إيقاع (أكوستيك)

في علم الصوتيات ، النبض هو نمط تداخل بين صوتين بترددات مختلفة قليلاً ، ويُدرك على أنه تغير دوري في مستوى الصوت ، ومعدل هذا التغير هو الفرق بين الترددين.

باستخدام آلات الضبط التي تُصدر نغمات متواصلة، يُمكن تمييز النبضات بسهولة. يُحدث ضبط نغمتين على نغمة واحدة تأثيرًا مميزًا: فعندما تكون النغمتان متقاربتين في الحدة ولكنهما ليستا متطابقتين، يُولّد الفرق في التردد النبضة. يتغير مستوى الصوت كما في التريمولو، بينما تتداخل الأصوات بالتناوب تداخلاً بناءً وهدّامًا. ومع اقتراب النغمتين تدريجيًا من التناغم، تتباطأ النبضة وقد تصبح بطيئة جدًا لدرجة يصعب معها إدراكها. وعندما تتباعد النغمتان، يبدأ تردد نبضاتهما بالاقتراب من نطاق إدراك الإنسان للحدة الصوتية، ^{[ 1 ]} فتبدأ النبضة بالظهور كنغمة موسيقية، وينتج عن ذلك نغمة مركبة .

تُعرف هذه الظاهرة بشكل أفضل في علم الصوتيات أو الموسيقى، على الرغم من أنه يمكن العثور عليها في أي نظام خطي:

"وفقًا لقانون التراكب ، يتم تراكب نغمتين تصدران في وقت واحد بطريقة بسيطة للغاية: يتم جمع سعاتهما". ^{[ 2 ]}

إذا تم رسم مخطط بياني لإظهار الدالة المقابلة للصوت الكلي لوترين ، يمكن ملاحظة أن القيم القصوى والدنيا لم تعد ثابتة (كما هو الحال عند عزف نغمة نقية)، ولكنها تتغير بمرور الوقت: عندما تكون الموجتان خارج الطور تقريبًا بمقدار 180 درجة ، فإن القيم القصوى لإحدى الموجتين تلغي القيم الدنيا للأخرى، بينما عندما تكونان متقاربتين في الطور، فإن قيمهما القصوى تتجمع، مما يزيد من مستوى الصوت المسموع.

يمكن إثبات (بمساعدة متطابقة مثلثية للمجموع إلى الضرب ) أن مجموع موجتين جيبيتين بسعة وحدة يمكن التعبير عنه كموجة حاملة بتردد ⁠ f ₁ + f ₂ / 2 ⁠ يتم تعديل سعتها بواسطة موجة غلاف بتردد ⁠ f ₁ - f ₂ / 2 ⁠ : ^{[ 3 ]}

${\displaystyle \cos(2\pi f_{1}t)+\cos(2\pi f_{2}t)}={2\;\underbrace {\cos \left(2\pi {\frac {f_{1}+f_{2}}{2}}t\right)} _{\text{carrier}}\;\underbrace {\cos \left(2\pi {\frac {f_{1}-f_{2}}{2}}t\right)} _{\text{envelope}}}$

بما أن كل نبضة ثانية في نمط التضمين معكوسة، فإن كل قمة تُستبدل بقاع والعكس صحيح. يُدرك أن للغلاف ترددًا يساوي ضعف تردد جيب التمام المُعدِّل، مما يعني أن تردد الخفقان المسموع (إذا كان ضمن النطاق المسموع) هو: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle f_{\text{beat}}=f_{1}-f_{2}\,.}$

النبضات أحادية الأذن هي تلك التي تتكون من نغمة واحدة فقط تنبض بشكل متقطع وفق نمط محدد. مع وجود نغمة واحدة فقط (مقارنة بنغمتين في النبضات ثنائية الأذن)، يسهل على الدماغ التكيف بشكل كبير، ولا حاجة لموازنة النغمات المنفصلة.

يتم دمج النبضات أحادية الأذن في صوت واحد قبل أن تصل فعليًا إلى الأذن البشرية، على عكس النبضات ثنائية الأذن التي يتم تشكيلها جزئيًا بواسطة الدماغ نفسه.

هذا يعني أنه يمكن استخدام النغمات أحادية الأذن بفعالية عبر سماعات الرأس أو مكبرات الصوت. كما يعني أيضًا أن من لا يملكون أذنين يمكنهم الاستماع إليها والاستفادة منها. - إيبوني ألارد ^{[ 5 ]}

النبضة ثنائية الأذن هي وهم سمعي يمكن أن يحدث عندما يتم تقديم موجتين جيبيتين بترددات مختلفة للمستمع بشكل ثنائي (واحدة في كل أذن).

على سبيل المثال، إذا تم تقديم نغمة  نقية بتردد 530 هرتز إلى الأذن اليمنى للشخص، بينما تم تقديم نغمة نقية بتردد 520 هرتز إلى الأذن اليسرى للشخص، فسوف يسمع المستمع دقات بمعدل 10 هرتز، تمامًا كما لو تم تقديم النغمتين بشكل أحادي، ولكن سيكون للدقات أيضًا عنصر من الحركة الجانبية.  

ينشأ إدراك النبضات الثنائية في التل السفلي للدماغ المتوسط ​​والمجمع الزيتوني العلوي لجذع الدماغ ، حيث يتم دمج الإشارات السمعية من كل أذن وتحفز نبضات كهربائية على طول المسارات العصبية عبر التكوين الشبكي وصولاً إلى الدماغ المتوسط ​​إلى المهاد والقشرة السمعية ومناطق قشرية أخرى. ^{[ 6 ]}

بحسب مراجعة منهجية نُشرت عام ٢٠٢٣، بحثت الدراسات بعض الآثار الإيجابية المزعومة في مجالات المعالجة المعرفية. دُرست حالات وجدانية مثل القلق، والمزاج، وإدراك الألم، والتأمل، والاسترخاء، وشرود الذهن، والإبداع، ولكن تبيّن أن التقنيات المستخدمة غير قابلة للمقارنة وأن النتائج غير حاسمة. من بين أربع عشرة دراسة تمت مراجعتها، أفادت خمس دراسات بنتائج تتوافق مع فرضية تزامن موجات الدماغ ، بينما أفادت ثماني دراسات بنتائج متناقضة، وأظهرَت دراسة واحدة نتائج مختلطة. يوصي الباحثون بتوحيد مناهج الدراسة في الدراسات المستقبلية لضمان مقارنة النتائج بشكل أكثر فعالية. ^{[ ٧ ]}

يستخدم الموسيقيون عادةً دقات التداخل بشكل موضوعي للتحقق من ضبط الآلات عند التناغم التام ، أو الخامسة المثالية ، أو غيرها من الفواصل التوافقية البسيطة. ^{[ 8 ]} يستخدم مُعدِّلو البيانو والأورغ طريقة تتضمن عدّ الدقات، بهدف الوصول إلى عدد معين لفاصل موسيقي محدد.

تحتوي العديد من آلات الأرغن الأنبوبية على مفاتيح "سيليست" التي تنتج دقات عن قصد من خلال وجود مجموعتين من الأنابيب غير متناغمتين قليلاً مع بعضهما البعض، مما ينتج عنه تأثير متموج.

كتب الملحن ألفين لوسير العديد من المقطوعات التي تتمحور حول التداخلات النغمية. أما الملحن الإيطالي جياكينتو سيلسي ، الذي يرتكز أسلوبه على التذبذبات الدقيقة للأصوات الموحدة، فقد استكشف على نطاق واسع التأثيرات النسيجية للتداخلات النغمية، لا سيما في أعماله المتأخرة مثل مقطوعتي الكمان المنفردتين Xnoybis (1964) و L'âme ailée / L'âme ouverte (1973)، اللتين تبرزان هذه التداخلات بشكل واضح (حيث تعامل سيلسي مع كل وتر من أوتار الكمان ودوّنه كجزء منفصل ليجعل مقطوعاته المنفردة أشبه برباعيات من وتر واحد، حيث قد تعزف أوتار الكمان المختلفة النوتة نفسها في وقت واحد مع تحولات دقيقة، مما يُنتج أنماط التداخل). وتعتمد موسيقى الملحن فيل نيبلوك بالكامل على الإيقاع الناتج عن الاختلافات الدقيقة. ^{[ 9 ]} ابتكر مهندس الحاسوب توسو بانكوفسكي طريقة تعتمد على التداخل السمعي لفحص المشاركين في الدراسات السمعية عبر الإنترنت فيما يتعلق باستخدام سماعات الرأس والسياق ثنائي الأذن (سواء كانت قنوات الاستريو مختلطة أو منفصلة تمامًا). ^{[ 10 ]}

يستخدم هواة الراديو مصطلحي "الضبط الصفري" أو "الضربة الصفرية" للضبط الدقيق لتردد الموجة الحاملة المطلوب عن طريق تقليل عدد ضربات التداخل يدويًا، ^{[ 11 ]} وهي نفس عملية الضبط التي يستخدمها الموسيقيون بشكل أساسي.

• الاستجابة الحسية الذاتية (ASMR)
• التناغم والتنافر
• ضبط آلات الجاملان
• هيتروداين
• نمط موير ، وهو شكل من أشكال التداخل المكاني الذي يولد ترددات جديدة.
• الموسيقى والنوم
• صوت سماوي

• ثاوت، مايكل هـ. (2005). الإيقاع والموسيقى والدماغ: الأسس العلمية والتطبيقات السريرية (الطبعة الأولى بغلاف ورقي  ). نيويورك: روتليدج. ISBN 978-0-415-97370-0.
• بيرغر، جوناثان؛ تورو، غابي، محرران. (2011). الموسيقى، والعلم، والدماغ الإيقاعي: الآثار الثقافية والسريرية . روتليدج. ISBN 978-0-415-89059-5.

• مواد تعليمية متعلقة بـ Beat (علم الصوتيات) على موقع Wikiversity
• تطبيق جافا سكريبت صغير ، مرخص بموجب ترخيص MIT
• الرسوم المتحركة الصوتية والاهتزازية ، دي إيه راسل، جامعة ولاية بنسلفانيا
• تطبيق جافا صغير يوضح تكوين النبضات نتيجة لتداخل موجتين بترددات مختلفة قليلاً.
• منحنيات ليساجو: محاكاة تفاعلية للتمثيلات الرسومية للفواصل الموسيقية، والإيقاعات، والتداخل، والأوتار المهتزة
• محاضرات فاينمان في الفيزياء، المجلد الأول، الفصل 48: النبضات