Тембр звука. Основной тон и обертоны

Наиболее сложным качеством певческого голоса является его тембр.

Музыкальные тоны, как и большинство окружающих нас звуков, являются тонами сложными, состоящими из

 

6 Основы вокальной методики

многих колебаний разной частоты и силы. В сложном звуке различают основной тон, который определяет высоту зву­чания сложного звука, и частичные тоны, или обертоны, сумма звучания которых создает совершенно определенный

тембр, то есть характер зву­чания..

Рис. 9. Сила различных звуков в децибелах.

Как мы уже упоминали,
источниками звуковых коле­
баний в музыкальных инст­
рументах являются, как
правило, какие-либо ' упру­
гие тела: струны, язычки,
трости, губы. Когда колеб­
лется какое-либо упругое
тело, то оно совершает ко­
лебания не только длиной,
но 'и всеми своими ' частя­
ми. Каждая колеблющая­
ся часть толкает окружаю­
щий воздух со свойственной
ей частотой, что и рождает
обертоны. Так, например,
колеблющаяся струна со­
вершает колебания с наи­
большим ^[ размахом всей
своей длиной. Но, как по­
казывают наблюдения,
струна совершает еще и
внутренние, частичные ко­
лебания— половиной, тре­
тями, четвертями и т. д. сво­
ей длины. Частота этих ко­
лебаний будет в 2, 3, 4 и
т. д. раз больше, чем часто­
та колебания всей струны.

Эти частичные колебания струны передаются воздуху и вхо­дят в общее звучание, 'придавая ему определенный тембр. Ам­плитуда частичных колебаний уменьшается с увеличением по­рядка обертона.

Такие частичные колебания, которые в несколько раз выше основного тона, называются гармоническими или просто гармониками. Это название дано им потому, что они зву­чат гармонично основному тону. Обертон, частота которого в два раза выше основного тона, звучит октавой к нему и име­нуется октавной гармонией. Тот, что в три раза выше основного тона — звучит квинтой через октаву и т. д. Если все эти звуки взять на фортепиано разом, будет слышно гармоничное зву­чание.

 

Представим себе, что колеблется неровная струна, что одна ее половина толще другой. В этом случае частичные колебания будут совершаться неравными половинками и соответственно рождать звуки не в два, три, четыре и т. д. раза чаще основ­ного тона, а, например, в 2,1 раза, в 3,2 раза и т. д. Если послу­шать на фортепиано звучание таких тонов, то они будут звучать диссонансами к основному тону. Например, обертон, который в 2,1 раза выше основного то­на, звучит немного выше, А чем октава, как увеличен­ная октава или нона и т. п. Поэтому такие обертоны называ­ются негармониче­скими.

Рис. 10. Колебание упругого тела —• стру­ны (вверху) металлического стержня и камертона (внизу) — порождает сложный звук. Эти тела колеблются не только всей длиной но.и своими частями. Основной тон и обертоны — следствие этих колебаний. Колебание всей струны А—В дает основ­ной тон; А—с, с—В — октаву основного тона (колебания в 2 раза чаще); А—а, а—в, в—В — квинта октавы (колебания в 3 раза чаще). Внизу: 1—основной тон; 2 — октава; 3 — квинта от октавы.

Когда колеблется уп­
ругое тело, то все его
частичные колебания осу­
ществляются одновре­
менно, и каждое из них
создает звуковые волны
присущей ему частоты.
Таким образом, от ко­
леблющейся струны рас­
пространяется серия
волн i— обертонов, вос­
принимающихся ухом как
определенная окраска
звучания, как тембр. Ко­
личество этих обертонов

может быть очень вели­ко. В исходном ^! тембре, возникающем в голосо­вой щели человека, их несколько десятков.

Если графически по порядку, в виде столбиков, изобразить все обертоны сложного звука так, что высота столбика будет отражать величину амплитуды соответствующего обертона, — мы получим спектр сложного звуйа (см. рис. 11). Следо­вательно, рассматривая спектр какого-либо звука, мы как бы видим его обертоновый состав, т. е. видим его тембр. Крайний левый столбик соответствует величине основного тона, а осталь­ные обертоны расположены в порядке увеличения их частоты.

Если изобразить спектр колеблющейся струны, то амплитуда обертонов будет убывать по мере повышения их частоты, а наи­более сильно будет выражен основной тон. Это происходит потому, что струна в целом колеблется с большим размахом,

6* 163

чем ее части. Размах больших частей — половинок, третей — соответственно больше, чем мелких частей. Поэтому спектр ее имеет вид серии убывающих по силе обертонов.

Рояль

Однако если записать и проанализировать сложный звук. музыкальных инструментов или человеческого голоса, то на спектре не.получается того частокола убывающих амплитуд,

инструмента, о котором идет речь. Анализ спектра сложного звука музыкальных инструментов в настоящее время делается при помощи различных аппаратов.