Каким свойством обладает звук
Звук – объективно существующее в природе физическое явление, вызываемое механическими колебаниями какого-либо упругого тела, вследствие чего образуются звуковые волны, воспринимаемые ухом и преобразуемые в нём в нервные импульсы. Звуковыми волнами называются периодически чередующиеся сгущения и разрежения в какой-либо упругой (т.е. звукопроводящей) среде; звуковые волны воспринимаются слуховыми органами человека и животных и при помощи центростремительных нервов передаются в большие полушария головного мозга, где и осознаются как конкретные звуки.
Все звуки вокруг нас распадаются на 2 типа: с определенный высотой (музыкальные звуки) и с неопределённой высотой (шумовые звуки). Музыкальные звуки составляют звуковой фонд музыки, в то время как шумовые звуки применяются лишь эпизодически. Музыкальный звук имеет 4 основных свойства: высота, длительность, громкость, тембр.
Высота
Высота звука обусловлена частотой колебаний вибратора и находится от неё в прямой зависимости. Частота колебаний находится в обратной зависимости от величины (длины и толщины) звучащего тела и в прямой – от упругости.
Слух человека воспринимает звуки в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц, в раннем детстве до 22000 Гц, в старости до 14000-15000Гц. Наиболее точно и ясно человек воспринимает звуки в пределах 16-4200-4500Гц, этот диапазон и используется в музыке. Зависимость между частотой колебаний и высотой звука – геометрическая прогрессия. При увеличении частоты на 110 Гц (это приблизительно соответствует укорачиванию струны в два раза) от A (110Гц) образуются интервалы: ч.8, ч.5, ч.4, б. 3, м.3, м.3, несколько б.2, несколько м.2. Дальше образуются интервалы меньше полутона. Этот звуковой ряд соответствует натуральному ряду чисел и называется натуральным звукорядом. Его можно получить при делении струны на 2, 3, 4, 5, 6 и т.д. частей, чем пользуются при исполнении на струнных инструментах флажолетов. Эталон высоты звука – 440 Гц (а первой октавы).
Акустическая единица измерения звуковысотных расстояний – цент = 1/100 темперированного полутона. Порог различения изменения высоты звука в среднем регистре – 5 центов.
Длительность
Длительность звука – выраженное в ритмических единицах время, в течение которого совершаются колебательные движения вибратора. Прямая зависимость. Длительность музыкального звука колеблется от 0,015-0,02 с до нескольких минут (педальные звуки органа). В тактовой нотации (с 17 в.) ноты указывают лишь относительную длительность звука, реальное значение которой зависит от темпа.
Громкость
Громкость звука – отражение в восприятии силы звука, обусловленной амплитудой колебаний. Применяемые в музыкальной практике обозначения динамических оттенков показывают не абсолютные значения громкости звука, а соотношения между их градациями.Forte (f) сильно, громко, piano (p) слабо, тихо; mezzo forte (mf) умеренно громко; mezzo piano (mp) умеренно тихо; fortissimo (ff) очень громко; pianissimo (pp) очень тихо; forte-fortissimo (fff) чрезвычайно громко; piano-pianissimo (ppp) чрезвычайно тихо. Реже встречаются 4, 5 f или p.
Subito piano, subito forte (subito p, subito f) – внезапно громко или тихо.
Crescendo (cresc.) – постепенно усиливая силу звука; diminuendo, decrescendo (dim., decresc.) — постепенно затихая.
Колебания бывают 2 видов: затухающие (т.е. с постепенно уменьшающейся за счё т сопротивления воздуха и внутреннего торможения амплитудой – рояль, арфа, струнно-щипковые) и незатухающие (с постоянной или произвольно меняющейся амплитудой – орган, скрипка при игре смычком). При затухающих колебаниях громкость звука постепенно уменьшается до полного затихания (высота остаётся практически неизменной). При незатухающих колебаниях громкость можно варьировать в зависимости от художественных целей.
Интенсивность (сила) звука – отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности, измеряется в Вт/м2. При росте силы звука в геометрической прогрессии громкость возрастает лишь в арифметической.
Тембр
Тембр – окраска звука, характер звучания. Он зависит от конструкции инструмента, материала, из которого он сделан, его качества, способа звукоизвлечения, среды, где распространяется звук и т.д. В характеристике тембра большое значение имеют обертоны и их соотношение по высота и громкости, шумовые призвуки, форманты, вибрато и т.д.
Обертоны – призвуки, входящие в спектр музыкального звука, звучат выше основного тона.
На характер тембра влияют количество слышимых обертонов и то или иное распределение громкости между отдельными гармониками (тонами, входящими в состав сложного звука). Форманта – область усиленных частичных тонов в спектре музыкальных звуков и звуков речи, а также сами эти призвуки, определяющие своеобразие тембра звука. Форманты есть почти у всех музыкальных инструментов и голоса. Например, в пении, кроме речевых формант, возникают характерные певческие форманты: высокая певческая форманта (около 3000 Гц) придаёт голосу блеск, серебристость, «полётность», способствует хорошей разборчивости гласных и согласных; низкая певческая форманта (около 500 Гц) придаёт звучанию мягкость, округлость.
Источник
Раскаты грома, музыка, шум прибоя, человеческая речь и все остальное, что мы слышим – это звук. А что такое “звук”?
Источник изображения: pixabay.com
В действительности все, что мы привыкли считаем звуком – это всего лишь одна из разновидностей колебаний (воздуха), которые могут воспринимать наш мозг и органы слуха.
Какая природа у звука
Все звуки, распространяемые в воздухе, представляют собой вибрации звуковой волны. Она возникает посредством колебания объекта и расходится от её источника во всех направлениях. Колеблющийся объект сжимает молекулы в окружающей среде, а затем создаёт разреженную атмосферу, заставляя молекулы отталкиваться друг от друга всё дальше и дальше. Таким образом, изменения в давлении воздуха распространяются от объекта, сами молекулы остаются в неизменной для себя позиции.
Воздействие звуковых волн на барабанную перепонку. Источник изображения:prd.go.th
По мере того, как звуковая волна распространяется в пространстве, она отражается от объектов, встречающихся на её пути, создавая изменения в окружающем воздухе. Когда эти изменения, достигая вашего уха, воздействуют на барабанную перепонку, нервные окончания подают сигнал в мозг, и вы воспринимаете эти колебания как звук.
Основные характеристики звуковой волны
Самой простой формой звуковой волны является синусоида. Синусоидные волны в чистом виде редко встречаются в природе, однако именно с них следует начинать изучение физики звука, так как любые звуки можно разложить на комбинацию синусоидных волн.
Синусоида чётко демонстрирует три основных физических критерия звука – частоту, амплитуду и фазу.
Частота
Чем реже частота колебаний, тем звук ниже, Источник изображения:ReasonGuide.Ru
Частота – это величина, характеризующая количество колебаний в секунду. Она измеряется в количестве периодов колебания либо в герцах (ГЦ). Человеческое ухо может воспринимать звук в диапазоне от 20 Гц (низкочастотные) и до 20 КГц (высокочастотные). Звуки, находящиеся выше данного диапазона называется ультразвуком, а ниже – инфразвуком, и человеческими органами слуха не воспринимаются.
Амплитуда
Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук.
Понятие амплитуды (или интенсивности) звуковой волны имеет отношение к силе звука, которую человеческие органы слуха воспринимают как объём или громкость звука. Люди могут воспринимать достаточно широкий спектр громкости звука: от капающего крана в тихой квартире, и до музыки, звучащей на концерте. Для измерения громкости используются фонометры (показатели в децибелах), в которых используется логарифмическая шкала чтобы сделать измерения более удобными.
Фаза звуковой волны
Фазы звуковой волны. Источник изображения: Muz-Flame.ru
Используется для того, чтобы описать свойства двух звуковых волн. Если две волны имеют одинаковую амплитуду и частотность, то говорят, что две звуковые волны находятся в фазе. Фаза измеряется в диапазоне от 0 до 360, где 0 – это значение, показывающее, что две звуковые волны синхронны (в фазе), а 180 – значение, означающее противоположность волн друг к другу (находятся в противофазе). Когда две звуковые волны находятся в фазе, то два звука накладываются и сигналы усиливают друг друга. При совмещении двух сигналов, не совпадающих по амплитуде, из-за разницы давления идёт подавление сигналов, что приводит к нулевому результату, то есть звук исчезает. Этот феномен известен как “подавление фазы”.
При совмещении двух одинаковых аудио сигналов – подавление фазы может стать серьёзной проблемой, так же огромной неприятностью является совмещение оригинальной звуковой волны с волной, отражённой от поверхностей в акустической комнате. Например, когда совмещают левый и правый каналы стерео микшера, чтобы получить гармоничную запись, сигнал может страдать от подавления фаз.
Что такое децибел?
В децибелах измеряется уровень звукового давления или электрического напряжения. Это такая единица, которая показывает коэффициент отношения двух разных величин друг к другу. Бел (названный в честь американского ученого Александра Белла) является десятичным логарифмом, отражающим соотношение двух разных сигналов друг к другу. Это означает, что для каждого последующего бела в шкале, принимаемый сигнал в десять раз мощнее. Например, звуковое давление громкого звука в миллиарды раз выше, чем у тихого. Для того чтобы отображать такие большие величины, стали использовать относительную величину децибел (дБ) – при этом 1.000.000.000 – это 109, или просто 9. Принятие физиками акустиками данной величины позволило сделать работу с огромными числами удобнее.
Шкала громкости различных звуков. Источник изображения: Nauet.ru
На практике получается так, что бел является слишком большой единицей для измерения уровня звука, поэтому вместо него стали использовать децибел, что составляет одну десятую от бела. Нельзя сказать, что применение децибелов вместо белов – это как использование, скажем, сантиметров вместо метров для обозначения размера обуви, белы и децибелы — относительные величины.
Из выше сказанного понятно, что уровень звука принято измерять в децибелах. Некоторые эталоны уровня звука используются в акустике на протяжении многих лет, начиная со времён изобретения телефона, и по сей день. Большинство этих эталонов сложно применить относительно современного оборудования, они используются только для устаревших единиц техники. На сегодняшний день на оборудовании в студиях звукозаписи и вещания используется такая единица, как дБu (децибел относительно уровня 0,775 В), а в бытовой аппаратуре – дБВ (децибел, отсчитываемый относительно уровня 1 В). В цифровой аудио аппаратуре для измерения мощности звука применяется дБFS (децибел полной шкалы).
дБм – “м” обозначает милливатты (мВт), данная единица измерения используется для обозначения электрической мощности. Следует отличать мощность от электрического напряжения, хотя эти два понятия тесно связаны друг с другом. Единицу измерения дБм начали использовать ещё на заре внедрения телефонных коммуникаций, на сегодняшний день её тоже используют в профессиональной аппаратуре.
дБu — в данном случае измеряется напряжение (вместо мощности) относительно эталонного нулевого уровня, за эталонный уровень принято считать 0,75 вольт. В работе с современной профессиональной аудио аппаратуре дБu заменён на дБм. В качестве единицы измерения в сфере звукотехники было удобнее использовать дБu раньше, когда для оценки уровня сигнала было важнее считать электрическую мощность, а не его напряжение.
дБВ – в основе данной единицы измерения так же лежит эталонный нулевой уровень (как и в случае с дБu), однако за эталонный уровень принимают 1 В, что является более удобным, чем цифра 0,775 В. Данная единица измерения звука часто используется для бытовой и полу профессиональной аудио аппаратуры.
дБFS – данная оценка уровня сигнала широко используется в цифровой звукотехнике и сильно отличается от указанных выше единиц измерения. FS (full scale) – полная шкала, которая используется из-за того, что, в отличие от аналогового звукового сигнала, которое имеет оптимальное напряжение, весь диапазон цифровых значений одинаково приемлем при работе с цифровым сигналом. 0 дБFS – это максимально возможный уровень цифрового звукового сигнала, который можно записать без искажения. У аналоговых стандартов измерения таких, как дБu и дБВ, после уровня 0 дБFS нет запаса по динамическому диапазону.
Если Вам понравилась статья , поставьте лайк и подпишитесь на канал НАУЧПОП . Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!
Источник
Приветствую всех и каждого в новом разделе — музыкальная теория! Это очень важный и жизненно необходимый раздел для каждого серьезно настроенного музыканта, я думаю, Вы это понимаете.
Ведь знать хотя бы самые основы музыкальной теории просто необходимо! Поэтому, как и подобает каждому новому разделу, начнем с чего-нибудь попроще и постепенно пойдем все дальше и глубже.
Это будет долгий путь, как для Вас, так и для меня. Для начала я расскажу Вам о понятии звука и его свойствах, да возможно это не самая необходимая тема в разделе – “музыкальная теория”, но ведь нужно с чего-то начать?
Далее скорей всего пойдет рассказ о ритмике (более глубокий и подробный), а после уже будет становиться все интересней и интересней! Главное не просто читайте эти статьи, а вникайте в суть материала! Иначе все прочитанное выветриться из головы всего за пару недель.
При написании этих статей я время от времени буду прибегать к помощи различным книгам по музыкальной теории, поэтому этот раздел будет отличной выжимкой знаний и опыта из множества книг по музыке. Ладно, пора начинать!
Музыкальный звук
Думаю ни для кого не секрет, что музыка базируется на звуках и именно поэтому нужно хотя бы самую малость понимать, что такое звук и какие свойства он имеет. Если Вы согласны со мной, то тогда читайте дальше.
Звук – это физическое явление, вызываемое механическими колебаниями какого-либо упругого тела (например, натянутой струны гитары), и в результате этих механических колебаний образуются звуковые волны, они воспринимаются ухом и преобразуются в ухе в нервные импульсы.
Так же есть еще такой термин как – звуковые волны! Звуковые волны – это периодически чередующиеся сгущения и разрешения в окружающей среде. Основными звукопроводящими средами бывают – жидкие и твердые тела, а так же газовая среда (или иначе говоря, воздушная среда).
Звуков в нашем мире очень и очень много, их просто невероятное количество! Поэтому они делятся на две основные группы: музыкальные звуки (звуки у которых есть строго определенная высота) и шумы (звуки у которых нет четко определенной высоты).
У музыкальных звуков в отличие от шумов еще очень много других отличительных свойств (о них уже совсем скоро), а шумы включают в произведения для достижения различных эффектов.
Например, Вы наверно удивитесь, но инструменты, относящиеся к семейству ударных (тарелки, большой и малый барабан, бубен и так далее) помогают разукрасить произведения различными эффектами. Иначе говоря, ударные звучат не как музыкальные звуки, а как шумы! Вот так вот.
Свойства музыкальных звуков
Есть четыре основных музыкальных свойства, которые воспринимаются как способ проявления каких-либо качеств звука. Ниже указаны эти четыре музыкальных свойства, запомните их!
1) Высота
2) Длительность
3) Громкость
4) Тембр
Теперь по порядку обо всех этих свойствах:
Высота звука определяется частотой колебаний звучащего тела и находится от нее в прямой зависимости. Иначе говоря, чем больше колебаний совершило тело (источник звука) за определенный промежуток времени, тем выше будет звук, а так же и наоборот, чем меньше будет колебаний, тем и ниже будет звук.
При этом число колебаний в секунду сильно зависит от величины, длины, толщины и упругости звучащего тела. Например, чем длиннее струна (при равных других условиях), тем реже она колеблется и соответственно ниже звучание струны!
Немного об упругости (степени натяжения гитарной струны): чем сильнее натянута струна, тем выше будет извлекаемый звук, и совсем наоборот, если струна натянута слабее, то и звук будет ниже. Как видите, здесь сразу заметна прямая зависимость! Вспомните, чтобы понизить строй, Вам нужно ослабить натяжение струны, а не повысить это самое натяжение струн.
Слуховой аппарат человека может воспринимать звуки в диапазоне частот приблизительно от 16 – 14 000 Герц. Кстати, в детстве люди слышат более большой диапазон звуков – до 20 000 Герц, однако с возрастом улавливаемый человеческим ухом диапазон уменьшается до 14 000.
Но все равно наиболее понятный для людей диапазон звуков, более узок, примерно от 14 до 4200 Герц. Именно поэтому эти частоты и используются в музыке!
Длительность звука – это выраженное в ритмических единицах время, в течение которого колеблется звучащие тело. Проще говоря – чем дольше колеблется тело (струна в нашем случае), тем протяженней будет звук, и естественно наоборот.
Невероятно подробно про длительность я расскажу чуть позже, в будущих статьях!
Громкость звука – находиться в прямой зависимости от амплитуды колебаний источника звука. Иначе говоря – чем больше амплитуда, тем громче звук, и понятное дело, что чем меньше амплитуда, тем более тихим будет звучание.
Амплитуда – максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении.
Так же на восприятие громкости влияет расстояние от источника звука и отчасти частота колебаний. Поэтому, при одинаковой амплитуде и расстоянии от источника более громкими кажутся звуки среднего регистра!
Тембр – характер звучания, и он зависит он многих причин, например: от конструкции инструмента, материала из которого он изготовлен, способа звукоизвлечения, среды распространения звука и так же имеет значение расстояние до его источника.
Наверно, Вы понимаете, что каждый звук является сложным, иначе говоря, состоит из нескольких одновременно звучащих тонов. Получается, что человек слышит один звук, обладающий определенной высотой, которая соответствует частоте колебания всей струны!
Остальные звуки не воспринимаются как отдельные или самостоятельные, они скорей всего просто придают основному звуку дополнительную яркость и плотность при звучании. Эти самые звуки, входящие в состав основного тона, принято называть – гармоническими составляющими или просто гармониками.
Первый из них возникает от колебания всей струны и называется основным тоном, другие (следующие за ним) называются обертонами, или тонами, лежащими выше основного!
Заключение
Неплохое начало, как Вы считаете? Вообще я подумал разделить раздел музыкальной теории на две рубрики – “Основы музыкальной теории” и еще одну. В которой я буду рассказывать про вещи менее важные, но все таки имеемые место, или наоборот, более сложные и которые скорей всего не все смогут понять сразу!
В целом музыкальная теория просто неимоверно огромная тема, поэтому Вам нужно серьезно запастись желанием, если хотите изучать ее дальше. А я в свою очередь постараюсь доносить до Вас информацию наиболее доступно и понятно.
Со временем появится и рубрика по импровизации, возможно даже сделаю раздел с различными упражнениями по музыкальной теории и всему тому, что имеет близкое к ней отношение. Правда, сразу предупреждаю, что раздел, навряд ли будет развиваться быстрыми темпами, так как писать статьи на подобные темы очень сложно, надеюсь, Вы понимаете это.
И естественно если будут вопросы, то обязательно задавайте их в комментариях! Я всегда рад ответить на них и подсказать правильный ответ.
Источник