Глава 16. Акустика инструментов, рождающих музыку

Частотный диапазон и спектр звука

Частотным диапазоном принято называть диапазон частот основных тонов, который определяет тесситурные возможности инструмента. Человеческий голос перекрывает примерно две октавы, музыкальный инструмент — от трех до десяти октав. Спектр звука не ограничивается зоной основных тонов и распространяется вверх — в область уверенно воспроизводимых гармоничес­ких обертонов, а также вверх и вниз — в зону шумов.

Тембр — обертоны и форманты

За небольшим исключением (флейта — одно из них), из инструмента нельзя извлечь одночастотный звук При возбуждении основного вибратора неиз­бежно возникают обертоны основного тона, которые обуславливают тембро­вые отличия звучания конкретного экземпляра музыкального инструмента. Особенности тембра зависят от наличия определенных гармоник и распреде­ления энергии между ними.

При изменении высоты звука, в большинстве случаев, распределение энергии по гармоникам изменяется так, что основные обертоны всегда рас­полагаются примерно в одном и том же частотном диапазоне, который назы­вается диапазоном формант. Одной из причин существования формант явля­ется существование резонансных элементов для усиления звука, таких как дека и воздушный резонатор Например, у медных духовых инструментов форманты определяются раструбом, из которого выходит звук.

Более подробно понятия тембр, обертоны и форманты описаны в главе 3.

Стабильность основных тонов и формант

Наличие основных тонов — явление относительное (относительно времени) Даже когда инструмент выдерживает долгую ноту, наблюдается небольшая периодическая модуляция частоты и амплитуды — на профессиональном жаргоне называемая «вибрато» Ярким примером тому могут служить струн­ные смычковые инструменты и голосовой аппарат человеческого голоса

Кроме модуляции основных тонов вибрато сопровождается изменением распределения энергии обертонов на протяжении звучания тона У некото­рых инструментов (щипковых и клавишных) основной тон и его гармоники претерпевают настолько быстрые изменения, что говорить об их наличии можно лишь весьма условно В этом случае звучание удобно описывать не столько с помощью тембральных характеристик, сколько с использованием модели, имеющей временные параметры типа постоянных нарастания и спа­да энергии основных и дополнительных тонов.

185

Глава 16. Акустика инструментов, рождающих музыку

О собенности настройки инструментов

Принято считать, что настройка инструментов имеет точность 0,3% абсолют­ного значения частоты (или плюс-минус 3 цента) во всем диапазоне частот, что определяется порогами различимости звука человеком. В некоторых ус­ловиях точность восприятия высоты тона может быть значительно выше ука­занных значений, однако, и этих трех центов в исполнительской практике более чем достаточно. Приборы настройки музыкальных инструментов долж­ны обеспечивать точность 0,1 % от абсолютного значения частоты.

Переходные тона

В отдельных инструментах, например, в струнно-щипковых или струн-но-ударных, энергия, приходящаяся на высшие гармоники и на многочис­ленные негармонические обертоны, максимальна сразу же после начала зву­чания, а через доли секунды эти частоты замирают. В фортепиано появление переходных тонов обусловлено действием молоточка, ударяющего по струне. Оттенки, сопровождающие атаку огибающей и существующие в течение кратких промежутков времени, придают звуку инструмента специфическую окраску. Иногда музыкальные инструменты с одинаковой структурой оберто­нов можно различить только по переходным тонам.

Случаи отсутствия основного тона

У некоторых вибраторов резонансные частоты не являются гармоническими составляющими. Инструменты такого рода (например, барабаны и тарелки) используются в оркестровой музыке для особой выразительности и подчер­кивания ритма, но не для мелодического развития.

Громкость излучения и динамический диапазон

Громкость текущего звучания инструмента зависит от нескольких факторов: выразительной возможности инструмента; замысла композитора, обозначен­ного в партитуре специальными символами (табл. 16.1); задачи, поставлен­ной дирижером; мастерства исполнителя.

Обозначения, приведенные в табл. 16.1, относятся к более или менее про­тяженным музыкальным отрывкам. Внутри таких отрывков нередко выделя­ются по громкости отдельные звуки, что обозначается терминами forzato,

186