Mūzikas skaņa un tās īpašības

Džona Keidža luga “4'33” ir 4 minūtes un 33 sekundes klusuma. Izņemot šo darbu, visi pārējie izmanto skaņu.

Skaņa ir mūzikai, kas krāsa ir gleznai, vārds ir rakstītājam, un ķieģelis ir celtniekam. Skaņa ir mūzikas materiāls. Vai mūziķim jāzina, kā darbojas skaņa? Stingri sakot, nē. Galu galā celtnieks var nezināt materiāla, no kura viņš būvē, īpašības. Tas, ka ēka sabruks, nav viņa problēma, tā ir to cilvēku problēma, kas dzīvos šajā ēkā.

Kādā frekvencē skan C nots?

Kādas mūzikas skaņas īpašības mēs zinām?

Kā piemēru ņemsim virkni.

Skaļums. Tas atbilst amplitūdai. Jo stiprāk sitīsim stīgu, jo plašāka būs tās vibrāciju amplitūda, jo skaļāka būs skaņa.

ilgums. Ir mākslīgi datora toņi, kas var skanēt patvaļīgi ilgu laiku, bet parasti skaņa kādā brīdī ieslēdzas un kādā brīdī apstājas. Ar skaņas ilguma palīdzību tiek sakārtotas visas mūzikas ritmiskās figūras.

Augstums Mēs esam pieraduši teikt, ka dažas notis skan augstāk, citas zemāk. Skaņas augstums atbilst stīgas vibrācijas frekvencei. To mēra hercos (Hz): viens hercs ir reizi sekundē. Attiecīgi, ja, piemēram, skaņas frekvence ir 100 Hz, tas nozīmē, ka virkne veic 100 vibrācijas sekundē.

Ja mēs atveram kādu mūzikas sistēmas aprakstu, mēs viegli atklāsim, ka frekvence līdz nelielai oktāvai ir 130,81 Hz, tātad sekundē virkne izstaro uz, veic 130,81 svārstības.

Bet tā nav taisnība.

Perfekta stīga

Tātad, attēlosim to, ko mēs tikko aprakstījām attēlā (1. att.). Pagaidām mēs atmetam skaņas ilgumu un apzīmējam tikai toņu un skaļumu.

Šeit sarkanā josla grafiski attēlo mūsu skaņu. Jo augstāka ir šī josla, jo skaļāka ir skaņa. Jo tālāk pa labi šī kolonna, jo augstāka ir skaņa. Piemēram, divas skaņas 2. attēlā būs vienāda skaļuma, bet otrā (zilā) skanēs augstāk nekā pirmā (sarkanā).

Zinātnē šādu grafiku sauc par amplitūdas-frekvences reakciju (AFC). Ir ierasts izpētīt visas skaņu īpašības.

Tagad atgriezieties pie virknes.

Ja virkne vibrētu kopumā (3. att.), tad tā patiešām radītu vienu skaņu, kā parādīts 1. attēlā. Šai skaņai būtu zināms skaļums atkarībā no sitiena stipruma un precīzi noteikta frekvence svārstības stīgas spriedzes un garuma dēļ.

Mēs varam klausīties skaņu, ko rada šāda stīgas vibrācija.

* * *

Izklausās nabadzīgi, vai ne?

Tas ir tāpēc, ka saskaņā ar fizikas likumiem stīga nevibrē gluži tāpat.

Visi stīgu spēlētāji zina, ka, pieskaroties stīgai precīzi vidū, pat nepiespiežot to pret grifu, un sitiet to, jūs varat iegūt skaņu, ko sauc. karogs. Šajā gadījumā virknes vibrāciju forma izskatīsies apmēram šādi (4. att.).

Šeit stīga, šķiet, ir sadalīta divās daļās, un katra no pusēm skan atsevišķi.

No fizikas ir zināms: jo īsāka stīga, jo ātrāk tā vibrē. 4. attēlā katra no pusēm ir divas reizes īsāka par visu virkni. Attiecīgi, skaņas frekvence, ko mēs saņemam šādā veidā, būs divreiz lielāka.

Viltība ir tāda, ka tāda stīgas vibrācija neparādījās brīdī, kad sākām spēlēt harmoniku, tā bija arī “atvērtajā” stīgā. Vienkārši, kad aukla ir atvērta, šādu vibrāciju ir grūtāk pamanīt, un, ieliekot pirkstu vidū, mēs to atklājām.

5. attēls palīdzēs atbildēt uz jautājumu, kā virkne var vienlaikus vibrēt gan kopumā, gan kā divas puses.

Stīga izliecas kopumā, un divi pusviļņi uz tās svārstās kā astoņi. Astotnieks, kas šūpojas šūpolēs, ir divu šādu vibrāciju veidu pievienošana.

Kas notiek ar skaņu, kad stīga šādi vibrē?

Tas ir ļoti vienkārši: kad virkne vibrē kopumā, tā izstaro noteikta augstuma skaņu, to parasti sauc par pamattoni. Un, kad vibrē divas puses (astoņas), mēs iegūstam divreiz augstāku skaņu. Šīs skaņas tiek atskaņotas vienlaikus. Uz frekvences reakcijas tas izskatīsies šādi (6. att.).

Tumšākā kolonna ir galvenais tonis, kas rodas no “visas” stīgas vibrācijas, gaišākais ir divreiz augstāks par tumšo, to iegūst no “astoņas” vibrācijas. Katru stieni šādā diagrammā sauc par harmoniku. Parasti augstākas harmonikas skan klusāk, tāpēc otrā kolonna ir nedaudz zemāka par pirmo.

Bet harmonikas neaprobežojas tikai ar pirmajām divām. Faktiski bez jau tā sarežģītā astoņnieka pievienošanas ar šūpolēm stīga vienlaikus liecas kā trīs pusviļņi, kā četri, kā pieci utt. (7. att.).

Attiecīgi pirmajām divām harmonikām tiek pievienotas skaņas, kas trīs, četras, piecas utt. reizes augstākas par galveno toni. Frekvences reakcijas gadījumā tas sniegs šādu attēlu (8. att.).

Šāds sarežģīts konglomerāts tiek iegūts, ja skan tikai viena stīga. Tas sastāv no visām harmonikām no pirmās (ko sauc par fundamentālo) līdz augstākajai. Visas harmonikas, izņemot pirmo, tiek sauktas arī par virstoņiem, ti, tulkojumā krieviski – “augšējie toņi”.

Mēs vēlreiz uzsveram, ka šī ir visvienkāršākā skaņas ideja, tā skan visas pasaules stīgas. Turklāt ar nelielām izmaiņām visi pūšamie instrumenti dod vienādu skaņas struktūru.

Kad mēs runājam par skaņu, mēs domājam tieši šo konstrukciju:

SKAŅA = ZEMES TONIS + VISI VAIRĀKIE OVERTONI

Uz šīs struktūras pamata mūzikā ir uzbūvētas visas tās harmoniskās īpašības. Intervālu, akordu, skaņojumu un daudz ko citu var viegli izskaidrot, ja zināt skaņas struktūru.

Bet, ja visas stīgas un visas trompetes skan šādi, kāpēc mēs varam atšķirt klavieres no vijoles un ģitāru no flautas?

Tembrs

Iepriekš formulēto jautājumu var izvirzīt vēl stingrāk, jo profesionāļi var pat atšķirt vienu ģitāru no citas. Divi vienas formas instrumenti, ar vienādām stīgām, skaņu, un cilvēks jūt atšķirību. Piekrītu, dīvaini?

Pirms atrisinām šo dīvainību, noklausīsimies, kā skanēs ideālā virkne, kas aprakstīta iepriekšējā rindkopā. Izskanēsim grafiku 8. att.

* * *

Šķiet, ka tas ir līdzīgs īstu mūzikas instrumentu skanējumam, taču kaut kā pietrūkst.

Nepietiek ar “neideālu”.

Fakts ir tāds, ka pasaulē nav divu absolūti identisku stīgu. Katrai virknei ir savas īpašības, kaut arī tās ir mikroskopiskas, taču tās ietekmē to, kā tā skan. Nepilnības var būt ļoti dažādas: mainās biezums stīgas garumā, dažāds materiāla blīvums, nelieli pinuma defekti, spriegums mainās vibrācijas laikā u.c.. Turklāt skaņa mainās atkarībā no tā, kur sitam stīgu, no instrumenta materiāla īpašībām. (piemēram, jutīgums pret mitrumu), instrumenta novietojums attiecībā pret klausītāju un daudz kas cits, līdz pat telpas ģeometrijai.

Ko šīs funkcijas dara? Tie nedaudz pārveido 8. attēlā redzamo grafiku. Harmonikas uz tā var izrādīties ne visai daudzkārtējas, nedaudz nobīdītas pa labi vai pa kreisi, var stipri mainīties dažādu harmoniku skaļums, var parādīties virstoņi, kas atrodas starp harmonikām (9. att. .).

Parasti visas skaņas nianses tiek attiecinātas uz neskaidro tembra jēdzienu.

Šķiet, ka tembrs ir ļoti ērts termins instrumenta skanējuma īpatnībām. Tomēr ar šo terminu ir divas problēmas, uz kurām es vēlētos norādīt.

Pirmā problēma ir tāda, ka, ja mēs definējam tembru, kā mēs to darījām iepriekš, tad mēs atšķiram instrumentus pēc dzirdes galvenokārt nevis pēc tā. Parasti atšķirības mēs uztveram skaņas pirmajā sekundes daļā. Šo periodu parasti sauc par uzbrukumu, kurā skaņa vienkārši parādās. Pārējā laikā visas srunas izklausās ļoti līdzīgi. Lai to pārbaudītu, noklausīsimies noti uz klavierēm, bet ar “nogrieztu” uzbrukuma periodu.

* * *

Piekrītu, šajā skanējumā ir diezgan grūti atpazīt labi zināmās klavieres.

Otra problēma ir tā, ka parasti, runājot par skaņu, tiek izcelts galvenais tonis, un viss pārējais tiek attiecināts uz tembru, it kā tas ir mazsvarīgs un nespēlē nekādu lomu mūzikas konstrukcijās. Tomēr tas tā nebūt nav. No skaņas pamatstruktūras ir jānošķir atsevišķas pazīmes, piemēram, virstoņi un harmoniku novirzes. Individuālās īpašības patiešām maz ietekmē muzikālās konstrukcijas. Taču fundamentālā struktūra – daudzkārtējās harmonikas, kas parādīta 8. attēlā – ir tā, kas nosaka visu bez izņēmuma harmoniju mūzikā neatkarīgi no laikmetiem, tendencēm un stiliem.

Par to, kā šī struktūra izskaidro muzikālās konstrukcijas, runāsim nākamreiz.

Autors – Romāns Oļeiņikovs Audio ieraksti - Ivans Sošinskis