Zool! Arty Workshop

Свойства звука: тембр

Привет! Меня зовут Артём Бисярин. Я из столицы Украины, Киева. Этот урок подготовлен в качестве домашнего задания к первой недели курса «Introduction To Music Production» с сайта Coursera.org и в нём я рассказываю об одном из параметров звука, о тембре.

Есть такое свойство звука которое невозможно описать словами и очень трудно измерить.

С громкостью, например, всё понятно — звук может быть громким или тихим и измеряться он будет в децибелах, путём замера амплитуды. По высоте, звук может быть высоким или низким и измеряться в герцах, путём замера количества колебаний в секунду. По длительности звук может быть коротким или длинным, а измеряться он будет в секундах или миллисекундах.

Но, иногда говорят, что звук насыщенный или тусклый, тёмный или яркий, густой или сухой. Всё это попытки описать тембр звука. Измерить же тембр и выразить результаты парой слов просто невозможно.

В самом деле, каким образом мы различаем две полностью идентичные по всем параметрам ноты, взятые на двух разных классических гитарах? Почему, при игре одной и той же ноты в той же самой октаве, одна из гитар будет обладать густым, насыщенным тембром, а другая будет звучать сухо?

Всё дело в обертонах. Звук — это вибрация физического тела, например струны. Она колеблется не только всей своей длиной, давая основной тон, но также и своей половиной, давая первый обертон, и третью, давая второй обертон и т.д. То есть, всегда, помимо основного тона, в звуке присутствуют, звучащие выше основного тона и с гораздо меньшей амплитудой, обертона (смотрите рисунок). Мы не воспринимаем их как отдельные ноты, но именно они придают звукам индивидуальную окраску, их тембр.

Основную роль в формировании тембра играют амплитудные характеристики обертонов и, возвращаясь к нашему примеру, гитара может обладать густым тебром, если она была, к примеру, изготовлена из такого дерева, которое усиливает звучание первых, самых низких, обертонов. Если же дерево больше подчёркивает высокие обертона, то гитара может звучать сухо. Также на громкость различных обертонов гитары влияют струны, клей и лак, которые использовал мастер, температура и влажность окружающей среды и, естественно, способ звукоизвлечения.

Влияние способа звукоизвлечения на амплитудные характеристики обертонов я сейчас и продемонстрирую. Всем известно, что если играть на гитаре у грифа, то звук будет густым. мягким и тёплым, а если играть у порожка, то звук получается резким и сухим. Я сыграю ноту «до» сначала у грифа, а потом у порожка, на своей классической гитаре, и мы посмотрим на различия в звучании обертонов с помощью спектрограмм, подготовленных в программе Audacity.

На первом графике показана спектрограмма ноты «до» сыгранной у грифа классической гитары, а на втором — спектрограмма той же ноты, но сыгранной у порожка (кликните по ссылкам, чтобы послушать). В абсолютных значениях, нота сыгранная у грифа громче, -12dB против -18dB, но это ещё ничего не значит, нас интересуют относительные амплитудные характеристики обертонов, которые и влияют на тембр.

Первый пик на графике — это основной тон. Он ниже и громче всех обертонов. Остальные пики — это обертона.

Теперь заметьте, что разница амплитуды основного тона и первого обертона ноты сыгранной у грифа составляет примерно 9dB, а у ноты сыгранной у подставки эта разница не более 1dB. Это значит, что первый обертон ноты сыгранной у подставки звучит почти так же громко, как и основной тон!

Теперь, совсем не удивительно, что ближе к подставке ноты не звучат глубоко и мягко, ведь громкий первый обертон придаёт таким нотам резкое звучание. Также, полагаю, этот пример наглядно показал ключевую роль амплитудных характеристик обертонов в формировании тембра.

Когда я сел за написание этого урока, я считал, что я эксперт в вопросах о тембре. Однако, в процессе выявились некоторые пробелы в знаниях, которые удалось заполнить. Также, благодаря этой статье я впервые осознанно использовал спектрограммы, а ещё пришлось вспомнить редактор растровой графики Gimp, чтобы подготовить спектрограммы к размещению в статье.

Благодрю за время потраченное на чтение этой статьи, надеюсь она оказалась полезной. С нетерпением жду поправок, советов и просто комментариев.