Musikalsk lyd og dens egenskaper

Stykket "4'33"" av John Cage er 4 minutter og 33 sekunders stillhet. Med unntak av dette verket bruker alle de andre lyd.

Lyd er for musikk hva maling er for maleri, ordet er for forfatteren, og mursteinen er for byggherren. Lyd er musikkens materiale. Bør en musiker vite hvordan lyd fungerer? Strengt tatt nei. Tross alt kan det hende at byggherren ikke kjenner til egenskapene til materialet han bygger av. At bygget skal rase er ikke hans problem, det er problemet til de som skal bo i dette bygget.

Ved hvilken frekvens lyder tonen C?

Hvilke egenskaper ved musikalsk lyd kjenner vi til?

La oss ta en streng som eksempel.

Volum. Det tilsvarer amplituden. Jo hardere vi treffer strengen, jo større amplitude av vibrasjonene, jo høyere blir lyden.

varighet. Det er kunstige datatoner som kan høres vilkårlig lenge, men vanligvis kommer lyden på et tidspunkt og stopper på et tidspunkt. Ved hjelp av lydvarighet er alle rytmiske figurer i musikk stilt opp.

Høyde. Vi er vant til å si at noen toner lyder høyere, andre lavere. Tonehøyden til lyden tilsvarer frekvensen av vibrasjonen til strengen. Det måles i hertz (Hz): én hertz er én gang per sekund. Følgelig, hvis for eksempel lydfrekvensen er 100 Hz, betyr dette at strengen lager 100 vibrasjoner per sekund.

Hvis vi åpner en beskrivelse av det musikalske systemet, vil vi lett finne at frekvensen opp til en liten oktav er 130,81 Hz, så på et sekund sender strengen ut til, gjør 130,81 svingninger.

Men dette stemmer ikke.

Perfekt streng

Så, la oss skildre det vi nettopp har beskrevet på bildet (fig. 1). Foreløpig forkaster vi varigheten av lyden og angir kun tonehøyde og lydstyrke.

Her representerer den røde søylen vår lyd grafisk. Jo høyere denne baren er, desto høyere er lyden. Jo lenger til høyre denne kolonnen er, jo høyere er lyden. For eksempel vil to lyder i fig. 2 ha samme volum, men den andre (blå) vil høres høyere enn den første (rød).

En slik graf i vitenskapen kalles amplitude-frekvensrespons (AFC). Det er vanlig å studere alle funksjonene til lyder.

Nå tilbake til strengen.

Hvis strengen vibrerte som en helhet (fig. 3), så ville den virkelig lage én lyd, som vist i fig. 1. Denne lyden ville ha noe volum, avhengig av styrken på slaget, og en veldefinert frekvens på oscillasjon, på grunn av spenningen og lengden på strengen.

Vi kan lytte til lyden som produseres av en slik vibrasjon av strengen.

* * *

Høres dårlig ut, gjør det ikke?

Dette er fordi strengen i henhold til fysikkens lover ikke vibrerer helt slik.

Alle strykere vet at hvis du berører en streng nøyaktig i midten, uten engang å trykke den mot gripebrettet, og slår den, kan du få en lyd som heter flagolet. I dette tilfellet vil formen for vibrasjoner av strengen se omtrent slik ut (fig. 4).

Her ser strengen ut til å være delt i to, og hver av halvdelene lyder separat.

Fra fysikk er det kjent: Jo kortere strengen er, jo raskere vibrerer den. I fig. 4 er hver av halvdelene to ganger kortere enn hele strengen. Følgelig vil frekvensen til lyden som vi mottar på denne måten være dobbelt så høy.

Trikset er at en slik vibrasjon av strengen ikke dukket opp i det øyeblikket vi begynte å spille den harmoniske, den var også til stede i den "åpne" strengen. Det er bare det at når strengen er åpen er en slik vibrasjon vanskeligere å legge merke til, og ved å plassere en finger i midten avslørte vi det.

Figur 5 vil bidra til å svare på spørsmålet om hvordan en streng kan vibrere samtidig både som en helhet og som to halvdeler.

Strengen bøyer seg som en helhet, og to halvbølger svinger på den som en slags åtte. Åttetallet som svinger på en huske er hva tillegget av to slike typer vibrasjoner er.

Hva skjer med lyden når strengen vibrerer på denne måten?

Det er veldig enkelt: når en streng vibrerer som en helhet, avgir den en lyd med en viss tonehøyde, det kalles vanligvis grunntonen. Og når to halvdeler (åtte) vibrerer, får vi en lyd dobbelt så høy. Disse lydene spilles samtidig. På frekvensresponsen vil det se slik ut (fig. 6).

Den mørkere kolonnen er hovedtonen som oppstår fra vibrasjonen av "hele" strengen, den lysere er dobbelt så høy som den mørke, den er hentet fra vibrasjonen til "åtte". Hver stolpe på en slik graf kalles en harmonisk. Som regel høres høyere harmoniske roligere ut, så den andre kolonnen er litt lavere enn den første.

Men harmoniske er ikke begrenset til de to første. Faktisk, foruten det allerede intrikate tillegget av en åttefigur med en sving, bøyer strengen samtidig som tre halvbølger, som fire, som fem, og så videre. (Fig. 7).

Følgelig blir lyder lagt til de to første harmoniske, som i tre, fire, fem, osv. ganger høyere enn hovedtonen. På frekvensresponsen vil dette gi et slikt bilde (fig. 8).

Et slikt komplekst konglomerat oppnås når bare én streng lyder. Den består av alle harmoniske fra den første (som kalles det fundamentale) til den høyeste. Alle harmoniske unntatt den første kalles også overtoner, dvs. oversatt til russisk – "øvre toner".

Vi understreker nok en gang at dette er den mest grunnleggende ideen om lyd, slik lyder alle strengene i verden. I tillegg gir alle blåseinstrumenter med mindre endringer samme klangstruktur.

Når vi snakker om lyd, mener vi akkurat denne konstruksjonen:

LYD = GRUNNTONE + ALLE FLERE OVERTONNER

Det er på grunnlag av denne strukturen at alle dens harmoniske egenskaper er bygget i musikk. Egenskapene til intervaller, akkorder, stemminger og mye mer kan enkelt forklares hvis du kjenner lydens struktur.

Men hvis alle strenger og alle trompeter høres slik ut, hvorfor kan vi skille mellom piano fra fiolin og gitar fra fløyte?

Klang

Spørsmålet formulert ovenfor kan stilles enda tøffere, fordi profesjonelle til og med kan skille en gitar fra en annen. To instrumenter av samme form, med samme strenger, lyd, og personen føler forskjellen. Enig, merkelig?

Før vi løser denne rariteten, la oss høre hvordan den ideelle strengen beskrevet i forrige avsnitt ville høres ut. La oss se grafen i fig. 8.

* * *

Det ser ut til å ligne på lyden til ekte musikkinstrumenter, men noe mangler.

Ikke nok "ikke-ideelt".

Faktum er at i verden er det ikke to absolutt identiske strenger. Hver streng har sine egne egenskaper, selv om de er mikroskopiske, men påvirker hvordan den høres ut. Ufullkommenheter kan være svært forskjellige: tykkelsen endres langs lengden av strengen, ulike materialtettheter, små flettedefekter, spenningsendringer under vibrasjon osv. I tillegg endres lyden avhengig av hvor vi slår på strengen, instrumentets materialegenskaper. (som mottakelighet for fuktighet), hvordan instrumentet er plassert i forhold til lytteren, og mye mer, ned til rommets geometri.

Hva gjør disse funksjonene? De endrer litt grafen i figur 8. Overtonene på den kan vise seg å ikke være helt multiple, litt forskjøvet til høyre eller venstre, volumet til forskjellige harmoniske kan endre seg mye, overtoner som er plassert mellom harmonikkene kan vises (fig. 9) .).

Vanligvis tilskrives alle nyansene av lyd det vage konseptet klang.

Timbre ser ut til å være en veldig praktisk betegnelse for særegenhetene til et instruments lyd. Det er imidlertid to problemer med dette begrepet som jeg vil peke på.

Det første problemet er at hvis vi definerer klangen som vi gjorde ovenfor, så skiller vi instrumentene på gehør hovedsakelig ikke ved det. Som regel fanger vi forskjellene i den første brøkdelen av et sekund av lyden. Denne perioden kalles vanligvis angrepet, der lyden bare vises. Resten av tiden høres alle sruns veldig like ut. For å bekrefte dette, la oss lytte til en tone på pianoet, men med en "cut off" angrepsperiode.

* * *

Enig, det er ganske vanskelig å gjenkjenne det velkjente pianoet i denne lyden.

Det andre problemet er at vanligvis, når man snakker om lyd, skilles hovedtonen ut, og alt annet tilskrives klang, som om det er ubetydelig og ikke spiller noen rolle i musikalske konstruksjoner. Dette er imidlertid slett ikke tilfelle. Det er nødvendig å skille individuelle trekk, som overtoner og avvik av harmoniske, fra den grunnleggende strukturen til lyd. Individuelle egenskaper har egentlig liten innvirkning på musikalske konstruksjoner. Men den grunnleggende strukturen – multiple harmoniske, vist i fig. 8. – er det som bestemmer all uten unntak harmoni i musikk, uavhengig av tidsepoker, trender og stiler.

Vi skal snakke om hvordan denne strukturen forklarer musikalske konstruksjoner neste gang.

Forfatter – Roman Oleinikov Lydopptak – Ivan Soshinsky