Свойства музыкального звука

В наше время музыкой могут быть названы и чарующие переливы арфы, и скрип открываемой двери, и шум заводского цеха, и оркестр настроенных на разные станции радиоприемников. Все это - искусство организации звуковых последовательностей. Однако симфонии Моцарта существенно отличаются от произведений авторов "индустриальной музыки", причем речь не о художественных достоинствах этих сочинений, а о материале, из которого они "изготовлены". "Сырьем" для большинства сонат, песен, опер служат музыкальные звуки (их мы еще будем называть нотами), которые отличаются от шумов. Чтобы прояснить суть этого отличия, уточним, что же такое звук.

Шумы - это беспорядочная смесь звуков различной высоты (частоты колебаний), тогда как музыкальный звук соответствует вполне определенной частоте колебаний. Физический характер музыкального звука определяется несколькими свойствами; в их число входят: ВЫСОТА, ГРОМКОСТЬ и ТЕМБР.

ВЫСОТА звука связана с частотой колебаний. При распространении звуковых колебаний среда изначально находится в состоянии покоя, затем постепенно достигается максимальная амплитуда колебаний (А), после чего среда снова стремится к состоянию покоя, из которого снова набирает максимальную амплитуду (-А). При возвращении в состояние покоя завершается полный цикл (λ). С точки зрения математики звуковые колебания описываются синусоидальной функцией: (рисунок 2)

Каждый аргумент этой функции определяет какой-либо параметр звука: высоту, интенсивность (громкость) или тембр. Высота определяется частотой колебаний. Низким частотам соответствуют низкие звуки, а высоким – высокие (рисунок 3).

Спектр частот индивидуален для каждого человека, но, как правило, он охватывает 11 октав: (рисунок 4)

Интенсивность (проще ГРОМКОСТЬ) т.е. звуковая энергия, переносимая звуковой волной за единицу времени, зависит от амплитуды звуковых колебаний: чем выше громкость, тем больше амплитуда волны (рисунок 5).

Единица измерения громкости звука – бел, хотя на практике используется децибел (дБ), равный одной десятой части бела. При определении этой величины учитывалось, что интенсивность ощущения звука человеком пропорциональна не интенсивности звука, а его логарифму. Иными словами, при относительно высокой интенсивности звука неприятные ощущения нарастают с все большей скоростью. Шкала интенсивности начинается с 0 дБ (порога слышимости) и заканчивается 120 или 140 дБ (болевым порогом) (рисунок 6).

Кроме того, в музыке имеет большое значение длительность звука. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЗВУКА - продолжительность колебаний источника звука. Если звучит упругое тело, предоставленное собственной инерции (например, струна), то длительность звучания пропорциональна амплитуде колебаний в начале звучания. От того, что звук будет продолжительнее или короче, не меняется его физический характер, однако с точки зрения музыки длительность звука имеет столь же большое значение, как и остальные его свойства, поскольку от длительности зависит художественное содержание звука, или другими словами, его "настроение" (рисунок 7).

Наконец, тембр определяет «индивидуальность» звука. ТЕМБРОМ называется качественная сторона звука, его окраска. Для определения особенностей тембра в музыкальной среде применяются слова из области ощущений, термины-метафоры, например, говорят: звук мягкий, резкий, густой, звенящий, певучий и т. п. Каждый инструмент или человеческий голос обладает характерным для него тембром, и даже один инструмент способен издавать звук различной окраски. Так, мы узнаем именно тембр голоса определенного человека. Тембр также позволяет различать звуки одинаковой интенсивности и высоты, извлекаемые из разных инструментов. Какова же физическая природа тембра? Рассмотрим природу звука.