Состав звука
Ведя речь о составе звуке, в первую очередь надо поговорить о таком явлении как «гармоники» или «обертона». Гармоники, по сути, являются составными частями любого звука.
Чтобы понять, что это такое и как это работает, рассмотрим пример – колебание гитарной струны. Вот струна в состоянии покоя:
Она неподвижна, но стоит нам ударить по ней медиатором или дёрнуть пальцем – она начинает колебаться:
Это первая гармоника, или «Основной тон». Предположим, что это нота «Ля» с частотой колебания 110 Гц.
На рисунке стрелочкой показано направление основного импульса от удара медиатором. Импульс идёт и в другую сторону, но нас сейчас интересует сам принцип по которому происходит движение и образование звука. Когда импульс доходит до того места, где закреплёна струна, он «вздыбливает» её, если можно так выразиться:
и образуется вторая область колебаний:
это вторая гармоника.
Теперь, колебание происходит в двух местах и частота каждого — 22о Гц. В два раза чаще, чем первая гармоника, так как длина колеблющегося отрезка уменьшилась вдвое.
Остаточный импульс ещё раз возбуждает струну:
И появляется третья гармоника:
с частотой 330 Гц, так как отрезок в три раза меньше.
Затем ещё раз:
и появляется четвёртая гармоника с частотой 440 Гц:
и так далее.
Надо понимать, что всё это происходит за очень короткий промежуток времени, а так же то, что на практике, колеблющееся тело, будь то струна или поток воздуха, ведёт себя иначе, за счёт огромного количества сил влияющих на неё в момент колебания. Тем не менее, эти рисунки наглядно иллюстрируют сам процесс, который имеет важную роль в понимании природы звука в принципе. Новые области колебания будут образовываться до тех пор, пока не иссякнет импульс, который вывел тело из состояния равновесия. Каждые последующие движения в разы тише предыдущих, но именно они добавляют звуку определённых красок в тембр.
По большому счёту, тембр и состоит из гармоник, но это нельзя воспринимать в узком смысле. На колебания и их качественные характеристики, не важно, основные они или дополнительные, а в последствии и на тембр, влияет очень много факторов. Например, если взять гитару, то на её тембр будут влиять такие вещи как струны, материал из которого они изготовлены, их толщина, натяжение, корпус гитары – его форма, материал, вплоть до краски с лаком, которые применялись при изготовлении. Словом –абсолютно всё, а значит и любые составляющие звука будут подвержены этим факторам.
В начале статьи встречалось слово «обертон».
Обертон – это то же самое, что и гармоники, но в более музыкальном смысле. Это характеризует их обозначение. Первая гармоника считается основным тоном, а вторая – первым обертоном и дальше по порядку. Самое интересное в данной ситуации – это то, что деление звука на гармоники по большому счёту – условное, если говорить о музыкальных инструментах с естественным звукообразованием.
Гармоники в чистом виде мы можем получить только при цифровом синтезе, поэтому, касаемо «живых» инструментов, под гармониками подразумевают область частот, кратную частоте основного тона.
Бывает, что обертона в звучании инструмента явно выражены, но это не говорит о том, что частота их колебания кратна основному до каждого Герца. Но именно эта незапрограммированность и придаёт живому звучанию его неповторимое обаяние.
