Музикален звук и неговите свойства

Пиесата “4'33”” от Джон Кейдж е 4 минути и 33 секунди мълчание. С изключение на тази работа, всички останали използват звук.

Звукът е за музиката това, което боята е за живописта, думата е за писателя, а тухлата е за строителя. Звукът е материалът на музиката. Трябва ли един музикант да знае как работи звукът? Строго погледнато, не. В крайна сметка строителят може да не знае свойствата на материала, от който строи. Това, че сградата ще се срути, не е негов проблем, проблем е на тези, които ще живеят в тази сграда.

На каква честота звучи нотата C?

Какви свойства на музикалния звук познаваме?

Да вземем за пример низ.

Сила на звука. Съответства на амплитудата. Колкото по-силно удряме струната, толкова по-широка е амплитудата на нейните вибрации, толкова по-силен ще бъде звукът.

продължителност. Има изкуствени компютърни тонове, които могат да звучат произволно дълго време, но обикновено звукът се появява в даден момент и спира в даден момент. С помощта на продължителността на звука се подреждат всички ритмични фигури в музиката.

Височина. Свикнали сме да казваме, че някои ноти звучат по-високо, други по-ниско. Височината на звука съответства на честотата на вибрациите на струната. Измерва се в херци (Hz): един херц е едно време в секунда. Съответно, ако например честотата на звука е 100 Hz, това означава, че струната прави 100 вибрации в секунда.

Ако отворим някое описание на музикалната система, лесно ще открием тази честота до малка октава е 130,81 Hz, така че за секунда струната излъчва да се, прави 130,81 трептения.

Но това не е вярно.

Перфектен низ

И така, нека изобразим това, което току-що описахме на снимката (фиг. 1). Засега отхвърляме продължителността на звука и обозначаваме само височината и силата на звука.

Тук червената лента графично представя нашия звук. Колкото по-висока е тази лента, толкова по-силен е звукът. Колкото по-вдясно е тази колона, толкова по-висок е звукът. Например, два звука на фиг. 2 ще имат еднаква сила на звука, но вторият (син) ще звучи по-високо от първия (червен).

Такава графика в науката се нарича амплитудно-честотна характеристика (AFC). Обичайно е да се изучават всички характеристики на звуците.

Сега обратно към низа.

Ако струната вибрира като цяло (фиг. 3), тогава тя наистина ще издаде един звук, както е показано на фиг. 1. Този звук ще има известна сила, в зависимост от силата на удара, и добре дефинирана честота на трептене, поради напрежението и дължината на струната.

Можем да слушаме звука, произведен от такава вибрация на струната.

* * *

Звучи бедно, нали?

Това е така, защото според законите на физиката струната не вибрира точно така.

Всички струнни свирачи знаят, че ако докоснете струна точно в средата, без дори да я притискате към грифа, и я ударите, можете да получите звук, наречен флаголет. В този случай формата на вибрациите на струната ще изглежда така (фиг. 4).

Тук струната сякаш е разделена на две и всяка от половините звучи отделно.

От физиката е известно: колкото по-къса е струната, толкова по-бързо вибрира. На фиг. 4 всяка от половините е два пъти по-къса от цялата струна. Съответно честотата на звука, който получаваме по този начин, ще бъде два пъти по-висока.

Номерът е, че такава вибрация на струната не се появи в момента, в който започнахме да свирим на хармоника, тя присъстваше и в „отворената“ струна. Просто при отворена струна подобна вибрация се забелязва по-трудно и като поставим пръст в средата, я разкрихме.

Фигура 5 ще помогне да се отговори на въпроса как една струна може едновременно да вибрира като цяло и като две половини.

Струната се огъва като цяло и две полувълни трептят върху нея като вид осмица. Осмицата, която се люлее на люлка, е това, което е добавянето на два вида вибрации.

Какво се случва със звука, когато струната вибрира по този начин?

Много е просто: когато една струна вибрира като цяло, тя издава звук с определена височина, обикновено се нарича основен тон. И когато две половини (осем) вибрират, получаваме два пъти по-висок звук. Тези звуци се възпроизвеждат едновременно. На честотната характеристика ще изглежда така (фиг. 6).

По-тъмната колона е основният тон, възникващ от вибрацията на „цялата” струна, по-светлата е два пъти по-висока от тъмната, получава се от вибрацията на „осемте”. Всеки стълб на такава графика се нарича хармоник. По правило по-високите хармоници звучат по-тихо, така че втората колона е малко по-ниска от първата.

Но хармониците не се ограничават до първите две. Всъщност, освен вече сложното добавяне на осмица със замах, струната в същото време се огъва като три полувълни, като четири, като пет и т.н. (фиг. 7).

Съответно към първите два хармоника се добавят звуци, които са три, четири, пет и т.н. пъти по-високи от основния тон. На честотната характеристика това ще даде такава картина (фиг. 8).

Такъв сложен конгломерат се получава, когато звучи само една струна. Състои се от всички хармоници от първия (който се нарича основен) до най-високия. Всички хармоници, с изключение на първия, се наричат ​​още обертонове, т.е. в превод на руски – „горни тонове“.

Още веднъж подчертаваме, че това е най-основната идея за звук, така звучат всички струни на света. Освен това, с незначителни промени, всички духови инструменти дават същата звукова структура.

Когато говорим за звук, имаме предвид точно тази конструкция:

ЗВУК = ОСНОВЕН ТОН + ВСИЧКИ МНОЖЕСТВО ОВЕРТОНИ

Именно на основата на тази структура се изграждат всички нейни хармонични характеристики в музиката. Свойствата на интервали, акорди, настройки и много други могат лесно да бъдат обяснени, ако знаете структурата на звука.

Но ако всички струнни и всички тромпети звучат така, защо можем да различим пианото от цигулката и китарата от флейтата?

Тембър

Въпросът, формулиран по-горе, може да бъде поставен още по-трудно, защото професионалистите дори могат да различат една китара от друга. Два инструмента с еднаква форма, с еднакви струни, звучат и човек усеща разликата. Съгласен, странно?

Преди да разрешим тази странност, нека чуем как би звучала идеалната струна, описана в предишния параграф. Нека озвучим графиката на Фиг. 8.

* * *

Изглежда, че е подобен на звука на истински музикални инструменти, но нещо липсва.

Не е достатъчно „неидеално“.

Факт е, че в света няма две абсолютно еднакви струни. Всяка струна има свои собствени характеристики, макар и микроскопични, но влияят на това как звучи. Несъвършенствата могат да бъдат много разнообразни: промени в дебелината по дължината на струната, различна плътност на материала, малки дефекти на оплетката, промени в опъна по време на вибрации и т.н. Освен това звукът се променя в зависимост от това къде удряме струната, свойствата на материала на инструмента (като чувствителност към влага), как инструментът е позициониран по отношение на слушателя и много повече, до геометрията на стаята.

Какво правят тези функции? Те леко променят графиката на фигура 8. Хармониците на нея може да се окажат не съвсем множество, леко изместени надясно или наляво, обемът на различните хармоници може да се промени значително, могат да се появят обертонове, разположени между хармониците (фиг. 9 .).

Обикновено всички нюанси на звука се приписват на неясното понятие за тембър.

Тембър изглежда много удобен термин за особеностите на звука на инструмента. Има обаче два проблема с този термин, които бих искал да посоча.

Първият проблем е, че ако дефинираме тембъра, както направихме по-горе, тогава различаваме инструментите по слух главно не по него. Като правило улавяме разликите в първата част от секундата на звука. Този период обикновено се нарича атака, в която звукът просто се появява. През останалото време всички sruns звучат много сходно. За да проверим това, нека чуем нота на пианото, но с период на атака „отрязан“.

* * *

Съгласете се, че е доста трудно да разпознаете добре познатото пиано в този звук.

Вторият проблем е, че обикновено, когато се говори за звук, се изтъква основният тон, а всичко останало се приписва на тембъра, сякаш е незначителен и не играе никаква роля в музикалните конструкции. Това обаче съвсем не е така. Необходимо е да се разграничат отделните характеристики, като обертонове и отклонения на хармониците, от основната структура на звука. Индивидуалните характеристики наистина имат малък ефект върху музикалните конструкции. Но основната структура – ​​множеството хармоници, показани на фиг. 8 – е това, което определя всички без изключение хармонии в музиката, независимо от епохите, тенденциите и стиловете.

Ще говорим за това как тази структура обяснява музикалните конструкции следващия път.

Автор – Роман Олейников Аудиозаписи – Иван Сошински