ध्वनि का विज्ञान: कंपन, स्वर की ऊँचाई और टिम्बर

ध्वनि यानी कुछ हिलता हुआ

हर ध्वनि किसी कंपन करती चीज़ से शुरू होती है, यानी कोई चीज़ बहुत तेज़ी से आगे-पीछे हिल रही होती है: गिटार का तार, ढोल की खाल, बाँसुरी के अंदर की हवा, या आपके गले की स्वर-तंत्रियाँ। कंपन पास की हवा को धकेलता है, वह हवा अगली हवा को धकेलती है, और नन्हे-नन्हे दबाव और खिंचाव की एक लहर फैल जाती है, जैसे तालाब में उठती लहरें।

जब लहर आपके कान तक पहुँचती है, तो वह आपके कान के पर्दे को उसी पैटर्न में हिलाती है, और आपका दिमाग़ ध्वनि सुनता है। 20 °C पर हवा में यह लहर हर सेकंड लगभग 343 मीटर चलती है; पानी में यह चार गुना से भी ज़्यादा तेज़ होती है। अंतरिक्ष में इसे ले जाने के लिए हवा नहीं होती, इसलिए वहाँ ध्वनि बिलकुल नहीं चल सकती।

आज़माइए: अपनी उँगलियाँ हल्के से गले के सामने रखिए और गुनगुनाइए। जो झनझनाहट आप महसूस करते हैं, वही कंपन आपकी आवाज़ बनाता है।

स्वर की ऊँचाई: एक सेकंड में कितनी बार

कोई चीज़ कितनी तेज़ी से कंपन करती है, इसी से तय होता है कि उसकी आवाज़ कितनी ऊँची या नीची है। एक सेकंड में होने वाले कंपनों की गिनती को आवृत्ति (फ़्रीक्वेंसी) कहते हैं, जिसे हर्ट्ज़ (Hz) में नापा जाता है; यह इकाई वैज्ञानिक हाइनरिख़ हर्ट्ज़ के नाम पर है। एक सेकंड में 440 कंपन वह A4 है जिससे आप “स्वरों के नाम” वाले पाठ में मिले थे; एक सेकंड में 110 कंपन A2 है, दो ऑक्टेव नीचे।

तेज़ यानी ऊँचा, और धीमा यानी नीचा। पियानो की सबसे नीची कुंजी A0, 27.5 Hz है, और सबसे ऊँची C8, लगभग 4,186 Hz। युवा कान लगभग 20 से 20,000 Hz तक सुन सकते हैं; ऊपरी सीमा आमतौर पर उम्र के साथ घटती है, और कई वयस्क लगभग 16,000 Hz तक सुनते हैं।

• 110 → 880 Hzहर सेकंड 110, 220, 440 और 880 कंपन वाले चार A, शुद्ध साइन टोन में।

ऑक्टेव यानी दोगुना

चारों A फिर से सुनिए। हर एक अपने पिछले से ठीक दोगुनी तेज़ी से कंपन करता है। यही “स्वरों के नाम” वाले पाठ के ऑक्टेव का राज़ है: एक ऑक्टेव की दूरी वाले दो स्वरों की आवृत्तियों का अनुपात 2 और 1 का होता है, इसलिए वे इतने अच्छे से घुल-मिल जाते हैं कि एक ही स्वर लगते हैं, एक ऊँचा और एक नीचा।

दूसरे सरल अनुपात भी मीठे लगते हैं। जब दो आवृत्तियों का अनुपात 3 और 2 होता है, जैसे 220 Hz और 330 Hz, तो आपको परफ़ेक्ट फ़िफ़्थ सुनाई देता है। मोटे तौर पर, अनुपात जितना सरल हो, दोनों लहरें उतनी ही ज़्यादा बार मेल खाती हैं, और साथ में उतनी ही शांत लगती हैं।

• 2 : 1 (ऑक्टेव)220 Hz और 440 Hz, पहले एक-एक करके, फिर साथ।
• 3 : 2 (फ़िफ़्थ)220 Hz और 330 Hz, पहले एक-एक करके, फिर साथ।

A = 440 क्यों

साथ बजाने के लिए संगीतकारों को इस पर सहमत होना पड़ता है कि कोई एक स्वर कितना ऊँचा है। आज ज़्यादातर दुनिया मिडिल C के ऊपर वाले A को 440 Hz पर ट्यून करती है। हमेशा ऐसा नहीं था: सदियों तक पिच जगह-जगह बदलती रही, और अक्सर स्थानीय ऑर्गन के हिसाब से चलती थी। 1859 में फ़्रांस ने एक क़ानून बनाकर A को 435 Hz तय किया।

1939 में लंदन के एक अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन ने 440 Hz की सिफ़ारिश की। अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (ISO) ने इसे 1955 में मानक के रूप में अपनाया और 1975 में ISO 16 के रूप में इसकी पुष्टि की। फिर भी हर कोई ठीक 440 इस्तेमाल नहीं करता: कई ऑर्केस्ट्रा थोड़ा ऊँचा, लगभग 440 से 444 Hz के बीच ट्यून करते हैं।

• 440 बनाम 435 Hzआज का A, फिर 1859 का फ़्रांसीसी A, फिर दोनों साथ।

ओवरटोन: पियानो और गिटार की आवाज़ अलग क्यों है

असली वाद्य सिर्फ़ एक रफ़्तार से कंपन नहीं करता। तार पूरा कंपन करता है, और उसी समय आधे, तिहाई, चौथाई हिस्सों में भी, और इसी तरह आगे। इसलिए 110 Hz वाले स्वर में 220, 330, 440, 550 Hz और उससे ऊपर की धीमी आवाज़ें भी होती हैं: सबसे नीची आवृत्ति के पूर्ण गुणज। इस परिवार को हार्मोनिक सीरीज़ कहते हैं, और इसके ऊपर वाले सदस्य ओवरटोन हैं। सबसे नीची आवृत्ति, यानी फ़ंडामेंटल (मूल आवृत्ति), ही हमें स्वर की ऊँचाई के रूप में सुनाई देती है।

हर वाद्य में तेज़ और धीमे ओवरटोन का अपना मेल होता है, और शुरू होने व धीमे पड़ने का अपना तरीक़ा। यही मेल उसका टिम्बर (स्वर का रंग) है। इसीलिए पियानो और गिटार एक ही A, एक ही ज़ोर से बजाएँ, तब भी अलग लगते हैं। साइन वेव में कोई ओवरटोन नहीं होता, इसीलिए वह इतनी सादी और मुलायम लगती है।

नीचे की ओवरटोन सीढ़ी 110 Hz की हार्मोनिक सीरीज़ के पहले आठ सदस्य बजाती है। इनमें से कुछ पियानो की कुंजियों से थोड़ा चूक जाते हैं: सातवाँ हार्मोनिक, कीबोर्ड वाले G से लगभग एक-तिहाई सेमीटोन नीचा है।

• ओवरटोन सीढ़ी110 Hz के पहले आठ हार्मोनिक, एक-एक करके।
• आवाज़ बनाइए220 Hz से शुरू, फिर 440, 660 और 880 Hz जोड़िए: आवाज़ भरी-पूरी होती जाती है।
• साइन वेवबिना ओवरटोन वाली शुद्ध साइन वेव के रूप में A4।
• पियानोवही A4 पियानो पर।

इक्वल टेम्परामेंट: बारह बराबर कदम

अगर आप हर इंटरवल को सबसे सरल अनुपात पर ट्यून करें, तो कुछ स्केल प्यारे लगते हैं और कुछ बुरी तरह बेसुरे। आज इसका आम हल बारह-स्वर इक्वल टेम्परामेंट है: ऑक्टेव को बिलकुल बराबर बारह सेमीटोन में बाँट दिया जाता है। एक सेमीटोन ऊपर जाने पर आवृत्ति 2 के बारहवें मूल से गुणा होती है, यानी लगभग 1.0595 से। ऐसा बारह बार कीजिए, तो आप ठीक दोगुने पर पहुँचते हैं: ऑक्टेव।

फ़ायदा यह है कि हर स्केल बराबर अच्छा काम करता है, इसलिए संगीत किसी भी स्केल में जा सकता है। क़ीमत यह है कि ज़्यादातर इंटरवल सरल अनुपातों से ज़रा-सा हट जाते हैं। संगीतकार इन नन्हे फ़ासलों को सेंट में नापते हैं: एक सेमीटोन 100 सेंट है। इक्वल-टेम्पर्ड फ़िफ़्थ शुद्ध 3:2 फ़िफ़्थ से सिर्फ़ लगभग 2 सेंट संकरा है, लेकिन इक्वल-टेम्पर्ड मेजर थर्ड शुद्ध 5:4 थर्ड से लगभग 14 सेंट चौड़ा है। गायक और तार वाद्य बजाने वाले, जो हर स्वर को ठीक कर सकते हैं, अक्सर शुद्ध रूप की ओर झुकते हैं। यह फ़र्क़ कितना साफ़ सुनाई देता है, यह हर व्यक्ति के लिए अलग है।

बीसवीं सदी से इक्वल टेम्परामेंट पश्चिमी संगीत की मुख्य ट्यूनिंग रही है। उससे पहले कई दूसरी ट्यूनिंग चलन में थीं, और कीबोर्ड बजाने वाले धीरे-धीरे ही इक्वल टेम्परामेंट की ओर बढ़े।

• इक्वल-टेम्पर्ड थर्डआधुनिक पियानो जैसे C और E: हल्की-सी थरथराहट पर ध्यान दीजिए।
• शुद्ध थर्ड (5:4)वही थर्ड, E को 14 सेंट नीचे करके: ज़्यादा मुलायम और शांत।

बीट्स: ट्यूनिंग की “वूँ-वूँ”

जब दो स्वर बहुत क़रीब हों पर एक जैसे न हों, तो उनकी लहरें कभी मेल में आती हैं, कभी मेल से बाहर जाती हैं। जब वे मेल खाती हैं तो आवाज़ तेज़ हो जाती है, और जब एक-दूसरे को काटती हैं तो धीमी, इसलिए आपको एक नियमित “वूँ-वूँ-वूँ” सुनाई देती है। इन स्पंदनों को बीट्स कहते हैं (यह रिदम वाली बीट नहीं है), और हर सेकंड की बीट्स की गिनती दोनों आवृत्तियों के अंतर के बराबर होती है: 440 Hz और 442 Hz से हर सेकंड 2 बीट्स बनती हैं।

ट्यून करने वाले के लिए बीट्स सबसे अच्छी दोस्त हैं। जैसे-जैसे आप तार को सही स्वर के क़रीब लाते हैं, बीट्स धीमी होती जाती हैं, और जब वे ग़ायब हो जाती हैं तो दोनों स्वर ट्यून में होते हैं। पियानो ट्यूनर तो इंटरवल सेट करने के लिए बीट्स गिनते भी हैं। अगर स्वर बहुत दूर चले जाएँ, तो बीट्स गिनने के लिए बहुत तेज़ हो जाती हैं और एक खुरदरी, भिनभिनाती आवाज़ बन जाती हैं।

• 440 + 442 Hzहर सेकंड दो बीट्स।
• 440 + 445 Hzहर सेकंड पाँच बीट्स: ज़्यादा तेज़ “वूँ-वूँ”।
• ट्यून में लानादूसरा स्वर 440 Hz के क़रीब आता है, जब तक बीट्स रुक न जाएँ।

आज़माइए: दो वाद्यों पर एक ही स्वर बजाइए, या किसी लंबे खिंचे स्वर के साथ गाइए, और बीट्स सुनिए। धीरे-धीरे ठीक कीजिए, जब तक वे धीमी होकर ग़ायब न हो जाएँ।

और खोजते रहिए

• स्वरों के नामसंगीत में सिर्फ़ सात अक्षर-नाम हैं, जो हफ़्ते के दिनों की तरह बार-बार दोहराए जाते हैं। इन्हें पियानो पर ढूँढ़ें और जानें कि शार्प और फ़्लैट का क्या मतलब है।
• इंटरवलइंटरवल दो स्वरों के बीच की दूरी है, जैसे सीढ़ी पर खड़े दो लोगों के बीच की सीढ़ियाँ गिनना। हर इंटरवल सुनें और उसे गिनना सीखें।
• स्केलस्केल स्वरों का एक समूह है जो कदम-दर-कदम चढ़ता है, एक आसान नुस्ख़े से बना। कोई भी शुरुआती स्वर चुनें और मेजर, माइनर, पेंटाटोनिक, ब्लूज़ और बहुत कुछ सुनें।