Склад звуку, Sound theory
Склад звуку
Ведучи мову про склад звуку, насамперед треба поговорити про таке явище як «гармоніки» або «обертона».Гармоніки, по суті, є складовими частинами будь-якого звуку.
Щоб зрозуміти, що це таке та як це працює, розглянемо приклад – коливання гітарної струни. Ось струна у стані спокою:
Вона нерухома, але варто нам ударити по ній медіатором або смикнути пальцем - вона починає вагатися:
Це перша гармоніка, чи «Основний тон». Припустимо, що це нота «Ля» із частотою коливання 110 Гц.
На малюнку стрілкою показано напрям основного імпульсу від удару медіатором. Імпульс йде і в інший бік, але нас зараз цікавить сам принцип, за яким відбувається рух і утворення звуку. Коли імпульс доходить до того місця, де закріплена струна, він «здиблює» її, якщо можна так сказати:
і утворюється друга область коливань:
це друга гармоніка.
Тепер, коливання відбувається у двох місцях і частота кожного – 22о Гц. Вдвічі частіше, ніж перша гармоніка, оскільки довжина відрізка, що коливається, зменшилася вдвічі.
Залишковий імпульс знову збуджує струну:
І з'являється третя гармоніка:
з частотою 330 Гц, оскільки відрізок втричі менший.
і з'являється четверта гармоніка із частотою 440 Гц:
Треба розуміти, що все це відбувається за дуже короткий проміжок часу, а так само те, що на практиці, тіло, що вагається, чи то струна або потік повітря, веде себе інакше, за рахунок величезної кількості сил, що впливають на неї в момент коливання. Проте, ці малюнки наочно ілюструють сам процес, що має важливу роль розумінні природи звуку у принципі. Нові області коливання утворюватимуться додо тих пір, поки не вичерпається імпульс, який вивів тіло зі стану рівноваги. Кожні наступні рухи в рази тихіші за попередні, але саме вони додають звуку певних фарб у тембр.
За великим рахунком, тембр і складається з гармонік, але це не можна сприймати у вузькому сенсі. . Наприклад, якщо взяти гітару, то на її тембр впливатимуть такі речі як струни, матеріал з якого вони виготовлені, їхня товщина, натяг, корпус гітари – його форма, матеріал, аж до фарби з лаком, які застосовувалися при виготовленні. Словом - абсолютно все, а значить і будь-які складові звуку будуть схильні до цих факторів.
На початку статті зустрічалося слово "обертон".
Обертон - це те саме, що і гармоніки, але в більш музичному сенсі. Це характеризує їхнє позначення. Перша гармоніка вважається основним тоном, а друга – першим обертоном і далі поряд. Найцікавіше у цій ситуації – те, що розподіл звуку на гармоніки за великим рахунком – умовне, якщо говорити про музичні інструменти з природним звукообразованием.
Гармоніки в чистому вигляді ми можемо отримати тільки при цифровому синтезі, тому, що стосується «живих» інструментів, під гармоніками мають на увазі область частот, кратну частоті основного тону.
Буває, що обертони в звучанні інструменту явно виражені, але це не говорить про те, що частота їх коливання кратна переважно кожного Герца. Але саме ця незапрограмованість і надає живому звучанню його неповторної чарівності.