Значение слова обертоны в словаре музыкальных терминов. Тоны и обертоны Основной тон и обертоны

Струна, оттянутая строго посередине, будет совершать колебания, показанные на рис. 8.3. Через каждые пол периода вся струна оказывается по разные стороны от положения равновесия. При этом на концах струны образуются узлы, а посередине - пучность смещений, так что на длине струны укладывается ровно половина длины волны (не звуковой, а поперечной волны в струне!). Частота таких колебаний и определяет высоту звука, создаваемого струной. Это так называемый основной тон струны.

Но это не единственная возможность. Можно возбудить и такие стоячие волны, при которых струна как бы разделяется на две, три и более части (рис. 2), каждая из которых колеблется с частотой, вдвое, втрое и т. д. большей, чем частота, соответствующая основному тону. Такие колебания тоже передаются окружающему воздуху и доходят до слушателя вместе с основным тоном. Называются они обертонами . Интенсивность звуков обертонов много меньше интенсивности основного звука, но обертоны как бы окрашивают звук основного тона, придают ему особое качество, называемое тембром. Он-то и позволяет отличить звук одного музыкального инструмента от другого. Зависит тембр от числа возбуждаемых обертонов и от их относительной интенсивности.

Колебания воздушного столба

В духовых музыкальных инструментах (различных трубах) источником звука является колеблющийся столб воздуха, в котором, как и в струне, возникают стоячие волны. Его колебания возбуждаются вдуванием воздуха через узкое отверстие на одном конце трубы. При таком вдувании возникает сжатие воздуха, что и дает начало колебаниям, а затем и волнам (аналогично оттягиванию струны). Правда, в отличие от струны, в воздушном столбе возникают не поперечные, а продольные упругие волны.

Труба может быть короткой или длинной, прямой или изогнутой. Другой ее конец может быть открытым или закрытым. Иногда вдуваемый воздух заставляет вибрировать тонкий упругий язычок, который передает колебания воздуху в трубе (кларнет), иногда вибрируют губы исполнителя, вызывая вибрации воздуха в трубе (корнет).

Высота звука здесь, как и в случае струны, зависит от линейных размеров. В открытой трубе основной тон возникает, когда на длине трубы укладывается 1/2 длины волны, а в закрытой - 1/4 длины волны (рис. 8.5). Высота тона зависит также от того, насколько сильно вдувается воздух, подобно тому как в струне она зависит от силы натяжения струны.

Наряду с основным тоном, в трубе возникают и обертоны с частотами, кратными основной частоте. При этом в открытой трубе возможны только такие обертоны, частоты которых представляют собой четные кратные частоте основного тона, а в закрытых трубах - нечетные кратные. Эти особенности связаны с тем, что на открытых концах трубы (а один из них всегда открытый) возможны только пучности смещений стоячей волны.

Музыкант может изменять действующую длину трубы, закрывая и открывая отверстия, сделанные вдоль трубы, с помощью клапанов или просто зажимая их пальцами (флейта, кларнет, дудка). В тромбоне, например, длина трубы, а вместе с тем и высота звука, изменяется с помощью скользящей U -образной приставки. В органе же длины труб неизменны, но зато число труб с самыми разными длинами чрезвычайно велико - до нескольких тысяч.

Оттянув струну посередине и отпустив, мы возбудим в ней колебание, изображенное на рис. 99, а. На концах струны получаются узлы, посередине - пучность.

С помощью этого прибора, меняя массу груза, натягивающего струну, и длину струны (перемещая добавочный зажим со стороны закрепленного конца), нетрудно экспериментально установить, чем определяется собственная частота колебания струны. Эти опыты показывают, что частота колебания струны прямо пропорциональна корню квадратному из силы натяженияструны и обратно пропорциональна длинеструны, т. е.

Что касается коэффициента пропорциональности, то он зависит, как оказывается, только от плотноститого материала, из которого сделана струна, и от толщины струны, а именно он равен. Таким образом, собственная частота колебаний струны выражается формулой

В струнных инструментах сила натяжения создается, конечно, но подвешиванием грузов, а растягиванием струны при накручивании одного из ее концов ни вращающийся стерженек (колок). Поворотом колка, т. е. изменением силы натяжения, осуществляется и настройка струны на требуемую частоту.

Поступим теперь следующим образом. Оттянем одну половинку струны вверх, а другую - вниз с таким расчетом, чтобы средняя точка струны не сместилась. Отпустив одновременно обе оттянутые точки струны (отстоящие от концов струны на четверть ее длины), мы увидим, что в струне возбудится колебание, имеющее, кроме двух узлов на концах, еще узел посередине (рис. 99, б) и, следовательно, две пучности. При таком свободном колебании звук струны получается в два раза выше (на октаву выше, как принято говорить в акустике), чем при предыдущем колебании с одной пучностью, т. е. частота равна теперь . Струна как бы разделилась на две более короткие струны, натяжение которых прежнее.

Можно возбудить далее колебание с двумя узлами, делящими струну на три равные части, т. е. колебание с тремя пучностями (рис. 99, в). Для этого нужно оттянуть струну в трех точках, как показано стрелками на рис. 99, в. Частота этого колебания равна . Оттягивая струну в нескольких точках, трудно получить колебания с еще большим числом узлов и пучностей, но такие колебания возможны. Их удается возбудить, например, проводя по струне смычком в том месте, где должна получиться пучность, и слегка придерживая пальцами ближайшие узловые точки. Такие свободные колебания с четырьмя, пятью пучностями и т. д. имеют частотыи т. д.

Итак, у струны имеется целый набор колебаний и соответственно целый набор собственных частот, кратных наиболее низкой частоте . Частотаназывается основной, колебание с частотойназывается основным тоном, а колебания с частотамии т. д.- обертонами (соответственно первым, вторым и т. д.).

В струнных музыкальных инструментах колебания струн возбуждаются либо щипком или рывком пластинкой (гитара, мандолина), либо ударом молоточка (рояль), либо смычком (скрипка, виолончель). Струны совершают при этом не одно какое-нибудь из собственных колебаний, а сразу несколько. Одной из причин того, почему разные инструменты обладают различным тембром, является как раз то, что обертоны, сопровождающие основное колебание струны, выражены у разных инструментов в неодинаковой степени. (Другие причины различия тембра связаны с устройством самого корпуса инструмента - его формой, размерами, жесткостью и т. п.)

Наличие целой совокупности собственных колебаний и соответствующей совокупности собственных частот свойственно всем упругим телам. Однако, в отличие от случая колебания струны, частоты обертонов, вообще говоря, не обязательно в целое число раз выше основной частоты.

На рис. 100 схематически показано, как колеблются при основном колебании и двух ближайших обертонах пластинка, зажатая в тиски, и камертон. Разумеется, на закрепленных местах всегда получаются узлы, а на свободных концах - наибольшие амплитуды. Чем выше обертон, тем больше число дополнительных узлов.

Рис.8.6. Свободные колебания на частоте основного тона и двух первых обертонов: а) пластинки, зажатой в тиски; б) камертона

Говоря ранее об одной собственной частоте упругих колебаний тепа, мы имели в виду его основную частоту и попросту умалчивали о существовании более высоких собственных частот. Впрочем, когда речь шла о колебаниях груза на пружинке или о крутильных колебаниях диска на проволоке, т. е. об упругих колебаниях систем, у которых почти вся масса сосредоточена в одном месте (груз, диск), а деформации и упругие силы - в другом (пружина, проволока), то для такого выделения основной частоты имелись все основания. Дело в том, что в таких случаях частоты обертонов, начиная уже с первого, во много раз выше основной частоты, и поэтому в опытах с основным колебанием обертоны практически не проявляются.

Проделайте такой опыт: беззвучно нажмите клавишу фортепиано, а потом сильно ударьте и сразу отпустите клавишу октавой ниже (например, держите до второй октавы, а ударьте до первой). Взятый вами тон быстро угаснет, но еще долго будет слышаться тихий, но отчетливый звук нажатой вами клавиши. Можно беззвучно нажать клавишу двумя октавами выше ударяемой. Соответствующий ей звук тоже будет слышен, хотя и менее отчетливо.

Давайте разберемся, почему это происходит. Если вы прочли, что рассказывается о звуке , то уже знаете, что он возникает в результате колебания упругого тела, в данном случае - струны. Высота звука зависит от длины струны. Вы ударили, например, до первой октавы. Задрожала, завибрировала струна, послышался звук. Но колеблется струна не только вся целиком. Вибрируют все ее части: половина, третья часть, четверть и так далее. Таким образом, одновременно слышится не один звук, а целый многозвучный аккорд. Только основной тон, самый низкий, слышен гораздо лучше других и воспринимается ухом как единственно звучащий.

Остальные же, образованные частями струны и поэтому более высокие обертоны (Oberton по-немецки «верхний тон»), или гармонические призвуки, дополняют звучание, влияют на качество звука - его тембр.

Все эти гармонические призвуки вместе с основным тоном образуют так называемый натуральный звукоряд или шкалу обертонов, которые нумеруются снизу вверх по порядку: первый звук - основной, второй октавой выше, третий - октава + чистая квинта, четвертый - октава + чистая квинта + чистая кварта (то есть на 2 октавы выше основного). Дальнейшие призвуки расположены на более близком расстоянии друг от друга.

Этим свойством - издавать не только основной звук, но и обертоны - иногда пользуются при игре на струнных инструментах. Если в момент извлечения звука смычком слегка прикоснуться пальцем к струне в том месте, где она делится пополам или на третью, четвертую и т. д. часть, то колебания больших частей исчезают, и раздастся не основной звук, а более высокий (соответственно оставшейся части струны) обертон. На струнных такой звук называется флажолетом. Он очень нежный, несильный, холодноватого тембра. Композиторы пользуются флажолетами струнных как особой краской.

Ну а произведенный нами опыт с беззвучно нажатой клавишей? Когда мы это сделали, то, не ударяя по струне фортепиано, освободили ее от глушителя, и она стала колебаться в резонанс половине более длинной - задетой нами струны. Та, когда клавиша возвратилась на место, остановилась, а колебания верхней струны продолжились. Ее звучание вы и услышали.

Многие недоумевают: как так, что люди слышат что-то кроме человеческой речи, да еще некоторых звуков окружающего мира. Разбираемся для чего нужны разные звуки, особенно высокочастотные около 20кГц. Заодно не оставим в стороне обертона и гармоники, не забыв про самые низкие частоты.

Даже человек без музыкального слуха понимает, что гитара, изготовленная на мебельной фабрике лет 40 назад, не идет ни в какое сравнение с более-менее солидной свежей гитарой именитого бренда или мастеровой. И не смотря на то, что по факту ноты можно сыграть одинаковые -- звук будет очевидно отличаться. Как и песню спеть известную могут не так мало людей, а вот как минимум не испортить - редкие люди: а вроде бы и не фальшивят так откровенно.

В жизни невозможно добиться звука только в 500Гц и все. Таких звуков нет. Почему? Дело в том, что . Выясняется, что очень важно как похожий звук создается. Ведь многие люди могут иметь примерно одинаковый тон голоса, но тембральных отличий слишком много. Потому так трудно отыскать двух людей, чтобы не понять по голосу кто есть кто вживую.

Итак, вначале есть некая частота голоса человека или вибрация струны на гитаре (а зачастую далеко не один звук - а несколько). Затем воздух движется по горлу и рту, появляется отраженные звуки. Обычно это называют обертонами и сумма их и является собой тембральные отличия. Ведь многие музыкальные инструменты могут играть действительно одинаковые ноты, но звучит-то по-разному.

С точки зрения самого сигнала, часто в технической литературе можно увидеть слово не обертона -- а гармоники. Гармоники бывают первого, второго и т.д. порядков. Что это значит? Вот есть небезызвестная нота "ля" на фортепиано. Нажимают и 440Гц слышны. Но в этот же момент вторая гармоника как вниз так и вверх заставит ноты "ля" на октаву ниже -- ту же самую клавишу, но с похожим более высоким звуком -- слегка издавать звук: 880Гц и 220Гц. Умноженное уже на 3 -- гармоникой третьего порядка. А если нажать 2 ноты вместе, сыграв интервал, - будет еще увлекательнее все посчитать.

Для обычного обывателя может быть знакомо слово "гармонические искажения" как характеристика аппаратуры. Это что-то близкое. Итак, вот есть человеческий голос. И за счет гармоник/обертонов получается отличить, детализировать любой голос. Это крайне полезно для восприятия деталей. А теперь еще и вспоминаем, что звуки часто отражаются от стен и домов, имеют свои законы распространения в пространстве. И получается, для того, чтобы услышать человека и понять его -- нужно очень много факторов учесть. И все эти факторы находят не только на частотах от 125Гц до 4кГц как принято считать за речевой диапазон --- а порой даже за 20кГц.

Если взять да сгенерировать с помощью колонки звук (синусоиду) даже в 14кГц сам по себе -- он будет крайне неинформативным. Но как только убрать из записи звуки свыше 14кГц -- сразу появляется ощущение того, что музыку слушаешь не ты сам -- а сосед через стенку. Высокие частоты дают ощущение присутствия бонусом. Можно поэкспериментировать вырезая определенные частоты и узнать где что изменяется.

Как только кто-то не слышит уже свыше 17кГц -- то пропала пятая гармоника, потом четвертая. С пропажей каждой следующей становится все менее ясно слышно, менее четко, крайне скудная детализация. А ведь есть ноты и около 10кГц и это значит, что чуть ли не первая гармоника уже может выйти за границы восприятия человека. Особенно это критично, когда в один момент звучит много нот, как это часто бывает в жизни. Скажем, говорить возле кипящего чайника или работающей микроволновки - это уже целая задача по обработке получаемого сигнала мозгом.

Но что только про высокие частоты вспоминать. Стоит подумать и про низкие. Ведь обертона есть и там. И если что-то слышать громкое и мощное, близкое -- то там эти частоты есть (низкие частоты крайне плохо распространяются на далекие расстояния, не в пример высоким). Но при проверке слуха часто совсем низкие частоты игнорируются -- начинаются замеры едва ли от 125Гц. И тут точно также могут пропасть обертона и произойдет пропажа деталей, который так нужны.

Вначале человеческий мозг едва осваивается с уймой деталей, который слышны маленькому ребенку. Затем привыкает и легко может использовать разные детали. Но как только слухом долгое время не пользуются -- начинается падения. И вместо недостающих звуковых деталей -- мысли. А потом еще и .

Кто-то может подумать, что выше 16кГц ничего полезного нет, да и многие же не слышат. А на самом деле просто отказывают от чувствительности. И раз широкий диапазон изначально есть у человека -- мозг будет его требовать неустанно. Не самими звуками -- так заменителями, имитаторами: мыслями.

Сами очень высокочастотные звуки или крайне низкочастотные не имеют смысла, да и слышать их может быть не очень приятно -- но они являются неотъемлемой частью всех звуков. Категорически нельзя их выкинуть -- и чтобы ничего не поменялось к худшему. Потому, одним из ярких сигналов плохо слышимых высоких звуков - невозможность услышать с далёкого расстояния что-то нужное и шепот. И ровно также нелепо звучит заявление о том, что низкочастотная колонка не нужна для каких-то стилей музыки.

Posts from This Journal by “Слух” Tag

• Даже имея очень солидное падение слуха -- всё равно слышно каждый день не так мало звуков. И возникает вопрос: а где внимание человека? Очень…

• Слуховые аппараты прекрасно наложились на опыт жизни людей до их изобретения: если слышно плохо -- то надо услышать хотя бы самое нужное, яркое.…

• Постоянно все уверяют, что нужно просто взять и сделать все звуки громче -- вот и решение всех проблем для тугоухого. Увы, так работать не может. И…

• Аудиометрия -- это самый базовый "анализ", самая очевидная и нужная проверка слуха. И всем сразу же кажется, что раз это медицинская…

Чтобы разобраться в понятии такого слова, как обертон, сначала надо его послушать или напеть, так как он является дополнительным звуком или призвуком, находящимся выше основного тона, спетого голосом или сыгранного на каком-либо музыкальном инструменте. обертон - это своеобразное украшение звука.

История классификации обертонов

В Европе на дополнительные звуки, извлекаемые на музыкальных инструментах, раньше особо внимания никто не обращал. Но все прекрасно понимали, что слышат дополнительные и является обертон, что это и как он обозначается, попробуем разобраться.

В свое время классификацией обертонов занимались профессор Кейзерлинг и его ученик по имени Ральф Роузинг, который даже превзошел своего учителя, усовершенствовав понятие обертонов. При этом он даже написал музыку на основе этого уникального звукоряда.

Гармонические и негармонические обертоны

Наверняка, многие знают, что существуют звуки, вызывающие положительные или отрицательные эмоции. Вот они-то и есть обертоны. Считается, что самые низкие звуки типа гула относятся к «плохим» звукам. А вот обертоны и звуки, находящиеся в верхнем диапазоне, действуют на человека успокаивающе. Тогда рассмотрим обертон - что это за звук, и как он влияет на человека.

Обертоны невозможно представить себе без некоторых дополнительных терминов. Это касается их разновидностей. Значение слова обертон является общим и включает в себя две основные категории, по которым обертоны классифицируются.

Существует и такое понятие, как гармонический обертон. Что это, необходимо разобраться. В мире музыки и исследовании в физике гармоническими обертонами принято называть дополнительные звуки верхнего диапазона, частота которых кратна частоте основного тона. Совместное звучание в теории музыки называется гармоникой.

В некоторых случаях обертонов может выходить за пределы кратности основному тону. Тут применяется понятие негармонический обертон. Что это такое? По сути, это слишком сильное различие в звучании основного и дополнительного звуков, которое может возникать, к примеру, при колебании массивных струн.

Наиболее востребованными в музыкальном отношении являются гармонические обертоны, кратность которых выражается правильными и неправильными дробями. Второй вариант используется для инструментов без определенного тона, скажем, для барабанов. Здесь же нужно учитывать и амплитуду звучания, которую часто путают с громкостью, и частоту вибрации, и резонансные показатели.

Значение обертонов в музыке

Использование обертонов в музыкальном плане трудно переоценить. Действительно, ведь именно благодаря им можно наблюдать широкие спектры тембров инструментов. Если бы все звуки на музыкальном инструменте не имели бы обертонов, мы бы просто не различали их. Каждый звук был бы похож один на другой. Понятно, что в эмоциональном плане такие звуки никакого морального удовлетворения не вызовут.

Именно с музыкальной точки зрения отвечая на вопрос: обертон, что это, можно привести массу ярких примеров того, как обертоны могут украшать звучание инструмента. Так гитаристы очень часто используют приемы игры, называемые искусственными флажолетами. Более того, если такой звук извлекается на гитаре, использующей эффекты типа Fuzz, Drive или Overdrive, проявление обертонов значительно усиливается. Кроме того разные по высоте обертоны можно получить, если извлекать флажолеты на разных отрезках грифа.

Если взять историю, то обертонам отдавалось особое предпочтение в Древнем Китае. Китайцы относились очень скрупулезно к настройке музыкальных инструментов и звукоизвлечению. В принципе, у них не было понятия обертонов, но они чувствовали возникающую гармонию на чисто интуитивном уровне.

Роль обертонов при настройке инструментов

Тон обертон имеет огромное значение для настройки инструментов. Конечно, можно использовать специальные устройства, называемые тюнерами. Но те же профессиональные настройщики фортепиано никогда их не используют, поскольку привыкли полагаться только на свой уникальный слух. При настройке они на слух воспринимают разницу, с которой звучат несколько струн при ударе молоточком.

В нижних регистрах имеется по две струны на одну клавишу. В верхних октавах - по три. Можно себе только представить, насколько тонким должно быть восприятие звука у настройщика, чтобы услышать малозаметную разницу в амплитуде и звучащих обертонах.

То же самое можно сказать и о профессиональных гитаристах, которые применяют технику строя инструмента, основанную на сравнении натуральных флажолетов, извлекаемых на соседних струнах (как правило, на пятом ладу).

Вокальные обертоны

Обертоны голоса, равно как и обертоны, получаемые на музыкальных инструментах, играют одну из ключевых ролей для передачи всех эмоциональных оттенков вокала. Это и понятно. Ведь человеческий голос является самым интересным инструментов природного происхождения. И настройке он не подлежит. Здесь нужно только научиться его использовать при помощи множества техник пения.

Наверное, многие из нас обращали внимание на сильную вибрацию голоса у оперных певцов. Именно в этот момент и можно услышать дополнительные гармоники-обертоны. Только с вокалом нужно быть очень осторожным, ведь при неправильной постановке голоса может возникнуть ситуация, когда звучать он будет несколько фальшиво. Чтобы этого не произошло, можно использовать достаточно много техник обучения пению. И потратить на это придется не один месяц или год. Зато, когда человек этому научился, слушать его исполнение какой-либо песни станет настоящим удовольствием, от которого дух захватывает.

Музыкального звука; высота обертонов выше основного тона (отсюда название). Наличие обертонов обусловлено сложной картиной колебаний звучащего тела (струны , столба воздуха, мембраны, голосовых связок и т. д.): частоты обертонов соответствуют частотам колебания его частей.

Обертоны бывают гармоническими и негармоническими. Частоты гармонических обертонов кратны частоте основного тона (гармонические обертоны вместе с основным тоном также называются гармониками ); в реальных физических ситуациях (например, при колебаниях массивной и жесткой струны) частоты обертонов могут заметно отклоняться от величин, кратных частоте основного тона - такие обертоны называются негармоническими. Присутствие негармонических обертонов в колебаниях струн музыкальных инструментов приводит к феномену неточного равенства между рассчитанными частотами равномерно темперированного строя и реальными частотами правильно настроенного фортепиано (см. Кривые Рейлсбека).

Ввиду исключительной важности для музыки именно гармонических обертонов (и относительной малозначимости негармонических ) вместо «гармонический обертон» в музыкально-теоретической (но не в физической) литературе часто пишут «обертон» без каких-либо уточнений.

Обертон может быть колебанием частей звучащего тела, выраженных как аликвотными дробями (1 / 2 , 1 / 3 , 1 / 4 и т. д.), так и неаликвотными (например, при колебании звучащего элемента ударного инструмента с неопределённой высотой звука, такого как там-там). Количество и характер обертонов влияют на тембр инструмента. Каждый обертон имеет порядковый номер, обозначающий, какая часть струны колеблется. Звукоряд, состоящий из основного тона и его гармонических обертонов, называется Натуральным (обертоновым) звукорядом .

Начальные 10 обертонов прослушиваются по высоте и сливаются друг с другом в аккорды. Остальные прослушиваются плохо или не прослушиваются вообще.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Волшебные обертоны Секреты красоты тембра

Урок вокала. Регистры, обертоны, грудной резонатор. Упражнение на расширение диапазона -2

Что такое: измерение| плотность| подплан| обертон| октава - Земли и человека

Субтитры

Использование обертонов в музыке

Обертоны (как гармонические, так и негармонические) стали основным звуковым материалом для ряда экспериментальных сочинений (чаще электронных «реализаций») последней трети XX века , обобщённо именуемых тембральной, или спектральной музыкой .