Музыкальные звуки


Так же как при переходе от одного гласного звука к другому положение формант по частотной шкале изменяется, так и при переходе от одного тона к другому меняется положение гармоник. Музыкальные звуки, считал Гельмгольц, составляют «простейшие и правильнейшие элементы ощущений слуха». В музыке всех народов мира гамма представляет собой ступенчатое изменение высоты тона. Каждая ступень является элементом музыкального произведения. Резонансные полости музыкальных инструментов усиливают те гармоники, частоты которых попадают в частотную полость резонаторов. Благодаря характерным для каждого инструмента частотным полосам (формантам) возникает тот оттенок звука, который позволяет слушателю отличить один инструмент от другого.
Так, основная частота тромбона составляет 1020 Гц, валторны -1350 Гц, трубы - 1520 Гц.

Гамма представляет собой разделенный на части масштаб, некую меру, посредством которой можно сравнивать последующие звуки с предшествующими и таким образом иметь величину измерения. Конкретные интервалы измерения зависят от того, какой народности принадлежит гамма. Если гамма является мерой измерения высоты в процессе звучания, то ритм является определенной мерой времени. Эта аналогия между гаммою и ритмом привлекала внимание музыкальных теоретиков на протяжении всей истории музыкального творчества.

Мелодия издавна понимается как способ выражения не собственно чувств, а различных состояний человека - настроений, сопровождающих чувства. С этой точки зрения одинаковое настроение может порождаться различными чувствами. Именно поэтому столь широк диапазон исполнительских манер одних и тех же произведений, их трактовки не только исполнителем, но и слушателем.
Аристотель писал: «Почему к настроениям духа прилаживаются ритмы и мелодии, которые суть звуки, по не вкус, а также не краски и благовония? Не потому ли, что они суть движения, так же как и поступки? Лежащая уже здесь энергия основывается на настроении и делает настроение».
Г. Гельмгольц, рассматривая принципы развития музыкального стиля, отмечает органическую связь музыки со словом: «.. .слово может обозначать причину настроения, объект, к которому оно относится, и чувство, которое лежит в его основании, тогда как музыка выражает род душевного движения, который связан с чувством» (1875, с. 360).

Музыка обладает особенной силой воздействия при периодической вариации звуков частотной или амплитудной модуляции. Периодическое изменение частоты называется вибрато, периодическое изменение амплитуды - тремоло. Периодичность вибрато и тремоло, которая лучше всего воспринимается слушателем и определяется им как богатство звучания голоса или инструмента, составляет 5 Гц. Для духовых инструментов возможно изменение амплитуды, т. е. тремоло, поскольку частота тона зависит от длины трубы. Для звуков струнных инструментов возможно также и вибрато - исполнитель достигает этого за счет периодического укорочения или удлинения струны. Голосу певца присущи как вибрато, так и тремоло. Наиболее приятное ощущение у слушателя вызывает чистая вариация частоты. Особенно хорошо звучит голос, когда вибрато увеличивается на верхних гармониках.

Высокое и неоспоримое качество некоторых смычковых инструментов старых мастеров - Страдивари, Гварнели, Гверсана - также связано с относительно большой силой высокочастотных гармонических составляющих, плавным вибрато и отсутствием низкочастотных шумов между гармониками при переходе от одной ноты к другой. Длительное время уникальность звучания этих инструментов оставалась загадкой, хотя слух человека великолепно улавливал разницу между плохим и хорошим инструментом. Ответ на вопрос о качестве звучания стал возможным только после появления узкополосных анализаторов спектра.

Пифагор, который приобрел многие познания от египетских жрецов, установил закон численных отношений музыкальных интервалов. Он определил, что струны одинакового качества и натяжения, но разной длины дают различные звуки, находящиеся в определенных отношениях, которые могут быть выражены целыми числами. Для получения октавы отношение длин струн должно составлять 1: 2, квинты - 2: 3, кварты 3 :4. В дальнейшем этот закон Пифагора был дополнен отношениями 4: 5 и 5: 6, необходимыми для получения большой и малой терций. Эти отношения целых чисел к музыкальным консонансам казались в те времена удивительной загадкой и послужили основанием для философских построений и выводов. Между расстояниями небесных тел от «центрального огня», согласно учению Пифагора, должны существовать такие же отношения, как между семью тонами диатомической гаммы, что, по его представлению, является основой «гармонии сфер».

В древнекитайской философии числа 1, 2, 3, 4 считались источником совершенства, а пять тонов древнекитайской гаммы сравнивались с основными элементами натуральной философии - водой, огнем, деревом, металлом, землей. Позже устанавливались соотношения между 12 полутонами октавы и 12 месяцами года. В средние века представления о гармонии сфер, о значении численных отношений и связи их с явлениями природы разделялись многими учеными и философами. Г. Галилей (1638 г.), Л. Эйлер (1729 г.), Д. Бернулли (1771 г.), исследуя закономерности колебательного движения струн, показали, что простые отношения чисел существуют не только для колебательных движений струн, но и для числа колебаний тонов, получающихся от всех музыкальных инструментов. Тем самым устанавливалась универсальность музыкальных интервалов. Стало очевидным, что выбор гаммы определяется вовсе не мистическими численными отношениями, обнаруженными Пифагором. Человек, подбирая наиболее приятные для себя звуки, пришел к этим частотам, а их простые численные отношения он обнаружил уже потом.

Исходя из представлений о различиях свойств источников движения, вернемся к основным параметрам звуковых волн. В самом общем виде можно сказать, что чем больше поверхность колеблющегося предмета, тем лучше он излучает звук. Так, для увеличения излучающей способности камертонов их устанавливают в деревянный ящик, называемый резонатором. Колебания ножек камертона передаются его стеблю, а от него - находящемуся в ящике столбу воздуха. Если длина закрытого с одной стороны ящика составляет четверть длины звуковой волны камертона, возникает явление резонанса. Оно состоит в совпадении частоты колебаний камертона с частотой колебаний воздуха в резонаторном ящике. При этом колебательный процесс наиболее интенсивен.

Известно, что струна излучает малую акустическую энергию. Звучание струнных инструментов (арфы, гитары, скрипки, рояля и т. д.) происходит благодаря передаче колебаний струн корпусу инструментов в местах их крепления. Интенсивность и качество звучания зависят от колебательных процессов корпуса инструмента вместе с находящимся в нем воздухом.

Излучение звука в духовых инструментах носит преимущественно автоколебательный характер. Колебания воздуха в трубе, возникающие при продувании, оказывают обратное воздействие на вихреобразование у щели. В зависимости от скорости продувания воздуха колебания газового столба в трубе принимают частоту, близкую к одной из его собственных частот.

Голосовой аппарат человека и наземных позвоночных животных можно сравнивать с язычковым духовым инструментом, где образование звука происходит в результате дробления непрерывной звуковой струи в последовательность отдельных толчков. Выгоняемый из легких воздух приводит в движение голосовые связки, которые колеблются с собственной частотой, соответствующей их натяжению. Воздушный поток прерывается с частотой собственных колебаний связок. Поскольку поступление энергии для поддержания колебательного процесса регулируется механизмом, принадлежащим самой колебательной системе (работа гортани и голосовых связок), то колебания голоса представляют собой также случай автоколебаний. Возбуждаемые колебания обычно делятся на два типа: почти периодические и шумовые, связанные с вихревыми явлениями в голосовом тракте.

Одинаковые по частоте и интенсивности звуки, излучаемые различными источниками (голос, кларнет, фортепьяно), резко отличаются друг от друга по качеству или оттенку и могут быть легко соотнесены тренированным человеком с тем источником, который вызывает эти звуки. Для идентифицирования человеком звука как тона достаточно того, чтобы колебания были периодическими, а каждый последующий период был бы аналогичен предыдущему. Оттенок звука зависит от особенностей движения генератора и, соответственно, от формы звуковой волны в пределах каждого отдельного периода колебания.

Неизмеримо количество разнообразных движений, в том числе и периодических, от разных источников, огромно разнообразие оттенков слышимых звуковых волн.

© 2008 - 2017 Звук и Слух  Копирование материалов сайта запрещено. Все права на публикуемые материалы принадлежат их правообладателям.