เสียงดนตรีและคุณสมบัติของมัน

บทละคร “4'33” โดย John Cage ใช้เวลาเงียบ 4 นาที 33 วินาที ยกเว้นงานนี้ คนอื่นๆ ทั้งหมดใช้เสียง

เสียงคือเสียงเพลง การระบายสีคือการวาดภาพ คำสำหรับผู้เขียน และอิฐคือผู้สร้าง เสียงเป็นวัสดุของดนตรี นักดนตรีควรรู้ว่าเสียงทำงานอย่างไร? พูดอย่างเคร่งครัดไม่มี ท้ายที่สุด ผู้สร้างอาจไม่ทราบคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้สร้าง การที่ตึกจะถล่มไม่ใช่ปัญหาของเขา แต่เป็นปัญหาของคนที่จะอยู่ในตึกนี้

โน้ต C ส่งเสียงความถี่ใด

เรารู้คุณสมบัติของเสียงดนตรีอะไรบ้าง?

ลองใช้สตริงเป็นตัวอย่าง

ปริมาณ มันสอดคล้องกับแอมพลิจูด ยิ่งเราตีสตริงแรงมากเท่าใด แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนก็จะยิ่งกว้างขึ้น เสียงดังขึ้นเท่านั้น

ระยะเวลา. มีโทนเสียงคอมพิวเตอร์เทียมที่สามารถให้เสียงเป็นเวลานานตามอำเภอใจ แต่โดยปกติเสียงจะดังขึ้นในบางจุดและหยุดลงที่จุดใดจุดหนึ่ง ด้วยความช่วยเหลือของระยะเวลาของเสียง ตัวเลขจังหวะทั้งหมดในเพลงจะเรียงกันเป็นแถว

ความสูง เราเคยบอกว่าโน๊ตบางตัวให้เสียงสูง บางตัวเตี้ยลง ระดับเสียงสอดคล้องกับความถี่ของการสั่นของสาย มีหน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz): หนึ่งเฮิรตซ์คือหนึ่งครั้งต่อวินาที ตัวอย่างเช่น ถ้าความถี่ของเสียงคือ 100 Hz แสดงว่าสายนั้นสั่นสะเทือน 100 ครั้งต่อวินาที

หากเราเปิดคำอธิบายของระบบดนตรีใด ๆ เราจะพบว่าความถี่นั้นง่าย ถึงอ็อกเทฟเล็กๆ คือ 130,81 Hz ดังนั้นในวินาทีที่สตริงเปล่งออกมา ไปยัง, ทำ 130,81 ออสซิลเลชั่น.

แต่นี่ไม่เป็นความจริง

สายที่สมบูรณ์แบบ

ลองอธิบายสิ่งที่เราเพิ่งอธิบายไว้ในภาพ (รูปที่ 1) ในขณะนี้ เรายกเลิกระยะเวลาของเสียงและแสดงเฉพาะระดับเสียงและความดัง

ที่นี่แถบสีแดงแสดงเสียงของเราแบบกราฟิก ยิ่งแถบนี้สูงเท่าไหร่ก็ยิ่งดังมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งคอลัมน์นี้ไปทางขวามากเท่าไร เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เสียงสองเสียงในรูปที่ 2 จะเป็นเสียงที่เท่ากัน แต่เสียงที่สอง (สีน้ำเงิน) จะดังขึ้นกว่าเสียงแรก (สีแดง)

กราฟทางวิทยาศาสตร์ดังกล่าวเรียกว่าการตอบสนองความถี่แอมพลิจูด (AFC) เป็นธรรมเนียมที่จะต้องศึกษาคุณลักษณะทั้งหมดของเสียง

ตอนนี้กลับไปที่สตริง

หากสายสั่นสะเทือนทั้งเส้น (รูปที่ 3) มันก็จะทำให้เกิดเสียงเดียวดังแสดงในรูปที่ 1 เสียงนี้จะมีระดับเสียงบางส่วนขึ้นอยู่กับความแรงของการระเบิดและความถี่ที่กำหนดไว้อย่างดีของ การแกว่งเนื่องจากความตึงและความยาวของเชือก

เราสามารถฟังเสียงที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของสาย

* * * * * * * * * * * *

ฟังดูแย่ใช่มั้ย

นั่นก็เพราะว่าตามกฎของฟิสิกส์ เชือกไม่สั่นแบบนี้

นักเล่นเครื่องสายทุกคนทราบดีว่าถ้าคุณแตะสายตรงตรงกลางโดยไม่ต้องกดกับเฟรตบอร์ดและตีมัน คุณจะได้ยินเสียงเรียก ธงชาติ ในกรณีนี้ รูปแบบของการสั่นสะเทือนของเชือกจะมีลักษณะดังนี้ (รูปที่ 4)

ที่นี่ดูเหมือนว่าสายอักขระจะแบ่งออกเป็นสองส่วน และแต่ละส่วนจะออกเสียงแยกจากกัน

จากฟิสิกส์เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว: ยิ่งสตริงสั้นเท่าไหร่ก็ยิ่งสั่นเร็วขึ้นเท่านั้น ในรูปที่ 4 ครึ่งท่อนแต่ละท่อนสั้นกว่าสตริงทั้งหมด XNUMX เท่า ดังนั้นความถี่ของเสียงที่เราได้รับในลักษณะนี้จะสูงเป็นสองเท่า

เคล็ดลับคือการสั่นสะเทือนของสตริงนั้นไม่ปรากฏขึ้นในขณะที่เราเริ่มเล่นฮาร์โมนิก แต่ก็มีอยู่ในสตริง "เปิด" ด้วย เพียงแต่ว่าเมื่อเปิดเชือก จะสังเกตเห็นการสั่นดังกล่าวได้ยากขึ้น และด้วยการวางนิ้วไว้ตรงกลาง เราก็เผยให้เห็น

รูปที่ 5 จะช่วยตอบคำถามว่าสตริงสามารถสั่นพร้อมกันทั้งแบบโดยรวมและแบบสองส่วนได้อย่างไร

เชือกจะโค้งงอทั้งหมด และครึ่งคลื่นสองลูกแกว่งไปมาราวกับแปด รูปที่แปดการแกว่งบนวงสวิงคือสิ่งที่เพิ่มการสั่นสะเทือนสองประเภทดังกล่าว

จะเกิดอะไรขึ้นกับเสียงเมื่อสายสั่นสะเทือนในลักษณะนี้?

มันง่ายมาก: เมื่อสตริงสั่นสะเทือนโดยรวม มันจะส่งเสียงระดับหนึ่ง ปกติจะเรียกว่าโทนเสียงพื้นฐาน และเมื่อสองส่วน (แปด) สั่นสะเทือน เราก็ได้เสียงที่ดังขึ้นเป็นสองเท่า เสียงเหล่านี้เล่นพร้อมกัน ในส่วนของการตอบสนองความถี่ก็จะออกมาประมาณนี้ (รูปที่ 6)

คอลัมน์ที่มืดกว่าคือโทนเสียงหลักที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของสตริง "ทั้งหมด" คอลัมน์ที่เบากว่านั้นสูงเป็นสองเท่าของโทนมืด ได้มาจากการสั่นสะเทือนของ "แปด" แต่ละแท่งบนกราฟดังกล่าวเรียกว่าฮาร์มอนิก ตามกฎแล้ว ฮาร์โมนิกที่สูงกว่าจะเงียบกว่า ดังนั้นคอลัมน์ที่สองจึงต่ำกว่าคอลัมน์แรกเล็กน้อย

แต่ฮาร์โมนิกไม่ได้จำกัดอยู่แค่สองอันแรก อันที่จริง นอกจากการเพิ่มรูปแปดด้วยการแกว่งที่สลับซับซ้อนแล้ว สตริงในเวลาเดียวกันก็โค้งเหมือนครึ่งคลื่นสามลูก เช่นสี่ เหมือนห้า และอื่นๆ (รูปที่ 7)

ดังนั้น เสียงจะถูกเพิ่มเข้าไปในสองฮาร์โมนิกแรก ซึ่งสูงกว่าโทนเสียงหลักสาม สี่ ห้า ฯลฯ เท่า ในการตอบสนองต่อความถี่จะให้ภาพดังกล่าว (รูปที่ 8)

กลุ่มบริษัทที่ซับซ้อนดังกล่าวได้มาจากเสียงสตริงเดียวเท่านั้น ประกอบด้วยฮาร์โมนิกทั้งหมดตั้งแต่แรก (ซึ่งเรียกว่าพื้นฐาน) ไปจนถึงระดับสูงสุด ฮาร์โมนิกทั้งหมดยกเว้นอันแรกเรียกอีกอย่างว่าโอเวอร์โทน เช่น แปลเป็นภาษารัสเซีย - "เสียงสูง"

เราขอเน้นย้ำอีกครั้งว่านี่คือแนวคิดพื้นฐานที่สุดของเสียง นี่คือวิธีที่สายทั้งหมดในโลกมีเสียง นอกจากนี้ ด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เครื่องมือลมทั้งหมดให้โครงสร้างเสียงที่เหมือนกัน

เมื่อเราพูดถึงเสียง เราหมายถึงโครงสร้างนี้อย่างแน่นอน:

เสียง = กราวด์โทน + โอเวอร์หลายอันทั้งหมด

มันอยู่บนพื้นฐานของโครงสร้างนี้ที่คุณสมบัติฮาร์มอนิกทั้งหมดถูกสร้างขึ้นในเพลง คุณสมบัติของช่วงเวลา คอร์ด การจูน และอื่นๆ อีกมากมายสามารถอธิบายได้ง่าย ๆ หากคุณทราบโครงสร้างของเสียง

แต่ถ้าเครื่องสายและแตรทั้งหมดมีเสียงเช่นนี้ ทำไมเราถึงสามารถบอกเปียโนจากไวโอลิน และกีตาร์จากฟลุตได้?

ลักษณะของเสียงร้องหรือเสียงจากเครื่องดนตรี

คำถามที่กำหนดไว้ข้างต้นสามารถพูดให้หนักขึ้นได้ เนื่องจากมืออาชีพสามารถแยกกีตาร์ตัวหนึ่งออกจากกีตาร์ตัวอื่นได้ เครื่องดนตรีสองชิ้นที่มีรูปร่างเหมือนกัน มีสาย เสียงเหมือนกัน และบุคคลนั้นรู้สึกถึงความแตกต่าง เห็นด้วย แปลก?

ก่อนที่เราจะแก้ไขความแปลกประหลาดนี้ เรามาฟังว่าสตริงในอุดมคติที่อธิบายไว้ในย่อหน้าก่อนหน้าจะออกมาเป็นอย่างไร ลองเสียงกราฟในรูปที่ 8

* * * * * * * * * * * *

ดูเหมือนว่าจะคล้ายกับเสียงเครื่องดนตรีจริง แต่มีบางอย่างขาดหายไป

ไม่เพียงพอ "ไม่เหมาะ"

ความจริงก็คือว่าในโลกนี้ไม่มีสตริงที่เหมือนกันทุกประการ แต่ละสายมีลักษณะเฉพาะของตัวเองถึงแม้จะเป็นจุลทรรศน์ แต่ก็ส่งผลกระทบกับเสียง ความไม่สมบูรณ์อาจมีความหลากหลายมาก: ความหนาเปลี่ยนแปลงไปตามความยาวของเชือก ความหนาแน่นของวัสดุต่างกัน ข้อบกพร่องของเปียเล็กๆ การเปลี่ยนแปลงความตึงระหว่างการสั่นสะเทือน ฯลฯ นอกจากนี้ เสียงจะเปลี่ยนไปตามตำแหน่งที่เราตีสตริง คุณสมบัติวัสดุของเครื่องดนตรี (เช่น ความไวต่อความชื้น) วิธีการจัดวางเครื่องมือให้สัมพันธ์กับผู้ฟัง และอื่นๆ อีกมากมาย จนถึงรูปทรงเรขาคณิตของห้อง

คุณสมบัติเหล่านี้ทำอะไรได้บ้าง? พวกเขาปรับเปลี่ยนกราฟเล็กน้อยในรูปที่ 8 ฮาร์โมนิกบนนั้นอาจกลายเป็นไม่หลายเท่า เลื่อนไปทางขวาหรือซ้ายเล็กน้อย ระดับเสียงของฮาร์โมนิกต่าง ๆ อาจเปลี่ยนแปลงอย่างมาก หวือหวาที่อยู่ระหว่างฮาร์โมนิกอาจปรากฏขึ้น (รูปที่ 9 .)

โดยปกติ ความแตกต่างของเสียงทั้งหมดมาจากแนวคิดที่คลุมเครือของเสียงต่ำ

Timbre ดูเหมือนจะเป็นคำที่สะดวกมากสำหรับลักษณะเฉพาะของเสียงเครื่องดนตรี อย่างไรก็ตาม มีปัญหาสองประการกับคำนี้ที่ฉันอยากจะชี้ให้เห็น

ปัญหาแรกคือถ้าเรากำหนดเสียงต่ำดังที่เราทำข้างต้น เราจะแยกความแตกต่างของเครื่องดนตรีด้วยหูโดยส่วนใหญ่ไม่ได้แยกจากเสียงนั้น ตามกฎแล้ว เราจะจับความแตกต่างในเสี้ยววินาทีแรกของเสียง ช่วงเวลานี้มักเรียกว่าการโจมตีซึ่งมีเสียงปรากฏขึ้น เวลาที่เหลือ sruns ทั้งหมดฟังดูคล้ายกันมาก ในการตรวจสอบนี้ เรามาฟังโน้ตบนเปียโนกัน แต่มีช่วงการโจมตีแบบ "ตัดขาด"

* * * * * * * * * * * *

เห็นด้วย เป็นการยากที่จะจดจำเปียโนที่รู้จักกันดีในเสียงนี้

ปัญหาที่สองคือ โดยปกติ เมื่อพูดถึงเสียง โทนเสียงหลักจะถูกแยกออกจากกัน และทุกสิ่งทุกอย่างมีสาเหตุมาจากเสียงต่ำ ราวกับว่ามันไม่มีนัยสำคัญและไม่มีบทบาทใดๆ ในการสร้างดนตรี อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กรณีทั้งหมด จำเป็นต้องแยกแยะคุณลักษณะแต่ละอย่าง เช่น เสียงหวือหวาและการเบี่ยงเบนของฮาร์โมนิกจากโครงสร้างพื้นฐานของเสียง ลักษณะเฉพาะส่วนบุคคลมีผลเพียงเล็กน้อยต่อโครงสร้างทางดนตรี แต่โครงสร้างพื้นฐาน - ฮาร์โมนิกหลายแบบ ดังแสดงในรูปที่ 8 - เป็นสิ่งที่กำหนดทุกอย่างโดยไม่มีข้อยกเว้น ความสามัคคีในดนตรี โดยไม่คำนึงถึงยุคสมัย แนวโน้ม และสไตล์

เราจะพูดถึงว่าโครงสร้างนี้อธิบายโครงสร้างดนตรีในครั้งต่อไปอย่างไร

ผู้เขียน – Roman Oleinikov บันทึกเสียง – อีวาน โซชินสกี้