О нотах и октавах. Гармоники
О нотах и октавах. Гармоники:
Слово "гармоника", в общем-то, означает гармоническое колебание, или проще – синусоиду, простой тон. В аудиотехнике, однако, находит применение термин – пронумерованные гармоники. Дело в том, что множество физических, акустических или просто простейших математических процессов дают дополнение какой-то определенной частоты частотами, ей кратными. Простой (основной) тон 100 Гц сопровождают гармоники 200, 300, 400 и так далее Гц. Звук скрипки, например – это почти одни сплошные гармоники, основной тон имеет лишь немного большую мощность чем его гармонические дополнения. Вообще говоря, характер звучания музыкального инструмента зависит от наличия и мощностей его гармоник, тогда как основной тон определяет ноту.
Вспоминаем дальше. Октава в музыке – интервал изменения частоты основного тона в два раза. Нота ля первой октавы, к примеру, имеет частоту примерно – 27.5 Гц, второй – 55 Гц. Состав гармоник этих двух разных звуков имеет много общего – в том числе это 110 Гц (ля третей октавы), 220 Гц (четвертой), 440 Гц (пятой) – и так далее. В этом основная причина того, что одинаковые ноты разных октав звучат в унисон – складывается влияние одинаковых высших гармоник. Дело в том, что гармоники нам обеспечены всегда – даже если музыкальный инструмент воспроизводит только один основной тон, высшие гармоники появятся уже в ухе, в процессе спектрального восприятия звука. Нота самой нижней октавы почти всегда включает в себя в качестве гармоник те же ноты всех вышестоящих октав.
Ещё посмотрите лекцию "1. Введение. Цель и задачи курса" по этой теме.
Наше звуковосприятия почему-то устроено так, что нам приятны гармоники, и неприятны частоты, которые выбиваются из этой схемы – два звука, 1 кГц и 4 кГц, вместе будут звучать приятно – ведь это суть одна нота через две октавы, пусть и не калиброванного по стандартной шкале инструмента :-). Как я уже говорил – это то, что часто встречается в природе как следствие естественных физических процессов. А вот зато если взять два тона 1 кГц и 3.1 кГц – будет звучать раздражающе.
Вот мы и пришли к тому, что такое аккорд (трезвучие). Музыканты знают, что есть комбинации нот, которые вместе звучат приятно, воспринимаются как один звук. Это как раз и есть те три (обычно) ноты, четные гармоники которых не мешают друг другу, не проходят слишком близко друг от друга, чтобы не вызывать неудовлетворенность слушателя, в то же время другие гармоники дополняют друг друга приятным для слуха образом, создавая эффект единичного, стройного тембра. При этом воспринимается только базовый тон аккорда – так называемая тоника, нота, по которой построен аккорд, остальные ноты так или иначе включаются в гармоническое дополнение к ней.
Октава – понятие, полезное не только для музыкантов. Октава в акустике – это изменение частоты звука в два раза. Мы уверенно слышим примерно полных 10 октав, это на две октавы выше, чем последняя октава фортепьяно. Странное дело, но в каждой октаве содержится примерно одинаковое для нас количество информации, хотя последняя октава – это весь район с 10 до 20 кГц. В старости мы практически перестаем слышать эту последнюю октаву, и это дает потерю слуховой информации не в два раза, а всего на 10% – что не так уж и страшно. Для справки – самая высокая нота фортепьяно – около 4 кГц. Тем не менее, спектр звучания этого инструмента далеко выходит за эти 4 кГц за счет гармоник, реально покрывая весь наш звуковой диапазон. Так почти с любым музыкальным инструментом – основные тона почти никогда не выходят за 5 кГц, можно быть совершенно глухим к более высоким тонам, и тем не менее слушать музыку..
Даже если бы и были инструменты с более высокими тонами – слышимый гармонический состав их звучания был бы очень бедным. Сами смотрите – у инструмента в 6 кГц основного тона есть только одна слышимая гармоника – 12 кГц. Этого просто мало для наполненного, приятного звучания, какой тембр мы бы не хотели получить в результате.
Важный параметр всех звуковых схем – гармонические искажения. Почти все физические процессы приводят к их появлению, и в звукопередаче их стараются сделать минимальными, чтобы не изменять тональную окраску звука, и просто не засорять звук лишней, отягощающей информацией. Гармоники, однако, могут давать звуку и приятную окраску – например, ламповый звук – это наличие большого (сравнительно с транзисторной техникой) числа гармоник, дающих звуку в некотором роде приятный, теплый характер, практически не имеющий аналогов в природе.
