Частота звука

Звук начинается с частоты 16 Гц

Звук начинается с частоты 16 Гц. Увеличив частоту в 2 раза, получаем 32 Гц, - это субконтроктава / отношение частот 1 : 2 / . 32 – 64 Гц – контроктава, 64 – 128 Гц – большая октава, 128 – 256 Гц – малая октава, еще удвоим – первая и так до шестой. До такого деления додумались давно. Но как разделить частоты на отдельные тоны внутри октавы? Пифагор, исследуя звуки с помощью прибора монохорда ( «монос» по-гречески – «один», «хорда» - «струна» ) предложил деление частотного ряда по квинтам.

Но при таком делении расстояние между различными интервалами было разным. Ну и что из того? А дело в том, что если инструмент настроить по такой гамме, то на нем можно будет исполнять любое произведение только в одной тональности, понизить или повысить музыку нельзя, звучать будет очень фальшиво. Для решения этой проблемы нужны были расчеты. Физики и математики активно работали в области музыки. Так, Эйлер и Кеплер долго размышляли над проблемой темперированного звукоряда в поисках наиболее гармоничного соотношения частот. Темперация в переводе с латинского означает – правильное соотношение.

Решение было найдено в середине 17 века. Малоизвестный органист Веркмейстер предложил замечательно простой выход: немножечко укоротить все квинты, так чтобы 12 квинт «влезало» точно в 7 октав. И, как по мановению волшебной палочки, все расстояния между соседними звуками ( полутонами, которых в октаве стало точно 12 ) стали одинаковыми. Частота каждого последующего полутона больше предыдущего в корень двенадцатой степени из двух, т.е. приблизительно в 1,06 раз. Такой строй получил название равномерно или хорошо темперированного. Равномерно темперированный строй имеет подавляющее большинство современных музыкальных инструментов.

Стоит в оркестре настроить инструменты по одному общему тону( ля первой октавы – 440 Гц ), и многие инструменты будут играть согласованно, не допуская фальши. Великий немецкий композитор Иоганн Себастьян Бах горячо пропагандировал равномерную темперацию, написав с той целью свой знаменитый сборник прелюдий и фуг, который назвал: «Хорошо темперированный клавир». Стандартизация музыки путем внедрения равномерно темперированного строя, конечно , как и всякая стандартизация, явилась огромным достижением. Но означает ли это, что темперированному строю, так удачно найденному три века назад, уготовлено вечное существование? Конечно, нет. Восприятие музыки постепенно меняется, музыка развивается. В последние годы в этот процесс активно включилась музыкальная акустика, которая не только, говоря словами пушкинского Сальери, «проверяет алгеброй гармонию», но использует для этой цели сложнейшие физические приборы, и кибернетические машины, с помощью которых пытается моделировать таинственный еще во многом процесс восприятия музыки.

Звуки одной частоты на разных инструментах

Всем хорошо известно, что звуки одной и той же высоты, воспроизведенные на разных инструментах, отличаются друг от друга мягкостью или резкостью. Качество музыкального звука, его своеобразная окраска характеризуется тембром. Камертоны, звуковые генераторы создают звук чистого тона, и это простые, как бы «пресные» звуки. В скрипке или в трубе порождаются колебания более сложной формы, которым соответствуют более сложные звуки, красивые и выразительные. При помощи анализаторов звуков было установлено, что всякий сложный звук состоит из ряда простых, частоты которых относятся как 1: 2 : 3 и т.п. Наиболее низкий звук в сложном музыкальном звуке называют основным. Он имеет такую же частоту, что и сложный звук. Остальные простые тоны называются высшими гармоническими тонами или обертонами. Обертоны придают основному тону своеобразную окраску. «Простые тоны, какие мы имеем от наших камертонов,писал Столетов, - не употребляются в музыке, они так же пресны и безвкусны, как химически чистая вода, - они бесхарактерны».

Если рассмотреть осциллограммы звуковых колебаний, созданных роялем и кларнетом, причем для одной и той же ноты / ля бемоль большой октавы/, т.е. для звука одной и той же высоты, соответствующей периоду 0,01 с, а частоте 100 Гц., то видно, что период у обоих колебаний одинаков. Но они сильно отличаются друг от друга по своей форме и, следовательно, своим гармоническом составом, (т.е. обертонами). Оба звука состоят из одних и тех же гармонических колебаний, но в каждом из них эти тоны – основной и обертоны – представлены с разными амплитудами и фазами. Для нашего уха существенны только частоты и амплитуды тонов, входящих в состав звука. Говорят, что тембр определяется гармоническим спектром звука. Получается, что один и тот же звук может восприниматься при различных формах колебания. Важно только, чтобы сохранялся спектр, т.е. частоты и амплитуды составляющих тонов. Так как высоты звуков одинаковы, то и частоты тонов – основного и обертонов, одни и те же.