Muzički zvuk i njegova svojstva

Predstava “4'33” Džona Kejdža je 4 minuta i 33 sekunde tišine. Sa izuzetkom ovog djela, svi ostali koriste zvuk.

Zvuk je za muziku ono što je boja za slikarstvo, riječ je za pisca, a cigla je za graditelja. Zvuk je materijal muzike. Da li muzičar treba da zna kako funkcioniše zvuk? Strogo govoreći, ne. Uostalom, graditelj možda ne poznaje svojstva materijala od kojeg gradi. To što će se zgrada srušiti nije njegov problem, to je problem onih koji će u ovoj zgradi živjeti.

Na kojoj frekvenciji zvuči nota C?

Koja svojstva muzičkog zvuka poznajemo?

Uzmimo string kao primjer.

Volume. Odgovara amplitudi. Što jače udaramo o žicu, što je šira amplituda njenih vibracija, zvuk će biti glasniji.

trajanje. Postoje vještački kompjuterski tonovi koji mogu zvučati proizvoljno dugo, ali obično se zvuk u nekom trenutku uključi i u nekom trenutku prestane. Uz pomoć trajanja zvuka, postrojavaju se sve ritmičke figure u muzici.

Visina. Navikli smo da kažemo da neke note zvuče više, druge niže. Visina zvuka odgovara frekvenciji vibracije žice. Mjeri se u hercima (Hz): jedan herc je jedno vrijeme u sekundi. Shodno tome, ako je, na primjer, frekvencija zvuka 100 Hz, to znači da žica pravi 100 vibracija u sekundi.

Ako otvorimo bilo koji opis muzičkog sistema, lako ćemo pronaći tu frekvenciju do male oktave je 130,81 Hz, tako da u sekundi struna emituje to, pravi 130,81 oscilacija.

Ali to nije istina.

Perfect String

Dakle, oslikajmo ono što smo upravo opisali na slici (slika 1). Za sada odbacujemo trajanje zvuka i označavamo samo visinu tona i glasnoću.

Ovdje crvena traka grafički predstavlja naš zvuk. Što je ova traka viša, to je zvuk glasniji. Što je ova kolona udesno, zvuk je jači. Na primjer, dva zvuka na slici 2 će biti iste jačine, ali će drugi (plavi) zvučati više od prvog (crveni).

Takav graf u nauci se naziva amplitudno-frekventni odziv (AFC). Uobičajeno je proučavati sve karakteristike zvukova.

Sada se vratimo na žicu.

Ako bi struna vibrirala kao cjelina (slika 3), tada bi zaista proizvela jedan zvuk, kao što je prikazano na slici 1. Ovaj zvuk bi imao određenu jačinu, ovisno o jačini udarca, i dobro definiranu frekvenciju od oscilacija, zbog napetosti i dužine strune.

Možemo slušati zvuk koji proizvodi takva vibracija žice.

* * *

Zvuči loše, zar ne?

To je zato što, prema zakonima fizike, struna ne vibrira baš ovako.

Svi gudači znaju da ako dodirnete žicu tačno u sredini, a da je čak i ne pritisnete na nastavku, i udarite po njoj, možete dobiti zvuk koji se zove flagolet. U ovom slučaju, oblik vibracije strune će izgledati otprilike ovako (slika 4).

Ovdje se čini da je žica podijeljena na dva, a svaka od polovica zvuči zasebno.

Iz fizike je poznato: što je struna kraća, to brže vibrira. Na slici 4, svaka od polovica je dva puta kraća od cijele žice. Shodno tome, frekvencija zvuka koji primamo na ovaj način bit će dvostruko veća.

Trik je u tome što se takva vibracija žice nije pojavila u trenutku kada smo počeli da sviramo harmoniku, već je bila prisutna i u „otvorenoj“ žici. Samo, kada je struna otvorena, takvu vibraciju je teže uočiti, a stavljanjem prsta u sredinu to smo otkrili.

Slika 5 će pomoći da se odgovori na pitanje kako struna može istovremeno vibrirati i kao cjelina i kao dvije polovine.

Žica se savija kao cjelina, a dva poluvala na njoj osciliraju kao neka vrsta osmice. Osmica koja se ljulja na ljuljašci je ono što je zbrajanje dvije takve vrste vibracija.

Šta se dešava sa zvukom kada žica vibrira na ovaj način?

Vrlo je jednostavno: kada žica vibrira kao cjelina, ona emituje zvuk određene visine, obično se naziva osnovnim tonom. A kada dvije polovine (osam) vibriraju, dobijamo duplo viši zvuk. Ovi zvuci sviraju u isto vrijeme. Na frekvencijskom odzivu to će izgledati ovako (slika 6).

Tamniji stupac je glavni ton koji nastaje od vibracije "cijele" žice, svjetliji je dvostruko viši od tamnog, dobija se od vibracije "osmice". Svaka traka na takvom grafu naziva se harmonikom. U pravilu viši harmonici zvuče tiše, pa je drugi stupac nešto niži od prvog.

Ali harmonici nisu ograničeni na prva dva. Zapravo, pored već zamršenog dodavanja osmice sa zamahom, struna se u isto vrijeme savija kao tri poluvala, kao četiri, kao pet, itd. (Sl. 7).

Shodno tome, prva dva harmonika se dodaju zvukovi koji su tri, četiri, pet itd. puta veći od glavnog tona. Na frekvencijskom odzivu, to će dati takvu sliku (slika 8).

Takav složeni konglomerat se dobija kada zvuči samo jedna žica. Sastoji se od svih harmonika od prvog (koji se naziva osnovnim) do najviših. Svi harmonici osim prvog nazivaju se i prizvukom, odnosno prevedeno na ruski – „gornji tonovi“.

Još jednom naglašavamo da je ovo najosnovnija ideja zvuka, tako zvuče sve žice na svijetu. Osim toga, uz manje izmjene, svi duvački instrumenti daju istu zvučnu strukturu.

Kada govorimo o zvuku, mislimo upravo na ovu konstrukciju:

ZVUK = ZVUČNI TON + SVI VIŠE OVERTONA

Na osnovu ove strukture izgrađene su sve njene harmonijske karakteristike u muzici. Osobine intervala, akorda, štimova i još mnogo toga mogu se lako objasniti ako poznajete strukturu zvuka.

Ali ako sve žice i sve trube zvuče ovako, zašto možemo razlikovati klavir od violine, a gitaru od flaute?

boja zvuka

Gore formulirano pitanje može se postaviti još teže, jer profesionalci čak mogu razlikovati jednu gitaru od druge. Dva instrumenta istog oblika, sa istim žicama, zvukom, a osoba osjeti razliku. Slažete se, čudno?

Prije nego što riješimo ovu neobičnost, hajde da čujemo kako bi zvučala idealna žica opisana u prethodnom paragrafu. Ozvučimo grafik na slici 8.

* * *

Čini se da je sličan zvuku pravih muzičkih instrumenata, ali nešto nedostaje.

Nije dovoljno „neidealno“.

Činjenica je da na svijetu ne postoje dvije apsolutno identične žice. Svaka žica ima svoje karakteristike, iako mikroskopske, ali utiču na to kako zvuči. Nesavršenosti mogu biti vrlo raznolike: debljina se mijenja po dužini žice, različita gustoća materijala, mali defekti pletenice, promjena napetosti tokom vibracija itd. Osim toga, zvuk se mijenja ovisno o tome gdje udaramo o žicu, svojstvima materijala instrumenta. (kao što je osetljivost na vlagu), kako je instrument pozicioniran u odnosu na slušaoca i još mnogo toga, sve do geometrije prostorije.

Šta ove karakteristike rade? Oni neznatno modificiraju grafikon na slici 8. Harmonici na njemu mogu se pokazati da nisu baš višestruki, malo pomaknuti udesno ili ulijevo, jačina različitih harmonika može se jako promijeniti, mogu se pojaviti prizvuci koji se nalaze između harmonika (slika 9. .).

Obično se sve nijanse zvuka pripisuju nejasnom konceptu tembra.

Čini se da je tembar vrlo pogodan izraz za osobenosti zvuka instrumenta. Međutim, u vezi sa ovim pojmom postoje dva problema na koja bih želio da ukažem.

Prvi problem je u tome što ako definišemo tembar kao što smo gore uradili, onda instrumente razlikujemo uglavnom po sluhu, a ne po njemu. U pravilu, hvatamo razlike u prvom djeliću sekunde zvuka. Ovaj period se obično naziva napadom, u kojem se zvuk upravo pojavljuje. Ostalo vrijeme, svi srunovi zvuče vrlo slično. Da bismo to potvrdili, poslušajmo notu na klaviru, ali sa "prekinutim" napadnim periodom.

* * *

Slažem se, prilično je teško prepoznati dobro poznati klavir u ovom zvuku.

Drugi problem je što se obično, kada se govori o zvuku, izdvaja glavni ton, a sve ostalo se pripisuje tembru, kao da je beznačajan i ne igra nikakvu ulogu u muzičkim konstrukcijama. Međutim, to uopće nije slučaj. Potrebno je razlikovati pojedinačne karakteristike, kao što su prizvuci i devijacije harmonika, od osnovne strukture zvuka. Individualne karakteristike zaista malo utiču na muzičke konstrukcije. Ali osnovna struktura – višestruki harmonici, prikazani na slici 8. – je ono što određuje sve bez izuzetka harmoniju u muzici, bez obzira na epohe, trendove i stilove.

O tome kako ova struktura objašnjava muzičke konstrukcije, govorit ćemo sljedeći put.

Autor – Roman Oleinikov Audio snimci – Ivan Soshinsky