ശബ്ദശാസ്ത്രം

മനുഷ്യന് കേൾക്കാൻ സാധിക്കുന്നതും സാധിക്കാത്തതുമായ ശബ്ദങ്ങളെ കുറിച്ചും വിവിധ മാദ്ധ്യമങ്ങളിലൂടെയുള്ള ശബ്ദത്തിന്റെ സഞ്ചാരത്തെക്കുറിച്ചും പഠിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്ത്രശാഖയാണ് ശബ്ദശാസ്ത്രം (ഇംഗ്ലീഷ്: Acoustics). ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനം (production), പ്രേഷണം (transmission), സ്വീകരണം (reception), പ്രഭാവം, പ്രയോഗം എന്നിവയെ കുറിച്ച് ഈ ശാഖ പഠനം നടത്തുന്നു.

ഒരു അനക്കോയിക് ചേമ്പറിലെ കൃത്രിമ ഓമ്‌നി-ദിശാസൂചന ശബ്‌ദ ഉറവിടം

മാദ്ധ്യമങ്ങളിലുണ്ടാകുന്ന മർദ്ദ വ്യതിയാനങ്ങളിലൂടെയാണ് ശബ്ദം സഞ്ചരിക്കുന്നത്. ശബ്ദത്തിന്റെ സൃഷ്ടി, വ്യാപനം, സ്വാധീനം, മറ്റു വസ്തുക്കളുമായുള്ള പരസ്പരപ്രവർത്തനം എന്നീ വിഷയങ്ങളെ കുറിച്ച് ശബ്ദശാസ്ത്രം അപഗ്രഥനം ചെയ്യുന്നു. വസ്തുക്കളെ നശിപ്പിക്കാതെ പരീക്ഷണം നടത്തുന്നതിനും രോഗനിർണയത്തിനും ശബ്ദശാസ്ത്രം സഹായിക്കുന്നു.

തുടക്കത്തിൽ, മനുഷ്യനു ശ്രവണക്ഷമമായ ശബ്ദങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വിഷയങ്ങളുടെ പഠനം എന്ന നിലയ്ക്ക് അക്കൌസ്റ്റിക്സ് (ധ്വാനികം) സീമിതമായിരുന്നു. എന്നാൽ ആധുനിക അക്കൌസ്റ്റിക്സ്, മനുഷ്യന്റെ ഐന്ദ്രിക വ്യവഹാരവുമായി യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലാത്ത ശബ്ദങ്ങളും വിഷയമാക്കുന്നുണ്ട്. 20 ഹെർട്സിനും 20,000 ഹെർട്സിനും മധ്യേ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ മാത്രമെ മനുഷ്യനു ശ്രവണക്ഷമമാകുകയുള്ളു. ഇതിനുതാഴെ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദങ്ങളെ ഇൻഫ്രാസോണിക(infrasonic)മെന്നും (ഉദാ. ഭൂചലനങ്ങൾ) ഉയർന്ന ആവൃത്തിയുള്ളവയെ അൾട്രാസോണിക(ultrasonic)മെന്നും പറയുന്നു.

ശബ്ദശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചരിത്രം

പഴയ ഗ്രീക്ക് നാടകശാല ‍

ക്രി.മു. മൂന്നാം സഹസ്രാബ്ദത്തിൽ ചൈനക്കാരാണ് ശബ്ദശാസ്ത്രത്തെ കുറിച്ച് ആദ്യം പഠനം നടത്തിയത്. ഈ പഠനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ക്യൂൻ‍ എന്ന ഉപകരണവും അവർ നിർമ്മിച്ചു.

ഏറ്റവും പഴക്കംചെന്ന ഭൗതികശാസ്ത്രങ്ങളിലൊന്നായ അക്കൗസ്റ്റിക്സിന്റെ വേരുകൾ ഗ്രീക് സംസ്ക്കാരത്തിലും ആഴ്ന്നിറങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. കേൾവിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട എന്ന അർഥം വരുന്ന ഗ്രീക് പദമായ അക്കൗസ്റ്റിക്കോസിൽ (akoustikos) നിന്നാണ് അക്കൗസ്റ്റിക്സ് എന്ന പദം നിഷ്പന്നമായിട്ടുള്ളത്. അക്കൗസ്റ്റിക്സിനെ കുറിച്ച് പ്രാചീന ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കും വാസ്തുശില്പികൾക്കും ഉണ്ടായിരുന്ന ജ്ഞാനത്തിനു തെളിവാണ് ഗ്രീക്-റോമൻ ആംഫിതിയെറ്ററുകൾ.

ക്രി.മു. നാലാം ശതകത്തിൽ ഗ്രീക്ക് വാസ്തുകാരനായ പോളിക്ലീറ്റോസ് ദ ജുനിയർ ശബ്ദശാസ്ത്ര സങ്കേതങ്ങളെ ഉപയോഗിച്ച് എപ്പിദാവ്റസിൽ 14000 പേർക്കിരിക്കാവുന്ന ഒരു നാടകശാല നിർമ്മിച്ചു. വേദിയിലുണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദം ഉച്ചഭാഷിണിയുടെ സഹായം ഇല്ലാതെ ഏറ്റവും പിൻനിരയിലുള്ളവർക്ക് പോലും വ്യക്തമായി കേൾക്കാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നു. ചുണ്ണാമ്പ് കല്ലു കൊണ്ടാണ് ഇതിന്റെ ഇരിപ്പിടങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഇരിപ്പിടത്തിലെ ചുളിവുകളും മടക്കുകളും ചെറിയ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദത്തെ തടഞ്ഞ് നിർത്തുന്നു. അതേസമയം ചുണ്ണാമ്പ് കല്ല് കൂടുതൽ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് കലാകാരന്റെ ശബ്ദം മാത്രം കേള്വിക്കാരനിൽ എത്തുന്നതിന് സഹായിക്കുന്നു. എപ്പിദാവ്റസിലുള്ള ഈ നാടകശാലയുടെ രഹസ്യം 2007 ലാണ് കണ്ടെത്തിയത്.

കാറിലെ സൈലൻസർ ‍

വ്യത്യസ്ത ശബ്ദവീചികൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി സംഗീതം സൃഷ്ടിക്കുവാൻ അനേകം നൂറ്റാണ്ടുകൾക്ക് മുൻപുതന്നെ സാധിച്ചിരുന്നു. ബി.സി. 6-ം ശതകത്തിൽ ജീവിച്ചിരുന്ന പൈതഗോറസ് വികസിപ്പിച്ച സംഗീത സ്കെയിൽ ഏറെ പ്രശസ്തമാണ്.

പൈതഗോറസ് ചരടിന്റെ നീളത്തെയും സ്വരൈക്യങ്ങളെയും കുറിച്ച് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ വിശദീകരണാം നൽകി. റോമൻ വാസ്തുകാരനായ വിട്രൂവിയസ് നാടകശാലയിലെ പ്രതിധ്വനിയെയും ശബ്ദക്രമീകരണങ്ങളെ കുറിച്ചും പുസ്തകമെഴുതി. ഗലീലി ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ ദോലന നിരക്കും സ്വരാരോഹണവും തമ്മിൽ ബന്ധപ്പെടുത്തി പഠനം നടത്തി. ഐസക് ന്യൂട്ടനാണ് ശബ്ദ തരംഗങ്ങളുടെ സൈദ്ധാന്തിക വേഗത കണ്ടെത്തിയത്. ലീയൊൺർദ് യൂളർ ശബ്ദത്തിന്റെ തരംഗ സമവാക്യം ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചു.

മധ്യകാലത്ത് മറ്റു ശാസ്ത്രശാഖകളെപ്പോലെ വളർച്ച മുരടിച്ചുപോയ അക്കൗസ്റ്റിക്സും നവോത്ഥാനത്തോടെ പുത്തനുണർവു നേടി.

പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിൽ ശബ്ദശാസ്ത്രം വളരെയധികം പുരോഗമിച്ചു. ശബ്ദത്തിന്റെ തരംഗ സമവാക്യം കണ്ടെത്തിയതും ഗണിതശാസ്ത്രത്തിനുണ്ടായ പുരോഗതിയും ഇതിന്റെ വളർച്ചയെ സഹായിച്ചു. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ ശബ്ദശാസ്ത്രത്തിന്റെ ധാരാളം ഉപയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തി. വെള്ളത്തിനടിയിലുള്ള അന്തർവാഹിനികളെ കണ്ടെത്തുന്നതിനും ശബ്ദമലിനീകരണം കുറക്കുന്നതിനുമുള്ള സങ്കേതങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയത് ഇക്കാലത്താണ്.

അടിസ്ഥാന അക്കൗസ്റ്റിക്സ്

ശബ്ദത്തിന്റെ ഉത്പാദനം, പ്രേഷണം, നിർണയനം എന്നിവയാണ് അടിസ്ഥാന അക്കൗസ്റ്റിക്സിന്റെ മൂന്നു ശാഖകൾ.

ശബ്ദ ഉത്പാദനം.

സന്തുലിതാവസ്ഥയിലിരിക്കുന്ന ഒരു ഇലാസ്തിക മാധ്യമത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന കമ്പനമാണ് ശബ്ദത്തിന്റെ ഉറവിടമായി വർത്തിക്കുന്നത്. മനുഷ്യരും മൃഗങ്ങളും ഉണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങൾ ഇത്തരത്തിലാണ് പുറപ്പെടുന്നത്. ഖര പ്രതലങ്ങളിൽ തട്ടിയും മുട്ടിയും (താളവാദ്യങ്ങൾ, തന്ത്രിവാദ്യങ്ങൾ) ഉണ്ടാകുന്ന ശബ്ദങ്ങളും വായു പ്രവാഹത്തിലും അന്തർജലീയ സ്ഫോടനങ്ങളിലും ഉണ്ടാകുന്ന ശബ്ദങ്ങളും മറ്റുദാഹരണങ്ങളാണ്.

ആവൃത്തി(frequency)യും തീവ്രത (intensity)യും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കുവാൻ കഴിയുന്ന ശബ്ദസ്രോതസ്സുകളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിലൂടെയാണ് ഒരു ശാസ്ത്രവും സാങ്കേതികവിദ്യയും എന്ന നിലയ്ക്ക് അക്കൌസ്റ്റിക്സ് വികാസം പ്രാപിച്ചത്. ഏതു രൂപത്തിലുള്ള ഊർജ്ജത്തേയും ശബ്ദോർജമാക്കി മാറ്റുവാനും മറിച്ച് ശബ്ദോർജത്തെ മറ്റു ഊർജരൂപങ്ങളാക്കുവാനും സാധിക്കുന്ന അക്കൌസ്റ്റിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകളാണ് ഇവയിൽ ഏറ്റവും പ്രധാനം. ഉച്ചഭാഷിണികൾ (loud speakers) വൈദ്യുതോർജത്തെ ശബ്ദമായും മൈക്രോഫോണുകൾ ശബ്ദത്തെ വൈദ്യുതോർജമായും മാറ്റുന്നു.

പീസോ ഇലക്ട്രിക്, മാഗ്നറ്റോസ്ട്രിക്റ്റീവ് (കാന്തമാകുമ്പോൾ പരിമാണ വ്യതിയാനം വരുന്ന പദാർഥങ്ങൾ ഉദാ. നിക്കൽ) ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകൾ ശാസ്ത്രീയവും വ്യാവസായികവുമായ ആവശ്യങ്ങൾക്ക് വ്യാപകമായി പ്രയോജനപ്പെടുത്തി വരുന്നുണ്ട്. വൈദ്യുതേതര അക്കൗസ്റ്റിക് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറുകൾക്ക് ഉദാഹരണമാണ് 'സൈറൻ'. ദ്രാവകപ്രവാഹം തടസ്സപ്പെടുത്തിയാണ് ഇതിൽ ശബ്ദമുത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.

ശബ്ദ പ്രേഷണം

തരംഗങ്ങളായാണ് ശബ്ദം പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. ശബ്ദതരംഗത്തിനു സഞ്ചരിക്കുവാൻ ഒരു മാധ്യമം കൂടിയേ തീരു. ഒരു ഇലാസ്തിക മാധ്യമത്തിൽ മർദത്തിനോ സാന്ദ്രതയ്ക്കോ സമതുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനം ഉളവാക്കുന്ന സങ്കോച-വികാസതരംഗങ്ങളായാണ് മിക്കവാറും ശബ്ദം പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. പ്രേഷണ ആവേഗം മാധ്യമത്തിന്റെയും തരംഗത്തിന്റെയും സ്വഭാവം, താപനില തുടങ്ങിയവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. നിശ്ചല അന്തരീക്ഷത്തിൽ, മാനകമർദത്തിലും 0^oC ലും ശബ്ദത്തിന്റെ വേഗത 331.45 സെ.മീ. ആണ്.

സ്രോതസ്സിൽ നിന്നുള്ള ദൂരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ശബ്ദത്തിന്റെ തീവ്രത കുറയുന്നു. ശബ്ദോർജം ചുറ്റുപാടും വ്യാപിക്കുന്നതു (spreading) മൂലവും മാധ്യമം അവശോഷണം ചെയ്യുന്നത് (absorption) മൂലവും ആണ് ശബ്ദത്തിനു ക്ഷീണം (atenuation) സംഭവിക്കുന്നത്. ശബ്ദതരംഗത്തെ വീതികുറഞ്ഞ പാതയിലൂടെ കടത്തിവിടുകവഴി വ്യാപനം കുറയ്ക്കാനാവും. ഘർഷണംവഴി ശബ്ദോർജം താപോർജമായി മാറ്റപ്പെടുന്നു. ഖരങ്ങളെയപേക്ഷിച്ച് വായുവിലും ദ്രാവകത്തിലുമാണ് ശബ്ദത്തിന് ഘർഷണം വഴി കൂടുതൽ ക്ഷീണം സംഭവിക്കുന്നത്. സാധാരണ താപമർദ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ശബ്ദതരംഗത്തിനു ഉരുക്കിലുണ്ടാകുന്ന ക്ഷീണത്തിന്റെ നൂറു മടങ്ങു കൂടുതൽ ക്ഷീണം വായുവിലുണ്ടാകുന്നു. ആവൃത്തി കൂടുന്നതനുസരിച്ച് സാധാരണഗതിയിൽ ശബ്ദാവശോഷണം കൂടുന്നു, എന്നാൽ ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിൽപോലും അവശോഷണം തീരെ കുറഞ്ഞ പദാർഥമായതിനാൽ ക്വാർട്സിനു പല വ്യാവസായിക പ്രയോഗങ്ങളുമുണ്ട്.

ശബ്ദ നിർണയനം

അനുയോജ്യമായ ഒരു ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറിൽ പതിക്കുമ്പോഴാണ് ശബ്ദനിർണയനം സാധ്യമാകുന്നത്. മനുഷ്യരിൽ ചെവിയാണ് ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറായി വർത്തിക്കുന്നത്. തീവ്രത വളരെ കുറഞ്ഞ (10^-16w/cm²) ശബ്ദത്തോടുപോലും സംവേദനക്ഷമമായ ഒരു ട്രാൻസ്ഡ്യൂസറാണ് മനുഷ്യകർണം. മർദ-വൈദ്യുത (piezo electric) പ്രഭാവംമൂലം പ്രവർത്തിക്കുന്ന മൈക്രോഫോണുകളാണ് അക്കൌസ്റ്റിക്സിൽ ഏറെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി വരുന്നത്.

അക്കൗസ്റ്റിക്സിന്റെ പ്രധാന ശാഖകൾ

വാസ്തു ധ്വാനികം അഥവാ കെട്ടിടങ്ങളിലെ ശബ്ദശാസ്ത്രം

മുറികളീൽ ശബ്ദത്തിന്റെ പ്രതികരണം ‍

അടഞ്ഞ മുറികൾക്കുള്ളിൽ, ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളെയും വിവിധ ആവശ്യങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമായവിധത്തിൽ മുറിക്കുള്ളിൽ ശബ്ദസാഹചര്യം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുവേണ്ട നിർണായക ഘടകങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളാണ് ആർക്കിടെക്ചറൽ അക്കൗസ്റ്റിക്സ് എന്ന ഈ ശാഖയിൽ പ്രധാനമായും ഉൾപ്പെടുന്നത്.

ശബ്ദത്തെ നിയന്ത്രിച്ച് ശ്രവണം കൂടുതൽ വ്യക്തവും ആസ്വാദ്യവും ആക്കുന്നതിനാണ് കെട്ടിടങ്ങളിലെ ശബ്ദശാസ്ത്രം ലക്ഷ്യം വെക്കുന്നത്. ഇതിൽ മനുഷ്യ ശ്രവണത്തിന്റെ പ്രത്യേകതൾക്ക് വളരെ പ്രാധാന്യം ഉണ്ട്. സിനിമാശാലകൾ, നാടകശാലകൾ, വിദ്യഭ്യാസസ്ഥാപനങ്ങൾ, ആരാധനാലയങ്ങൾ തുടങ്ങിയ കെട്ടിടങ്ങൾ രൂപകല്പന ചെയ്യുന്നതിന് ശബ്ദശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഈ ശാഖ സഹായിക്കുന്നു.

ഈ ശാഖക്ക് ശക്തമായ ഒരു ശാസ്ത്രീയാടിത്തറ ഉണ്ടാക്കിയത് വാലസ് സബൈൻ (Wallace Savine) എന്ന ഭൂഗണിത ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. ഒരു മുറിയുടെ ധ്വാനികമായ അനുയോജ്യത നിർണയിക്കുന്ന ഘടകം മുറിയുടെ അനുരണന കാലം (reverberation time) ആണ് എന്ന് സബൈൻ കണ്ടെത്തി. അനുരണനകാലം കണ്ടെത്താനും പ്രവചിക്കാനും സാധിക്കുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രീയ തത്ത്വവും ഇദ്ദേഹം വികസിപ്പിച്ചു. തുറസ്സായ സ്ഥലങ്ങളെ അനന്തമായ ഒരു മാധ്യമമായി കണക്കാക്കാം. അതുകൊണ്ട് ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ പ്രഭവസ്ഥാനത്തുനിന്ന് അകന്നകന്നു പോകുന്നതല്ലാതെ തിരിച്ചുവരുന്നില്ല. എന്നാൽ ഒരു മുറിക്കുള്ളിലാകട്ടെ ഭിത്തികളിലും മേൽത്തട്ടിലും തട്ടി പലവട്ടം പ്രതിധ്വനിക്കുന്നതിനാൽ ശബ്ദം മുറിക്കുള്ളിൽ തങ്ങിനില്ക്കുന്നു. സ്രോതസ്സിൽ നിന്നുള്ള ശബ്ദം നിലച്ചുകഴിഞ്ഞും നിലനിൽക്കുന്ന ശബ്ദത്തിന്റെ തീവ്രത അറുപത് ഡെസിബെൽ കുറയുവാൻ വേണ്ട സമയത്തെയാണ് അനുരണന സമയം എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. അനുരണനകാലം (RT) ഹാളിന്റെ വ്യാപ്തത്തെ(V)യും ഭിത്തികളുടെയും മേൽത്തട്ടിന്റെയും ഹാളിലെ മറ്റു വസ്തുക്കളുടെയും ശബ്ദാവശോഷണക്ഷമത(A)യെയും ആശ്രയിക്കുന്നു എന്ന് സബൈൻ തിയറം (Sabine's theorem) പറയുന്നു. അവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധമാണ്: .RT=0.5v/A

അനുരണനകാലം വളരെ കൂടുതലോ കുറവോ ആകാൻ പാടില്ല. അപ്പോൾ സംസാരിക്കുമ്പോൾ ഒരു വാക്കിന്റെ തീവ്രത കുറയുന്നതിന് മുൻപുതന്നെ അടുത്ത വാക്ക് പുറപ്പെടുകയും സംഭാഷണം അവ്യക്തമാകുകയും ചെയ്യും. എന്നാൽ ഈ സമയം തീരെ കുറവാണെങ്കിൽ ദുർബലങ്ങളായ ശബ്ദങ്ങൾ ശ്രവ്യസാധ്യമല്ലാതാവുകയും സംഗീതത്തിന്റെയും മറ്റും ശബ്ദസുഖം നഷ്ടപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ഹാളിന്റെ വ്യാപ്തം കുറച്ചോ അവശോഷണം കൂട്ടിയോ അനുരണന സമയം കുറയ്ക്കാവുന്നതാണ് എന്ന് സബൈൻ സമീകരണത്തിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാം. ആഡിറ്റോറിയത്തിന്റെ മേൽത്തട്ട് താഴ്ത്തി വ്യാപ്തം കുറയ്ക്കാവുന്നതാണ്. അനുരണന കാലവും വ്യാപ്തവും നിശ്ചയിച്ചു കഴിഞ്ഞാൽ ആകെ വേണ്ട അവശോഷണം നിർണയിക്കാം. ഇതനുസരിച്ച് ഭിത്തികളിൽ അവശോഷകങ്ങൾ പതിക്കുകയോ അവശോഷണാങ്കം കൂടുതലുള്ള വസ്തുക്കൾ മുറിയിൽ നിരത്തുകയോ ചെയ്യാം. മനുഷ്യന്റെ അവശോഷണാങ്കം വളരെ കൂടുതലാണ്. ഇക്കാരണത്താൽ ശ്രോതാക്കളുടെ എണ്ണം അനുസരിച്ച് ഹാളിൽ അവശോഷണം കൂടുകയോ കുറയുകയോ ചെയ്യാം.

ഒരു ആഡിറ്റോറിയത്തിനുണ്ടായിരിക്കേണ്ട മറ്റൊരു പ്രധാന ഗുണമാണ് ഉച്ചത (amplitude). ഇതിനു ശബ്ദം പ്രതിധ്വനിക്കേണ്ടതാവശ്യമാണ്. പ്രതിധ്വനിക്കുന്ന ശബ്ദത്തിന്റെ ഉച്ചത നേരിട്ടുള്ള ശബ്ദത്തെയപേക്ഷിച്ച് കൂടുതലാകുമ്പോഴാണ്

ശബ്ദത്തിനു പൂർണത (fullness) ലഭിക്കുന്നത്. എന്നാൽ വ്യക്തത കൈവരിക്കാനാകട്ടെ പ്രതിധ്വനിയുടെ ഉച്ചത കുറവായിരിക്കുകയും വേണം. കൂടിയ അനുരണനകാലം പൂർണതയ്ക്കും കുറഞ്ഞ അനുരണനകാലം വ്യക്തതയ്ക്കും കാരണമാകുന്നു. സംഗീത-സിനിമ പ്രദർശനങ്ങൾക്ക് ശബ്ദത്തിനു പൂർണത വേണ്ടപ്പോൾ പ്രസംഗത്തിനും സംഭാഷണങ്ങൾക്കും വ്യക്തതയാണ് കൂടുതൽ ആവശ്യം.

ആഡിറ്റോറിയത്തിനുള്ളിൽ ബാഹ്യശബ്ദങ്ങളുടെ ഉപദ്രവം തടയേണ്ടതനിവാര്യമാണ്. ചെറിയ വിടവുകൾ പോലും അതിൽ പതിക്കുന്ന ശബ്ദത്തിന്റെ 90 ശ.മാ.-വും കടത്തിവിടാറുണ്ട്. ഇടയ്ക്ക് വായു നില്ക്കുന്ന ഇരട്ട ഭിത്തികൾ ബാഹ്യശബ്ദത്തെ പ്രതിരോധിക്കുവാൻ ഫലപ്രദമാണ്.

കെട്ടിടങ്ങളുടെ രൂപകല്പനയിൽ ശ്രദ്ധിക്കേണ്ട കാര്യങ്ങൾ താഴെ പറയുന്നതാണ്

• നേരിട്ടുള്ള ശബ്ദവും മൊത്തം ശബ്ദവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം
• ശബ്ദത്തിന്റെ പ്രതിഫലന ദിശയും അളവും
• മാറ്റൊലിയുടെ സമയവും അന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള വിതരണവും

കെട്ടിടങ്ങന്റെ ശബ്ദശാസ്ത്രപരമായ പ്രത്യേകതകൾ ആവശ്യങ്ങൾക്ക് അനുസരിച്ച് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കും

• ശബ്ദലേഖനം നടത്തുന്ന കലാശാലകളിൽ നേരിട്ടുള്ള ശബ്ദം മാത്രം രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. ഇത്തരം കെട്ടിടങ്ങൾക്ക് മാറ്റൊലി സമയം പരമാവധി കുറഞ്ഞിരിക്കണം.
• അദ്ധ്യാപന സ്ഥലങ്ങളിൽ അദ്ധ്യാപകനെ വ്യക്തമായി ശ്രവിക്കുന്നതിന് നേരിട്ടുള്ള ശബ്ദത്തിന്റെ അനുപാതം മറ്റു ശബ്ദങ്ങളെക്കാൾ ഉയർന്നിരിക്കണം. ഇത്തരം കെട്ടിടങ്ങൾക്ക് മാറ്റൊലി സമയം ഒരു നിമിഷത്തെക്കാൾ താഴെ ആയിരിക്കണം.
• സംഗീതകച്ചേരി നടത്തുന്ന പ്രേക്ഷകമണ്ഡപങ്ങളിൽ നേരിട്ടുള്ള ശബ്ദവും പ്രതിഫലന ശബ്ദവും സമതുലിതമായിരിക്കണം. പ്രതിഫലന ശബ്ദം അന്തരീക്ഷത്തിൽ സമീകൃതമായി വ്യാപിക്കണം. ഇത്തരം കെട്ടിടങ്ങൾക്ക് മാറ്റൊലി സമയം രണ്ട് നിമിഷം വരെ ആകാം.

ചില കെട്ടിടങ്ങൾ ധാരാളം ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരുമ്പോൾ അതിന്റെ ശബ്ദശാസ്ത്രപ്രത്യേകതകൾക്ക് രൂപമാറ്റം വരുത്തേണ്ടിവരും. കട്ടിയുള്ള തിരശ്ശീല കെട്ടിയോ അല്ലെങ്കിൽ ഉച്ചഭാഷിണിയുടെ സ്ഥാനം മാറ്റിയോ ശബ്ദശാസ്ത്രപ്രത്യേകതകൾക്ക് രൂപമാറ്റം വരുത്താം.

എയ്റോ അക്കൗസ്റ്റിക്സ്

വായുഗതിക ശബ്ദങ്ങളെ സംബന്ധിക്കുന്ന ശാഖയാണിത്. ദ്രാവക പ്രവാഹവും ഒരു ഖര പ്രതലവും തമ്മിലോ രണ്ടു പ്രവാഹങ്ങൾ തമ്മിലോ പരസ്പര പ്രവർത്തനമുണ്ടാകുമ്പോഴാണ് വായുഗതിക ശബ്ദങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത്. വ്യോമയാന വിദ്യയിൽ ഇതിനു പ്രത്യേക സാംഗത്യമുണ്ട്. പായുന്ന ജെറ്റ് വിമാനങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ പഠനവും ശബ്ദത്തിന്റെ വേഗതയിൽ ചരിക്കുന്ന ആഘാത തരംഗങ്ങ(sonic boom)ളുടെ പഠനവും മറ്റും ഉദാഹരണമാണ്.

എൻജിനീയറിങ് അക്കൗസ്റ്റിക്സ്

മൈക്രോഫോൺ, ഉച്ചഭാഷിണി, ശബ്ദലേഖി, ഗ്രാമഫോൺ തുടങ്ങിയ ശബ്ദ ഉത്പാദന,നിർണയന ഉപകരണങ്ങളുടെ പഠനം,സംവിധാനം,നിർമ്മാണം മുതലായവ ഉൾ പ്പെടുന്നു.വൈദ്യുതിയുപയോഗിച്ചുള്ള ശബ്ദപഠനങ്ങളെല്ലാം ഈ വകുപ്പിൽ പ്പെടുന്നു

പാരിസ്ഥിതിക ധ്വാനികം

മനുഷ്യനു ബുദ്ധിമുട്ടുളവാക്കുന്ന വിധത്തിൽ ചുറ്റുപാടും ഉണ്ടാകുന്ന ഒച്ചകൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള സംവിധാനങ്ങളെ കുറിച്ചുള്ള പഠനം. ഫാക്ടറികൾ, നിർമ്മാണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്കുപയോഗിക്കുന്ന യന്ത്രങ്ങൾ, വാഹനങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ നഗരങ്ങളിൽ ശബ്ദ മലിനീകരണം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. യന്ത്രങ്ങളിൽ ശബ്ദാവശോഷണ ക്ഷമതയുള്ള ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചും ചലനക്ഷമമായ യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെ ശ്രദ്ധാപൂർവമായ രൂപകല്പന വഴിയും ശബ്ദമലിനീകരണം നിയന്ത്രണ വിധേയമാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഈ ശാഖയുടെ മുഖ്യ വിഷയമാണ്.

അന്തർജലീയ ധ്വാനികം

ജലത്തിലൂടെയുള്ള ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ പ്രേഷണത്തെ സംബന്ധിക്കുന്ന പഠനം. ശബ്ദപ്രേഷണത്തിനു വളരെ അനുയോജ്യമായ ഒരു മാധ്യമമാണ് ജലം. വായുവിനെക്കാൾ അഞ്ചിരട്ടി വേഗത്തിലാണ് ശബ്ദം ജലത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നത്. ജലത്തിന്റെ ലവണത, താപനില, ആഴം എന്നിവ ശബ്ദത്തിന്റെ വേഗത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളാണ്. ഹൈഡ്രോഫോൺ ഉപയോഗിച്ചാണ് അന്തർജലീയ ശബ്ദങ്ങൾ നിർണയിക്കുന്നത്. ഭൂചലനങ്ങൾ, ജലോപരിതലത്തിലെ വാതങ്ങൾ, മഞ്ഞുകട്ടകളുടെ വേർപെടൽ, സമുദ്രജീവികൾ എന്നിവയാണ് നൈസർഗിക അന്തർജലീയ ശബ്ദസ്രോതസ്സുകൾ. കപ്പലുകളും അന്തർവാഹിനികളും കൂടാതെ ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള നാവിക പ്രവർത്തനങ്ങൾ, സമുദ്ര ഖനനം തുടങ്ങിയവയും ജലത്തിനുള്ളിലെ കൃത്രിമ ശബ്ദസ്രോതസ്സുകളാണ്. ജലത്തിലെ ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ പഠനം ജലജീവികളുടെ സവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കാനും ജലയാനങ്ങളുടെ സ്ഥാനനിർണയത്തിനും മാർഗനിർദ്ദേശത്തിനും ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തി വരുന്നു.

സംഗീത ധ്വാനികം

സംഗീതത്തിന്റെ ഭൗതിക വശങ്ങൾ വിശദമാക്കുന്ന ധ്വാനിക ശാഖയാണിത്. ശബ്ദത്തെ സംഗീതമാക്കുന്നതെങ്ങനെയെന്നു ഈ പഠനശാഖയാണ് ഗവേഷണവിഷയമാക്കുന്നത്. സംഗീതോപകരണങ്ങളുടെ ശബ്ദം, മനുഷ്യശബ്ദം (സംഭാഷണവും ആലാപനവും) ഇവ ശ്രോതാവിലുളവാക്കുന്ന പ്രഭാവം, സംഗീതത്തിന്റെ കംപ്യൂട്ടർ വിശ്ലേഷണം, ആവൃത്തി വിശ്ലേഷണം, രൂപ വിശ്ലേഷണം, സംഗീത ശബ്ദങ്ങളുടെ സംശ്ലേഷണം തുടങ്ങിയവ ഈ ശാഖയുടെ പരിധിയിൽ പെടുന്നു.

മനോ ധ്വാനികം

ശബ്ദം ഉണർത്തുന്ന സംവേദനങ്ങളെ മനഃശാസ്ത്രപരമായി പഠിക്കുന്ന ശാഖയാണിത്.

ബയോ അക്കൗസ്റ്റിക്സ്

മൃഗങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം. ശബ്ദമുപയോഗിച്ചുള്ള ആശയ വിനിമയം, മൃഗങ്ങളിലെ ശബ്ദോത്പാദന അവയവങ്ങളുടെയും ശ്രവണേന്ദ്രിയങ്ങളുടെയും ഘടനയും പ്രവർത്തനവും, കൃത്രിമവും പ്രകൃതിജന്യവുമായ ശബ്ദങ്ങൾ മൃഗങ്ങളിലുളവാക്കുന്ന പ്രഭാവത്തിന്റെ ധ്വാനികപഥ നിർണയം മുതലായവയൊക്കെ ഈ ശാഖയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. സമീപകാലത്ത് പെരുമാറ്റ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ശ്രദ്ധയെ വളരെയധികം ആകർഷിച്ച ഒരു ശാഖയാണിത്. മൃഗങ്ങളുടെ സാമൂഹിക ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ ജന്തുശബ്ദങ്ങൾക്ക് നിർണായകമായ പങ്കുണ്ട് എന്ന് ഇവരുടെ പഠനങ്ങൾ വെളിവാക്കുന്നു. ജീവനം, ഇരതേടൽ, ഇണതേടൽ, പ്രതിരോധം തുടങ്ങിയവയ്ക്കൊക്കെ ജന്തുക്കൾ ശബ്ദത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നു. മൃഗങ്ങളുടെ ആശയവിനിമയ രീതിയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് സ്വഭാവശാസ്ത്രം (ethology) പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രം, നാഡീജീവശാസ്ത്രം എന്നീ രംഗങ്ങളിൽ പ്രയോജനപ്രദമാണ്.

ബയോ മെഡിക്കൽ അക്കൗസ്റ്റിക്സ്

രോഗനിർണയ-ചികിത്സാരംഗങ്ങളിൽ ശബ്ദത്തിന്റെ പ്രയോഗ സാധ്യതകൾ ആരായുന്ന പഠനശാഖയാണിത്. ചികിത്സാരംഗത്ത് അൾട്രാസോണികത്തിന്റെ സാധ്യതകൾ അനന്തമാണ്. തീവ്രതയേറിയ (high intensity) അൾട്രാസോണിക തരംഗങ്ങൾ കേന്ദ്രീകരിച്ചു (focussed) നടത്തുന്ന ചികിത്സകൾ (HIFU- High Intencity Focussed Ultrasound therapy) വൈദ്യശാസ്ത്രം കൈവരിച്ചിട്ടുള്ള ഒരു നൂതന നേട്ടമാണ്. ചികിത്സയ്ക്കായി അൾട്രാസോണിക തരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതുവഴി, എക്സറേ പോലുള്ള അയോണീകരണരശ്മികൾ (ionizing radiations) ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഉളവാക്കുന്ന കലകളുടെ അപചയം പോലുള്ള പാർശ്വഫലങ്ങൾ ഒഴിവാക്കാനാവും. അൾട്രാസോണികതരംഗങ്ങൾ യാന്ത്രിക കമ്പനങ്ങൾ (mechanical vibrations) ആകയാൽ ഒരു അയോണീകരണ വികിരണമല്ല. അൾട്രാസോണിക തരംഗങ്ങളുടെ ഈ ഗുണമാണ് ഇതിനെ ഗർഭനിർണയം പോലുള്ള സൂക്ഷ്മസംവേദന സാധ്യതയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ പ്രയോജനപ്രദമാക്കുന്നത്. സന്ധിവേദന, അർബുദം, ട്യൂമർ, രക്തസ്രാവം തുടങ്ങിയ രോഗങ്ങളുടെ ചികിത്സയ്ക്ക് അൾട്രാസോണിക തരംഗങ്ങൾ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.

അവലംബം

കടപ്പാട്: കേരള സർക്കാർ ഗ്നൂ സ്വതന്ത്ര പ്രസിദ്ധീകരണാനുമതി പ്രകാരം ഓൺലൈനിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച മലയാളം സർ‌വ്വവിജ്ഞാനകോശത്തിലെ അക്കൌസ്റ്റിക്സ്_(ധ്വാനികം) എന്ന ലേഖനത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം ഈ ലേഖനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. വിക്കിപീഡിയയിലേക്ക് പകർത്തിയതിന് ശേഷം പ്രസ്തുത ഉള്ളടക്കത്തിന് സാരമായ മാറ്റങ്ങൾ വന്നിട്ടുണ്ടാകാം.