Selles peatükis saad teada:
- mis on heli ja helilained,
- mis on amplituud,
- mis on sagedus ja tämber,
- mis vahe on analoog- ja digitaalhelil.
Heli ja heli valjus
Oled füüsikas õppinud, et heli näol on tegelikult tegemist helilainetega. Helilained on võnkuvate objektide tekitatud rõhumuutused. Selliseid võnkumisi võivad tekitada näiteks häälepaelad või kitarrikeeled. Kui keha võngub, siis mõjutab see ümbritsevat keskkonda (nt õhku, vett vm) ning paneb selles asuvad molekulid ümberpaiknema. Nii tekivadki helilained, mis levivad pikkilainetena heli tekitavast objektist eemale. Sellist õhuvõnkumist saab kõrvadega tajuda.
Esimene omadus, mis heliga seonduvalt meenub, on heli valjus ehk see kui intensiivselt me heli kuuleme. Paljud heli esitamist võimaldavad programmid ja nutirakendused kuvavad heli esitamise ajal ka heli graafilist kujutist, kus valju heli puhul on lainetipud kõrged, vaikse heli puhul madalal ning vaikust tähistab sirge joon. Vahemaad sirgest joonest ehk vaikusest laine tipuni nimetatakse amplituudiks. Teisisõnu, mida suurem on heli amplituud, seda valjem on heli. Heli valjust mõõdetakse detsibellides (dB).
Lisaks on helilainetel veelgi mõõdetavaid omadusi nagu näiteks sagedus (ingl k frequency). Leviva helilaine kahe samas faasis võnkuva punkti (nt kahe järjestikuse maksimumi) omavahelist kaugust nimetatakse lainepikkuseks. Ühte sekundisse mahtuvate helilainete täisvõngete arvu nimetatakse aga sageduseks ja seda mõõdetakse hertsides (Hz). Sagedus määrab selle, kas heli tämber on kõrge või madal. Näiteks lapse hääl on suurema sagedusega ja tundub kuulajale kõrge, samas kui täiskasvanud mehe hääl on madala sagedusega ja tema hääletämber kostub madalana. Samas võivad mõlemad olla sama valjusega.
Analoog- ja digitaalheli
Heli koosneb õhurõhu lainetest ja on oma olemuselt analoogsignaal. Analoog tähendab, et seda saab mingil moel füüsikaliselt mõõta. Analoogheli ongi see, mida me kõrvaga kuuleme.
Salvestusprotsessi käigus muudetakse helilained muundurite abil elektriliseks signaaliks ehk digitaalheliks. Näiteks mikrofon muudab õhu osakeste võnkumise elektriliseks signaaliks. Selliste protsesside käigus läheb osa infost kaotsi, samuti võib tekkida juurde soovimatut infot (müra). Digitaalheli on heli, mis on arvutitele arusaadavas keeles, ehk siis edastatud binaarkeeles (ühed ja nullid).
Kuidas helilained toimivad ja levivad, seda selgitab allolev video. Kuna see on inglise keeles, siis soovitan sisse lülitada subtiitrid ja automaatse tõlke.
Allikad:
- Füüsika 8. klassile. Heli kõrgus ja heli valjus. https://opik.fyysika.ee/index.php/book/section/9296#/section/9296
- Heli ja müra. (s. a.). Energia Avastuskeskus: https://energiakeskus.ee/static/2019/05/OM_Heli-Myra_opetaja_EE.pdf.
- How Sound Waves Work. (s. a.). MediaCollege: https://www.mediacollege.com/audio/01/sound-waves.html.
- Sound Intensity and Sound Level. (s. a.). Lumen: https://courses.lumenlearning.com/physics/chapter/17-3-sound-intensity-and-sound-level/.
- Binary Representation of Sound. Teach with ICT: https://www.teachwithict.com/binary-representation-of-sound1.html.