क्या आपने कभी गिटार के दो तारों को एक ही सुर पर मिलाने के लिए एक साथ छेड़ा है और आवाज़ को “वूँ—वूँ—” करते हुए तेज़ और धीमी होते सुना है? जैसे-जैसे आप ट्यूनिंग खूँटी को थोड़ा-थोड़ा घुमाकर सुरों को पास लाते हैं, यह लहराहट धीमी होती जाती है और जिस क्षण दोनों सुर बिल्कुल एक जैसे हो जाते हैं, वह गायब हो जाती है। थोड़ी अलग आवृत्ति वाली दो ध्वनियों के मिलने पर दिखने वाले इस आवर्ती प्रबलता-परिवर्तन को ‘विस्पंद (Beat)’ कहते हैं।
सरल शब्दों में, विस्पंद का अर्थ है ‘थोड़ी अलग दो तालों के आगे-पीछे खिसकने से बनने वाली ध्वनि की लहराहट’। यह व्यतिकरण की एक घटना है जिसमें दो तरंगें बारी-बारी से एक-दूसरे को प्रबल और निरस्त करती हैं, और वाद्य-यंत्रों की ट्यूनिंग से लेकर विमान के प्रोपेलर और रेडियो रिसीवर तक, भौतिकी का यह सिद्धांत अपेक्षा से कहीं अधिक जगहों पर इस्तेमाल होता है।
इस लेख में हम क्रम से देखेंगे कि विस्पंद कैसे बनते हैं, विस्पंदों की संख्या कैसे निकाली जाती है, वाद्य-यंत्रों की ट्यूनिंग में विस्पंद, और अंत में तकनीक में इनका उपयोग तथा इनसे मिलती-जुलती भ्रामक घटनाएँ।
दो खिसकती तरंगों से बनी ध्वनि की साँस
1. विस्पंद कैसे बनते हैं?
विस्पंद को समझने के लिए इस तथ्य से शुरू करना होगा कि ध्वनि एक तरंग है जो हवा के दबाव के ऊपर-नीचे होने से फैलती है। जब दो ध्वनियाँ एक साथ बजती हैं, तो हवा में दोनों तरंगें सीधे जुड़ जाती हैं, जिसे तरंगों का अध्यारोपण (Superposition) कहते हैं।
(1) जब कदम मिलते हैं और जब बिछड़ते हैं
जब दो तरंगों का शिखर शिखर से मिलता है, तो आयाम बढ़ता है और ध्वनि तेज़ होती है, यह संपोषी व्यतिकरण है; जब शिखर गर्त से मिलता है, तो वे एक-दूसरे को मिटा देती हैं और ध्वनि धीमी होती है, यह विनाशी व्यतिकरण है। आवृत्तियाँ थोड़ी अलग हों तो दोनों तरंगें शुरू में कदम मिलाकर चलती हैं, फिर धीरे-धीरे खिसकती हैं और फिर से मिल जाती हैं, और यह बार-बार होता है।
(2) तेज़ और धीमी होती ध्वनि की रूपरेखा
परिणामस्वरूप, मिली हुई ध्वनि का आयाम स्थिर नहीं रहता, बल्कि धीमी लहर की तरह फूलता और पतला होता रहता है। प्रबलता के इस धीमे परिवर्तन की रूपरेखा को आवरण (Envelope) कहते हैं, और हम जो “वूँ—वूँ—” लहराहट सुनते हैं, वह यही आवरण है।
(3) सुनाई देने वाला सुर दोनों सुरों का औसत होता है
विस्पंद सुनाई देते समय कान तक पहुँचने वाला सुर दोनों आवृत्तियों के औसत के करीब होता है। उदाहरण के लिए, 440Hz और 442Hz को एक साथ बजाने पर लगभग 441Hz का सुर हर सेकंड दो बार तेज़ और धीमा होता सुनाई देता है।
2. विस्पंदों की संख्या कैसे निकालें?
विस्पंदों की गति बहुत सरल सूत्र से निकाली जा सकती है। एक सेकंड में ध्वनि जितनी बार तेज़ और धीमी होती है, यानी विस्पंद आवृत्ति, वह दोनों ध्वनियों की आवृत्तियों के अंतर के बराबर होती है।
- आवृत्ति (Frequency): एक सेकंड में तरंग के दोहराए जाने की संख्या, जिसकी इकाई हर्ट्ज़ (Hz) है।
- अध्यारोपण (Superposition): वह गुण जिसमें कई तरंगें एक जगह मिलने पर उनके विस्थापन सीधे जुड़ जाते हैं।
- आवरण (Envelope): तेज़ी से कंपन करती तरंग के शिखरों को जोड़ने वाली धीमी रूपरेखा।
- विस्पंद आवृत्ति (Beat Frequency): प्रति सेकंड विस्पंदों की संख्या, जिसे |f₁ − f₂| से निकाला जाता है।
(1) अंतर जितना कम, विस्पंद उतने धीमे
500Hz और 496Hz को एक साथ बजाने पर हर सेकंड चार बार लहराहट होती है, जबकि 500Hz और 499Hz पर हर सेकंड एक बार। दोनों आवृत्तियाँ बराबर होने पर विस्पंद आवृत्ति 0 हो जाती है और लहराहट पूरी तरह गायब हो जाती है।
(2) यह नहीं बताता कि कौन-सा सुर ऊँचा है
विस्पंदों की संख्या केवल अंतर का आकार बताती है, यह नहीं कि कौन-सा सुर ऊँचा है। इसलिए ट्यूनिंग करते समय तार को थोड़ा कसकर सुना जाता है कि विस्पंद धीमे हो रहे हैं या तेज़, और उसी से दिशा तय की जाती है।
(3) कान से गिनने लायक एक दायरा होता है
जब दोनों सुरों का अंतर लगभग 15Hz या उससे कम होता है, तब विस्पंद स्पष्ट लहराहट के रूप में सुनाई देते हैं। अंतर इससे बड़ा होने पर लहराहट इतनी तेज़ हो जाती है कि ध्वनि खुरदुरी लगती है, और अंत में वह दो अलग सुरों के रूप में पहचानी जाती है।
3. वाद्य-यंत्रों की ट्यूनिंग में विस्पंद
विस्पंद का सबसे पुराना और सबसे व्यापक उपयोग वाद्य-यंत्रों की ट्यूनिंग में हुआ है। इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनर न होने के दौर में भी वादक और ट्यूनर केवल कान से सुर ठीक-ठीक मिला लेते थे, और इसका रहस्य विस्पंदों को सुनना था।
(1) विस्पंद मिटाने वाली यूनिसन ट्यूनिंग
पियानो की एक कुंजी के लिए दो-तीन तार लगे होते हैं, इसलिए एक ही सुर देने वाले तारों को तब तक मिलाया जाता है जब तक उनके बीच के विस्पंद गायब न हो जाएँ। गिटार वादक का पास-पास के दो तारों पर एक ही सुर बजाकर वह बिंदु ढूँढ़ना जहाँ लहराहट रुक जाती है, भी यही तरीका है।
(2) विस्पंद गिनकर अंतराल की ट्यूनिंग
पियानो ट्यूनर पंचम या मध्यम जैसे अंतराल मिलाते समय जानबूझकर तय गति के विस्पंद छोड़ते हैं। एक सप्तक को 12 बराबर अर्ध-स्वरों में बाँटने वाली सम-स्वभाव (equal temperament) पद्धति में ये अंतराल शुद्ध अंतरालों से थोड़े अलग होते हैं, इसलिए वे गिनते हैं कि हर सेकंड कितनी बार लहराहट होती है और उसी से अंतर तय करते हैं।
(3) जानबूझकर बनाई गई लहराहट
पाइप ऑर्गन का सेलेस्ट (Céleste) स्टॉप थोड़े अलग सुर में मिलाए गए पाइपों को एक साथ बजाकर जानबूझकर विस्पंद बनाता है। इसी कारण ध्वनि हल्के-हल्के काँपती हुई-सी, गर्माहट भरी लगती है।
4. तकनीक में विस्पंद और भ्रम पैदा करने वाली घटनाएँ
विस्पंद संगीत-कक्ष के बाहर भी उपयोग होते हैं। तकनीक में कई जगह ऐसे काम हैं जिनमें दो कंपनों के थोड़ा खिसकने से पैदा होने वाले धीमे परिवर्तन का उपयोग करना होता है, या इसके उलट उसे मिटाना होता है।
(1) प्रोपेलर सिंक्रोनाइज़ेशन
कई प्रोपेलर वाले विमानों में घूर्णन गति थोड़ी भी अलग हो तो केबिन में गूँजता हुआ विस्पंद शोर पैदा होता है। इसलिए उनमें घूर्णन गति को अपने-आप मिलाने वाला प्रोपेलर सिंक्रोनाइज़ेशन (Propeller Synchronization) उपकरण लगाया जाता है, ताकि यात्रियों की असुविधा कम हो।
(2) रेडियो और ज़ीरो बीट
रेडियो रिसीवर की हेटरोडाइन (Heterodyne) विधि दो आवृत्तियों को मिलाकर उनकी अंतर-आवृत्ति प्राप्त करती है, जिसकी जड़ विस्पंद के समान है। शौकिया रेडियो ऑपरेटर विस्पंद के 0 होने वाले ‘ज़ीरो बीट’ को सुनकर सामने वाले संकेत की आवृत्ति से ठीक-ठीक मेल बिठाते हैं।
(3) दोनों कानों से बनने वाले बाइनॉरल बीट्स
1839 में जर्मन भौतिकविद Heinrich Wilhelm Dove ने पाया कि दोनों कानों में अलग-अलग थोड़े भिन्न सुर सुनाने पर भी लहराहट महसूस होती है। ये बाइनॉरल बीट्स (Binaural Beats) हवा में होने वाला व्यतिकरण नहीं, बल्कि मस्तिष्क द्वारा बनाई गई श्रवण घटना हैं, और इनसे मस्तिष्क तरंगें बदलने के दावे पर शोध के नतीजे बँटे हुए हैं, इसलिए यह अभी निश्चित नहीं है।
अंततः विस्पंद वह घटना है जो हमें ध्वनि के रूप में सुनाती है कि पूरी तरह एक जैसे न होने वाले दो कंपन बार-बार मिलते और बिछड़ते रहते हैं। लहराहट धीमी हो तो सुर पास आ रहे हैं और रुक जाए तो एक जैसे हो गए हैं, यह सरल विचार ही विस्पंद को समझने की पहली सीढ़ी है।
