Muzikinis garsas ir jo savybės

Johno Cage'o pjesė „4'33“ yra 4 minutės ir 33 sekundės tylos. Išskyrus šį kūrinį, visi kiti naudoja garsą.

Garsas muzikai yra tai, kas tapybai – dažai, rašytojui žodis, o statybininkui – plyta. Garsas yra muzikos medžiaga. Ar muzikantas turėtų žinoti, kaip veikia garsas? Griežtai kalbant, ne. Juk statybininkas gali nežinoti medžiagos, iš kurios stato, savybių. Tai, kad pastatas sugrius – ne jo, o tų, kurie gyvens šiame pastate, problema.

Kokiu dažniu skamba nata C?

Kokias muzikinio garso savybes žinome?

Paimkime eilutę kaip pavyzdį.

Tomas. Tai atitinka amplitudę. Kuo stipriau pataikysime į stygą, tuo platesnė jos virpesių amplitudė, tuo garsesnis bus.

trukmė. Yra dirbtinių kompiuterio tonų, kurie gali skambėti savavališkai ilgą laiką, bet dažniausiai garsas kažkuriuo momentu įsijungia ir nutrūksta. Garso trukmės pagalba išrikiuojamos visos muzikos ritminės figūros.

Ūgis Esame įpratę sakyti, kad vienos natos skamba aukščiau, kitos žemiau. Garso aukštis atitinka stygos virpesių dažnį. Jis matuojamas hercais (Hz): vienas hercas yra vienas kartas per sekundę. Atitinkamai, jei, pavyzdžiui, garso dažnis yra 100 Hz, tai reiškia, kad styga atlieka 100 virpesių per sekundę.

Jei atversime kokį nors muzikinės sistemos aprašymą, nesunkiai pamatysime, kad dažnis iki mažos oktavos yra 130,81 Hz, taigi per sekundę styga išspinduliuoja į, daro 130,81 virpesius.

Bet tai netiesa.

Tobula styga

Taigi, pavaizduokime tai, ką ką tik aprašėme paveikslėlyje (1 pav.). Kol kas atmetame garso trukmę ir žymime tik aukštį ir garsumą.

Čia raudona juosta grafiškai vaizduoja mūsų garsą. Kuo aukštesnė ši juosta, tuo garsesnis garsas. Kuo toliau į dešinę šis stulpelis, tuo didesnis garsas. Pavyzdžiui, du garsai 2 pav. bus vienodi, bet antrasis (mėlynas) skambės stipriau nei pirmasis (raudonas).

Toks grafikas moksle vadinamas amplitudės-dažnio atsaku (AFC). Įprasta tyrinėti visas garsų savybes.

Dabar grįžkite į eilutę.

Jei styga vibruotų kaip visuma (3 pav.), tada ji tikrai skleistų vieną garsą, kaip parodyta 1 pav. Šis garsas turėtų tam tikrą garsumą, priklausomai nuo smūgio stiprumo, ir tiksliai apibrėžtą dažnį svyravimas dėl stygos įtempimo ir ilgio.

Galime klausytis garso, kurį sukuria tokia stygos vibracija.

* * *

Skamba prastai, ar ne?

Taip yra todėl, kad pagal fizikos dėsnius styga nevibruoja taip.

Visi stygininkai žino, kad palietus stygą tiksliai per vidurį, net neprispausdami jos į grifą ir pataikius, galite išgirsti garsą, vadinamą vėliavėlė. Šiuo atveju stygos virpesių forma atrodys maždaug taip (4 pav.).

Čia styga tarsi padalinta į dvi dalis, o kiekviena pusė skamba atskirai.

Iš fizikos žinoma: kuo trumpesnė styga, tuo greičiau ji vibruoja. 4 pav. kiekviena pusė yra du kartus trumpesnė už visą eilutę. Atitinkamai, tokiu būdu gaunamo garso dažnis bus dvigubai didesnis.

Gudrybė ta, kad tokia stygos vibracija neatsirado tuo metu, kai pradėjome groti armoniką, ji buvo ir „atviroje“ stygoje. Tiesiog, kai styga atidaryta, tokią vibraciją sunkiau pastebėti, o padėję pirštą į vidurį mes ją atskleidėme.

5 paveikslas padės atsakyti į klausimą, kaip styga gali vienu metu vibruoti ir kaip visuma, ir kaip dvi pusės.

Styga išlinksta kaip visuma, o dvi pusbangos svyruoja kaip koks aštuoniukas. Aštuonios figūrėlės, besisukančios ant sūpynių, yra dviejų tokių vibracijų tipų priedas.

Kas nutinka garsui, kai styga taip vibruoja?

Tai labai paprasta: kai styga vibruoja kaip visuma, ji skleidžia tam tikro aukščio garsą, paprastai tai vadinama pagrindiniu tonu. O kai vibruoja dvi pusės (aštuonios), gauname dvigubai aukštesnį garsą. Šie garsai skamba vienu metu. Pagal dažnio atsaką jis atrodys taip (6 pav.).

Tamsesnis stulpelis yra pagrindinis tonas, kylantis iš „visos“ stygos vibracijos, šviesesnis dvigubai aukštesnis už tamsųjį, jis gaunamas iš „aštuonetuko“ vibracijos. Kiekviena tokio grafiko juosta vadinama harmonika. Paprastai aukštesnės harmonikos skamba tyliau, todėl antrasis stulpelis yra šiek tiek žemiau nei pirmasis.

Tačiau harmonikos neapsiriboja pirmaisiais dviem. Tiesą sakant, be jau sudėtingo aštuntuko su sūpynės papildymo, styga tuo pat metu linksta kaip trys pusbangiai, kaip keturios, kaip penkios ir t.t. (7 pav.).

Atitinkamai, prie pirmųjų dviejų harmonikų pridedami garsai, kurie tris, keturis, penkis ir tt kartus didesni už pagrindinį toną. Dėl dažnio atsako tai duos tokį vaizdą (8 pav.).

Toks sudėtingas konglomeratas gaunamas, kai skamba tik viena styga. Jį sudaro visos harmonikos nuo pirmosios (kuri vadinama pagrindine) iki aukščiausios. Visos harmonikos, išskyrus pirmąją, dar vadinamos obertonais, ty išvertus į rusų kalbą – „viršutiniai tonai“.

Dar kartą pabrėžiame, kad tai pati pagrindinė garso idėja, taip skamba visos pasaulio stygos. Be to, su nedideliais pakeitimais visi pučiamieji instrumentai suteikia vienodą garso struktūrą.

Kai kalbame apie garsą, turime omenyje būtent šią konstrukciją:

GARSAS = ŽEMĖS TONAS + VISI KELI OVERTONAI

Būtent šios struktūros pagrindu muzikoje yra pastatytos visos jos harmoninės savybės. Intervalų, akordų, derinimo ir daug daugiau savybių galima lengvai paaiškinti, jei žinote garso struktūrą.

Bet jei taip skamba visos stygos ir visi trimitai, kodėl galime atskirti fortepijoną nuo smuiko ir gitarą nuo fleitos?

Tembras

Aukščiau suformuluotas klausimas gali būti dar griežtesnis, nes profesionalai net gali atskirti vieną gitarą nuo kitos. Du tos pačios formos instrumentai, su tomis pačiomis stygomis, skamba ir žmogus jaučia skirtumą. Sutinku, keista?

Prieš išspręsdami šią keistenybę, išgirskime, kaip skambėtų ideali eilutė, aprašyta ankstesnėje pastraipoje. Įgarsinkime grafiką 8 pav.

* * *

Atrodo, kad tai panašu į tikrų muzikos instrumentų skambesį, bet kažko trūksta.

Nepakanka „neidealaus“.

Faktas yra tas, kad pasaulyje nėra dviejų visiškai vienodų stygų. Kiekviena styga turi savo ypatybes, nors ir mikroskopines, bet turi įtakos jos skambėjimui. Netobulumai gali būti labai įvairūs: keičiasi storis išilgai stygos, skiriasi medžiagos tankis, smulkūs pynimo defektai, vibracijos metu kinta įtampa ir t.t.. Be to, garsas kinta priklausomai nuo to, kur mušame stygą, kokios yra instrumento medžiagos savybės. (pvz., jautrumas drėgmei), instrumento padėtis klausytojo atžvilgiu ir daug daugiau, atsižvelgiant į kambario geometriją.

Ką daro šios funkcijos? Jie šiek tiek modifikuoja 8 pav. esantį grafiką. Jame esančios harmonikos gali pasirodyti ne visai daugybinės, šiek tiek pasislinkusios į dešinę arba į kairę, gali labai pasikeisti skirtingų harmonikų garsumas, atsirasti obertonų, esančių tarp harmonikų (9 pav. .).

Dažniausiai visi garso niuansai priskiriami neaiškiai tembro sampratai.

Atrodo, kad tembras yra labai patogus terminas instrumento skambesio ypatumams apibūdinti. Tačiau su šiuo terminu yra dvi problemos, kurias norėčiau atkreipti dėmesį.

Pirmoji problema yra ta, kad jei apibrėžiame tembrą taip, kaip tai padarėme aukščiau, tada instrumentus išskiriame pagal klausą, o ne pagal jį. Paprastai skirtumus pagauname per pirmąją garso sekundės dalį. Šis laikotarpis paprastai vadinamas priepuoliu, kurio metu garsas tiesiog atsiranda. Visą likusį laiką visos srunos skamba labai panašiai. Norėdami tai patikrinti, pasiklausykime natos fortepijonu, bet su „nutrauktu“ atakos periodu.

* * *

Sutikite, šiame skambesyje gana sunku atpažinti gerai žinomą fortepijoną.

Antra bėda, kad dažniausiai kalbant apie garsą išskiriamas pagrindinis tonas, o visa kita priskiriama tembrui, tarsi nereikšminga ir muzikinėse konstrukcijose nevaidina. Tačiau taip nėra. Būtina atskirti atskirus bruožus, tokius kaip harmonikų obertonai ir nukrypimai, nuo pagrindinės garso struktūros. Individualios savybės muzikinėms konstrukcijoms tikrai turi mažai įtakos. Tačiau pagrindinė struktūra – daugialypės harmonikos, parodytos 8 pav. – lemia visą be išimties harmoniją muzikoje, nepaisant epochų, krypčių ir stilių.

Apie tai, kaip ši struktūra paaiškina muzikines konstrukcijas, kalbėsime kitą kartą.

Autorius – Romanas Oleinikovas Garso įrašai – Ivanas Sošinskis