Sunetul muzical și proprietățile sale

Piesa „4'33”” de John Cage este de 4 minute și 33 de secunde de tăcere. Cu excepția acestei lucrări, toate celelalte folosesc sunet.

Sunetul este pentru muzică ceea ce vopsea este pentru pictură, cuvântul este pentru scriitor, iar cărămida este pentru constructor. Sunetul este materialul muzicii. Ar trebui un muzician să știe cum funcționează sunetul? Strict vorbind, nu. La urma urmei, constructorul poate să nu cunoască proprietățile materialului din care construiește. Faptul că clădirea se va prăbuși nu este problema lui, este problema celor care vor locui în această clădire.

La ce frecvență sună nota C?

Ce proprietăți ale sunetului muzical cunoaștem?

Să luăm ca exemplu un șir.

Volum. Corespunde amplitudinii. Cu cât lovim mai puternic coarda, cu atât amplitudinea vibrațiilor sale este mai mare, cu atât sunetul va fi mai puternic.

durată. Există tonuri artificiale de computer care pot suna pentru o perioadă de timp arbitrar, dar de obicei sunetul se aprinde la un moment dat și se oprește la un moment dat. Cu ajutorul duratei sunetului, toate figurile ritmice din muzică sunt aliniate.

Înălțime. Suntem obișnuiți să spunem că unele note sună mai sus, altele mai jos. Înălțimea sunetului corespunde frecvenței de vibrație a coardei. Se măsoară în herți (Hz): un herți este o dată pe secundă. În consecință, dacă, de exemplu, frecvența sunetului este de 100 Hz, aceasta înseamnă că șirul face 100 de vibrații pe secundă.

Dacă deschidem orice descriere a sistemului muzical, vom găsi cu ușurință că frecvența până la o octavă mică este 130,81 Hz, deci într-o secundă șirul emite la, face 130,81 oscilații.

Dar acest lucru nu este adevărat.

Coarda perfectă

Deci, să descriem ceea ce tocmai am descris în imagine (Fig. 1). Deocamdată, renunțăm la durata sunetului și notăm doar înălțimea și volumul.

Aici bara roșie reprezintă grafic sunetul nostru. Cu cât această bară este mai înaltă, cu atât sunetul este mai puternic. Cu cât această coloană este mai în dreapta, cu atât sunetul este mai ridicat. De exemplu, două sunete din Fig. 2 vor avea același volum, dar al doilea (albastru) va suna mai mult decât primul (roșu).

Un astfel de grafic în știință se numește răspuns amplitudine-frecvență (AFC). Se obișnuiește să se studieze toate caracteristicile sunetelor.

Acum înapoi la șir.

Dacă coarda ar vibra în întregime (Fig. 3), atunci ar scoate într-adevăr un sunet, așa cum se arată în Fig. 1. Acest sunet ar avea un anumit volum, în funcție de puterea loviturii, și o frecvență bine definită de oscilație, datorită tensiunii și lungimii coardei.

Putem asculta sunetul produs de o astfel de vibrație a coardei.

* * *

Sună sărac, nu-i așa?

Acest lucru se datorează faptului că, conform legilor fizicii, coarda nu vibrează chiar așa.

Toți jucătorii de coarde știu că, dacă atingi o coardă exact în mijloc, fără măcar să o apeși pe bord și îl lovești, poți obține un sunet numit flagolet. În acest caz, forma vibrațiilor corzii va arăta cam așa (Fig. 4).

Aici coarda pare să fie împărțită în două, iar fiecare dintre jumătăți sună separat.

Din fizică se știe: cu cât coarda este mai scurtă, cu atât vibrează mai repede. În Fig. 4, fiecare dintre jumătăți este de două ori mai scurtă decât întregul șir. În consecință, frecvența sunetului pe care îl primim în acest fel va fi de două ori mai mare.

Trucul este că o astfel de vibrație a coardei nu a apărut în momentul în care am început să cântăm la armonică, era prezentă și în coarda „deschisă”. Doar că atunci când sfoara este deschisă, o astfel de vibrație este mai greu de observat, iar punând un deget în mijloc, am dezvăluit-o.

Figura 5 va ajuta să răspundă la întrebarea cum poate o coardă să vibreze simultan atât ca întreg, cât și ca două jumătăți.

Coarda se îndoaie în întregime și două jumătăți de valuri oscilează pe ea ca un fel de opt. Cifra opt care se balansează pe un leagăn este ceea ce înseamnă adăugarea a două astfel de tipuri de vibrații.

Ce se întâmplă cu sunetul când coarda vibrează în acest fel?

Este foarte simplu: atunci când o coardă vibrează în întregime, emite un sunet cu o anumită înălțime, de obicei se numește tonul fundamental. Și când două jumătăți (opt) vibrează, obținem un sunet de două ori mai mare. Aceste sunete se aud în același timp. În ceea ce privește răspunsul în frecvență, va arăta astfel (Fig. 6).

Coloana mai întunecată este tonul principal care decurge din vibrația corzii „întregii”, cea mai deschisă este de două ori mai mare decât cea întunecată, se obține din vibrația celor „opt”. Fiecare bară dintr-un astfel de grafic se numește armonică. De regulă, armonicile mai înalte sună mai silențios, așa că a doua coloană este puțin mai mică decât prima.

Dar armonicile nu se limitează la primele două. De fapt, pe lângă adăugarea deja complicată a unei figuri de opt cu un leagăn, sfoara se îndoaie în același timp ca trei jumătăți de valuri, ca patru, ca cinci și așa mai departe. (Fig. 7).

În consecință, sunetele sunt adăugate la primele două armonice, care de trei, patru, cinci, etc. ori mai mari decât tonul principal. În ceea ce privește răspunsul în frecvență, aceasta va oferi o astfel de imagine (Fig. 8).

Un astfel de conglomerat complex se obține atunci când sună o singură coardă. Este format din toate armonicile de la prima (care se numește fundamentală) la cea mai înaltă. Toate armonicile, cu excepția primei, sunt numite și harmonice, adică traduse în rusă – „tonuri superioare”.

Subliniem încă o dată că aceasta este ideea cea mai de bază a sunetului, așa sună toate corzile din lume. În plus, cu modificări minore, toate instrumentele de suflat oferă aceeași structură sonoră.

Când vorbim despre sunet, ne referim exact la această construcție:

SUNET = TONUL DE SOL + TOATE MULTIPLE OVERTONS

Pe baza acestei structuri sunt construite în muzică toate caracteristicile sale armonice. Proprietățile intervalelor, acordurilor, acordurilor și multe altele pot fi explicate cu ușurință dacă cunoașteți structura sunetului.

Dar dacă toate coardele și toate trâmbițele sună așa, de ce putem distinge pianul de la vioară și chitara de la flaut?

Timbru

Întrebarea formulată mai sus poate fi pusă și mai dură, deoarece profesioniștii pot chiar distinge o chitară de alta. Două instrumente de aceeași formă, cu aceleași coarde, sunet, iar persoana simte diferența. De acord, ciudat?

Înainte de a rezolva această ciudățenie, să auzim cum ar suna șirul ideal descris în paragraful anterior. Să sunăm graficul din Fig. 8.

* * *

Pare a fi similar cu sunetul instrumentelor muzicale reale, dar ceva lipsește.

Nu este suficient „non-ideal”.

Cert este că în lume nu există două șiruri absolut identice. Fiecare șir are propriile caracteristici, deși microscopice, dar afectează modul în care sună. Imperfecțiunile pot fi foarte diverse: modificări ale grosimii de-a lungul lungimii coardei, densități diferite ale materialului, mici defecte de împletitură, modificări ale tensiunii în timpul vibrației etc. În plus, sunetul se modifică în funcție de locul în care lovim coarda, de proprietățile materialului instrumentului. (cum ar fi susceptibilitatea la umiditate), modul în care instrumentul este poziționat în raport cu ascultătorul și multe altele, până la geometria camerei.

Ce fac aceste caracteristici? Ele modifică ușor graficul din Figura 8. Armonicile de pe acesta se pot dovedi a nu fi destul de multiple, ușor deplasate la dreapta sau la stânga, volumul diferitelor armonici se poate schimba foarte mult, pot apărea tonuri situate între armonici (Fig. 9). .).

De obicei, toate nuanțele sunetului sunt atribuite conceptului vag de timbru.

Timbre pare a fi un termen foarte convenabil pentru particularitățile sunetului unui instrument. Cu toate acestea, există două probleme cu acest termen pe care aș dori să le subliniez.

Prima problemă este că, dacă definim timbrul așa cum am făcut mai sus, atunci distingem instrumentele după ureche, în principal, nu după el. De regulă, prindem diferențele în prima fracțiune de secundă a sunetului. Această perioadă este de obicei numită atac, în care sunetul doar apare. În restul timpului, toate srun-urile sună foarte asemănător. Pentru a verifica acest lucru, haideți să ascultăm o notă la pian, dar cu o perioadă de atac „tăiată”.

* * *

De acord, este destul de dificil să recunoști pianul binecunoscut în acest sunet.

A doua problemă este că, de obicei, atunci când vorbim despre sunet, tonul principal este evidențiat, iar orice altceva este atribuit timbrului, ca și cum ar fi nesemnificativ și nu joacă niciun rol în construcțiile muzicale. Cu toate acestea, acest lucru nu este deloc așa. Este necesar să se distingă caracteristicile individuale, cum ar fi tonurile și abaterile armonice, de structura fundamentală a sunetului. Caracteristicile individuale au într-adevăr puțin efect asupra construcțiilor muzicale. Dar structura fundamentală – armonici multiple, prezentată în Fig. 8. – este cea care determină toate, fără excepție, armonia în muzică, indiferent de epoci, tendințe și stiluri.

Vom vorbi despre modul în care această structură explică construcțiile muzicale data viitoare.

Autor – Roman Oleinikov Înregistrări audio - Ivan Soshinsky