16 Звуковая среда

Сложная форма волны

Простые тоны (1, 2 и 3 ) могут быть сложены вместе для образования сложной формы (4). В' этом случае первые два обертона (2 и 3 гармоники) добавляются к основной частоте. Если производить беско­нечное сложение наивыс­ших гармоник, то форма результирующей волны принимает "пилообраз­ный" вид. В этом случае, ухо воспринимает звук, имеющий высоту основ­ной частоты и особую окраску из-за наличия гармоник.

измерена как акустическая энергия, проходящая через единицу пространства в секунду. Но для того, чтобы трансформировать энергию источника звука через воздушную акустическую энергию, мы должны быть уверены в том, что источник звука достаточно хорошо связан с внешней средой, т.е. его собственная вибрация вызывает вибрацию воздуха. Объекты, размеры которых достаточно малы по сравнению с длиной волны, порожденной вибрацией (камертон или скрипичные инструменты), имеют способность "проскальзывать" в воздухе, не отдавая ему достаточно своей энергии: воздух просто огибает края таких источников звука.

Если по камертону произвести удар, а затем, оставить его неподвижно висеть в пространстве, он будет продолжать беззвучно вибрировать на протяжении достаточно долгого времени. Однако, если ножку камертона приставить к деревянной панели, то вибрация камертона будет передаваться на панель, заставляя ее вибрировать и отдавать эту вибрацию воздушной среде. Амплитуда вибрации камертона будет постепенно уменьшаться, по мере того, как он будет отдавать (косвенно) свою энергию в воздушное пространство.

Если естественная частота вибрации панели совпадает с частотой вибрации камертона, то энергия может быть передана пространству значительно быстрее. Строго говоря, деревянные панели, закрепленные со всех сторон, не могут характеризоваться какими-либо определенными частотами резонанса. Если по ним постучать, то они будут производить не музыкальные, а неясные или глухие звуки лишь с небольшим намеком на какую-либо конкретную частоту. Струны музыкальных инструментов также подвергаются значительной вибрации, однако отдают очень мало своей энергии воздушному пространству. Вместо этого, энергия струн через мостики, поддерживающие их, передается на деревянные вибрирующие поверхности музыкальных инструментов.

Интересная особенность: излучающие панели не только уступают по своим размерам струнам, но так же значительно меньше, чем некоторые длины волн (в воздухе), порожденные вибрацией струн. Эти панели могут достаточно хорошо реагировать на самые низкие тона звука, но их размеры не настолько велики, чтобы достаточно эффективно воспроизвести эти низкие частоты. Сказанное подводит нас к рассмотрению еще нескольких характеристик музыки и музыкальных инструментов.

Звуковая среда 17

ОБЕРТОНЫ, ФОРМАНТЫ.

ГАРМОНИКИ

И

Под обертонами понимают дополнительные, более высокие частоты, которые воспроизводятся музыкальными инструментами наряду с основной частотой.

Для струны обертоны являются многократным звучанием основного, наиболее низкого, тона. Именно этот, самый низкий тон, для большинства музыкальных инструментов определяет основную высоту звука. Если струна получила возбуждение в средней своей части, то основная частота и ее нечетные гармоники будут звучать наиболее выраженно, так как для них характерен максимум амплитуды именно в середине. Напротив, четные гармоники, имеющие критическое значение в середине струны, будут при этом отсутствовать. На практике, для получения хорошего диапазона звучания четных и нечетных гармоник, струна получает возбуждение ближе к одному из концов.

Открытые

струны

скрипки:

интенсивность

гармоник.

Структура резо­натора позво­ляет обеспечить достаточно

широкий диапазон частот, но не в состоянии произ­вести усиление основной частоты, т.е. нижнего "соль", для которого резо­натор мал по своим раз­мерам. Существует так же разница в качестве зву­чания между наиболее низ­кой струной (богатой по своим гармоникам) и наи­более тонкой верхней струной.

Примечательно также и то, что если струна будет возбуждена примерно на 1/7 части ее длины, она не будет воспроизводить 7-ю гармонику. А так как 7-я гармоника не является музыкально связанной с остальными гармониками (не смотря на то, что 6 или 8 гармоника являются как бы членами одной музыкальной семьи), для достижения наиболее гармоничного звучания рекомендуется использовать именно эту часть струны. Кроме того, в этом месте возникает целая серия более высоких гармоник, которые дают дополнительную верхнюю окраску основной частоте. Эти характеристики определяют качество звучания струны независимо от вида инструмента.

Качество звучания самого инструмента, будь то скрипка, альт, виолончель или бас определяется качеством резонаторов;