צבע

מה ההבדל בין הצליל של צ'לו והצליל של קלרניט ? איך אנחנו מבדילים בין שני זמרים השרים את אותו השיר ? למה מתכוונים כשאומרים על כינורות מסויימים (כמו סטראדיואריוס המפורסם) שיש להם צליל "עמוק" יותר, טוב יותר ?
ההבדל בין הצלילים הוא לא בהכרח הגובה, למשל אם שני אנשים ישירו בדיוק אותו גובה עדיין נדע להבדיל בינהם. הוא גם לא בהכרח העוצמה – למשל, צלו וקלרניט יכולים לנגן בדיוק אותו תו, ובאותה העוצמה ועדיין נדע להבדיל בינהם. את ההבדל הזה אנחנו מכנים, הצבע של הצליל.

את המונח הזה של צבע הרבה יותר קל להגדיר בצורה אינטואיטיבית, מאשר לתת לו הגדרה פיזיקלית, אקוסטית. (כלומר לתת לו הגדרה שקל לשחזר אותה באמצעות מחשב). בין המרכיבים של הצבע ניתן לזהות שני מרכיבים עיקריים: ספקטרום – הסכום של גלים פשוטים יותר (לרוב גלי סינוס), המהווים את מה שאנו מזהים כצליל יחודי. מעטפת – חלקי הצליל, התפרצות (attack), השארות (sustain) ודעיכה (decay). ראשית נתאר בקצרה את המעטפת, זהו מושג מורכב והוא משפיע על צבע הצליל בצורות שונות, אולם אנו ננסה לפשט אותו במקצת. המעטפת מתארת פחות או יותר את השתנות האמפליטודה של הצליל לאורך זמן.

לחץ על התו כדי לצפות בהדגמה של מעטפת הצליל של גיטרה: 

כאשר ההתפרצות (attack) היא הרגע שבו מתחיל הצליל, האויר הופך ממצב של רגיעה למצב של תנועה, ובו מרוכזת הכי הרבה אנרגיה. בשלב ההשארות הצליל פחות או יותר שומר על רמת האנרגיה שלו, ובדעיכה הוא מאבד אותה. כמובן שלצלילים שונים יש מעטפת שונה. צליל של קסילופון לרוב יהיה בעל התפרצות חזקה, כמעט ללא השארות ועם דעיכה מהירה. לעומת זאת צ'לו עשוי להחזיק צליל ארוך עם השארות ארוכה.
היות ובחלק ההתפרצות של הצליל מרוכז מירב האנרגיה שלו, אין זה מפתיע שבשלב זה אנו מזהים את הצבע של הכלי בצורה הכי ברורה.  

חליל               חליל בלי התפרצות
פסנתר            פסנתר בלי התפרצות
טרומבון           טרומבון בלי התפרצות
כינור               כינור בלי התפרצות

הספקטרום מוגדר כחלוקת האנרגיה של הצליל על תדירויות מסוימות. על מנת להבין זאת יותר לעומק, נחזור אל גלי הסינוס המוכרים והטובים. גל הסינוס, הוא למעשה היחידה הבסיסית של הגלים, הוא הגל הפשוט ביותר. בטבע קשה למצוא גלים כה פשוטים, הדוגמה הקרובה ביותר לכך היא דוגמה של מפתח כיוון, המפיק גל המאוד דומה לגל הסינוס כאשר מקישים עליו.

גלים בעלי צורה מחזורית מורכבת יותר (למשל גל משולש, גל מרובע, או גל בצורה אחרת) ניתן למעשה ליצג על ידי חיבור של גלי סינוס זה לזה. כאשר אנו שומעים גל מורכב, כמו גל הקול הנוצר מהגיטרה שזה עתה שמענו, זה דומה להרכבה של מספר גלי סינוס, זה על גבי זה, שלכל אחד מהם תדירות משלו. כלומר האנרגיה של הגל המרכזי (הגל בעל התדירות המרכזית) מתחלקת על פני מספר תדירויות משנה (התדירויות של הסינוסים המרכיבים אותו).

שיטת האנליזה של פיזור האנרגיה על תדירויות שונות, נקראת אנליזת פוריה, ואנו נעסוק בה בהרחבה בפרק של ממלכת התדר, לעת עתה מספיק להבין שלפיזור זה יש השפעה גדולה על הצבע של הצליל, וכאשר אנו יוצרים צלילים חדשים באמצעות המחשב, כדאי לקחת זאת בחשבון.