vào không gian xung quanh. Khi màng nhĩ trong tai chúng ta tiếp nhận các đợt dao động này, màng nhĩ cũng dao động theo, và dây thần kinh thính giác bên trong ghi nhận những dao động đó rồi chuyển thành thông tin dưới dạng xung điện từ gửi về vùng não thính giác, não phân tích thông tin này và cho chúng ta cảm giác về âm thanh.

Âm thanh có 4 tính chất cơ bản gồm:

1. Cao độ.

Con người có thể cảm nhận được cao độ âm thanh, cảm giác thế nào là bổng, thế nào là trầm. Cảm nhận này phản ánh tần số dao động vật lý của sóng âm. Tần số dao động của sóng âm là số lần một lớp phân tử trong môi trường truyền âm lắc lư qua lại trên một đơn vị thời gian, thường được lấy là đơn vị giây. Ví dụ, một dây đàn khi gảy sẽ lắc lư qua lại tới 400 lần trong vòng một giây thì nó sẽ tạo ra sóng âm có tần số 400 Hertz, màng nhĩ chúng ta cũng rung theo y hệt cách mà sợi dây đàn đã rung thì khi đó não ta cảm nhận được cao độ của sợi dây đàn, nếu dây đàn rung với tần số cao hơn thì não chúng ta cũng sẽ cảm nhận được một âm thanh có cao độ lớn hơn, bổng hơn.

2. Âm lượng.

Ngoài việc cảm nhận cao độ âm thanh, chúng ta cũng có thể cảm thấy độ to, nhỏ của âm thanh. Cảm nhận về độ to nhỏ này phản ánh cường độ dao động vật lý của sóng âm. Cường độ của sóng âm là mức độ dao động lớn hay bé của sóng, tính từ đỉnh sóng tới điểm cân bằng. Lấy ví dụ dễ hiểu thì khi ta gảy 1 dây đàn guitar, nếu gảy mạnh thì nó sẽ phát ra âm thanh lớn, sự dao động của dây đàn vẫn lắc lư qua lại với 1 giá trị tần số, nhưng với khoảng cách dao động rộng hơn, dây sẽ bị tách ra xa điểm cân bằng (lúc ở trạng thái tĩnh) nhiều hơn. Với âm thanh có âm lượng lớn, tức dao động của lớp không khí lắc lư qua lại rất mạnh, đôi khi có thể gây tổn thương cho màng nhĩ vì nó cũng phải dao động theo với một khoảng cách quá xa điểm cân bằng mà nó có thể chịu.

3. Âm sắc.

Âm sắc, hay màu sắc âm thanh, chính là những loại tiếng khác nhau. Ví dụ tiếng chim hót có tiếng khác với tiếng chó sủa, giọng người này có màu sắc khác giọng người kia, tiếng đàn piano khác tiếng đàn guitar. Sự cảm nhận về âm sắc của con người chính là cảm nhận được sự khác nhau bởi cách thức dao động phức tạp của sóng âm. Sự dao động, lắc lư qua lại không chỉ đơn thuần chỉ là lắc lư qua lại một cách đều đặn như con lắc, nếu một chu kì dao động đơn giản chỉ với tần số tăng dần và một cách dao động duy nhất thì sóng âm mà ta nghe được sẽ như thế này: 

Khi một chu kì dao động chính có thêm các bồi âm, các dao động nhỏ hơn kết hợp vào, tạo nên một hình sóng âm phức tạp hơn thì khi đó âm sắc mà tai chúng ta nghe được cũng sẽ thay đổi, nghĩa là tiếng đàn piano có một hình sóng âm khác, một cách dao động khác, tiếng guitar cũng có một hình sóng khác, cách dao động khác (dù cho cùng tần số chính)

4. Trường độ:

Đây là khái niệm xuất hiện trong âm nhạc nhiều hơn là âm thanh nói chung. Trường độ trong âm nhạc được hiểu là khoảng thời gian tính từ lúc nốt nhạc bắt đầu vang lên cho tới khi dừng lại, khoảng thời gian đó được tính theo phách, nhịp chia trong bản nhạc. Còn với âm thanh thông thường thì trường độ không mấy khi có ý nghĩa, vì độ ngân dài của một âm thanh nếu không chủ động thì nó có thể ngân vang rất lâu, có thể nói năng lượng dao động sóng âm giảm dần theo thời gian nhưng không bao giờ giảm về mức 0 tuyệt đối, theo đó âm thanh của ta sẽ có trường độ là dài vô hạn.