Тембр


Тембр.

Одной из поразительных особенностей нашего уха является способность различать разнообразные оттенки звука, иначе —тембр. Например, гитарная струна и струна скрипичная могут звучать в унисон, совершая одинаковое количество колебаний в секунду, однако по тембру мы их никогда не спутаем.

Причиной звукового оттенка или тембра являются побочные тоны, сопровождающие основной тон. Эти призвуки или обертоны, присоединяясь к звучанию основного тона, дают ему тот или иной оттенок.

Можно на простом опыте показать, что, например, колеблющаяся струна совершает сложные колебания, т. е. что к ее основному тону примешивается обертон.

Натянем вдоль доски на двух кобылках струну АВ (рис. 18) и приведем ее в колебательное движение. Струна звучит, давая некоторый тон, например /аз, что соответствует 435 колебаниям в секунду. Она имеет вид веретена. Неподвижные точки струны А и В носят название узлов, а подвижная средняя часть—пучности. Для нашего глаза пучность струны представляется веретеном.

Отметив заранее положение середины струны, приво

дим ее в колебательное движение и на момент прикасаемся к середине ребром карты. Этим мы задерживаем колебание струны. Казалось бы звук должен прекратиться, но нет: он длится, но только он'на октаву выше и слабее по силе.

Тон на октаву выше дают колеблющиеся половинки ст ру н ы (рис. 18 внизу). Происхождение этих колебаний мы можем объяснить так: они были налицо и при колебаниях струны АВ, но маскировались более громким звуком этой струны, и потому их трудно было подметить ухом. Однако, они оказали свое влияние: сопутствуя основному тону, они сообщили звуку оттенок (тембр). Следовательно, надо думать, что струна в одно и то же время колеблется и как целое, и своими половинками (а, может быть, третями и четвертями). Когда мы прикладываем карту к струне, карта приходится на пучности главного колебания и потому задерживает его. Но в то же время карта приходится в узле звучащих половинок струны, а потому и не останавливает их колебания. Когда такое сложное колебание доходит через наружное и среднее ухо до Кортнева органа, то здесь возбуждаются соответствующие Кортневы волокна: кроме того волокна, которое возбуждается на главный тон, возбуждаются еще волокна, настроенные на обертоны. Таким образом, ухо вскрывает сложность дошедших до него вибраций и распределяет их в ряд простых. Улитка здесь выполняет работу, аналогичную призме, разлагающей сложный цвет на простые.

В опыте со струной можно выставить такое возражение: можно предположить, что лишь внешнее грубое вмешательство (накладывание карты) вызвало по

Основной тон струны определяется по этим главным колебаниям.

бочные звучания: струна, наткнувшись на карту, остановилась и раскачалась своими половинками лишь начиная с этого момента.

Резонанс.

Чтобы устранить это возражение, следует прибегнуть к помощи резонаторов. Примером воздушного резонатора может служить ламповое стекло (рис. 7), усиливающее звуки камертона. Если мы возьмем несколько камертонов, например do3, re3, mia, то для каждого из них понадобится особый резонатор (тоже в виде цилиндра или лампового стекла со столбом заключенного в нем воздуха, который, собственно, и является резонатором). Чем выше тон, тем короче будет резонирующий для него воздушный столб.

Если мы возьмем резонатор для камертона do3 и станем держать над его отверстием все три звучащих камертона, то резонатор все-таки откликнется на колебания лишь одного из них и громко зазвучит, давая тон do3. Таким образом, мы выделяем резонатором из хаоса звуков определенный тон, пользуясь явлением отзывчивости.

Резонаторам придают более удобную форму в виде шаров разных размеров, имеющих два отверстия: широкое и узкое (рис. 19). Широкое мы обращаем к источнику звука, узкое вставляем в слуховой проход. Каждый резонатор имеет собственный тон; это мы можем обнаружить, продувая наискосок перед отверстием резонатора узкую струю воздуха. Струя воздуха, разбиваясь о край отверстия, порождает множество раз

Явления отзывчивости часто именуются явлениями резонанса. Собственно, резонансом правнльиее назвать комнатное эхо.

ных колебаний, наподобие того,, как волна прибоя, разбиваясь об утес, порождает множество водяных волн, длинных и коротких. Но из этой совокупности колебаний найдется такое, которое приведет в качание воздух в резонаторе, и так как точки будут повторяться и будут соразмерными, то воздух в резонаторе раскачается и мы услышим звук — собственный тон резонатора. Обладая своим тоном, резонатор отзывается на колебания всяких звучащих тел, имеющих такие же колебания: он звучит в ответ им. Выслушивая при помощи многих резонаторов колеблющуюся струну, можно открыть в ней наличность слабых обертонов. Надо лишь подобрать соответствующий им резонатор.

Он усилит слабый звук обертона настолько, что мы. услышим его, несмотря на громкий звук основного тона. При этом мы нисколько не стесняем главных колебаний. Рис. 19.

Высоту тона струны или какого-нибудь духового инструмента мы определяем по числу колебаний главного (самого громкого) или основного тона. Исследования показывают, что простые тоны (без обертонов) встречаются редко. Их могут давать камертоны.

Анализ и синтез звуков.

Резонаторы, как мы видим, служат для анализа звуковых колебаний. Но Гельмгольцу удалось при помощи резонаторов произвести синтез разных звуков, в том числе синтез гласных звуков человеческой речи. Прибор, которым пользовался Гельмгольц, изображен на^рис. 20.

Представим, что мы тянем голосом с одной и той же силой и в одном и том же тоне разные гласные буквы (а, е, о, у). Анализируя помощью коллекции гельмголь-цевских резонаторов состав и силу звучаний, мы определим состав этих сложных звуков, узнав, из к простых они составлены, и определим силу обертонов.

следующим прибором: у него были взяты 12 камертонов, числа колебаний которых находились в следующих соотношениях:

1:2:3:4:5:6:7:8:10:12:14:16.

Каждый камертон приводился в непрерывное колебательное движение помощью электромагнита, между полюсами которого помещались его ножки (см. рис. 20). Против камертона помещался резонатор, усиливающий звук камертона. Для усиления и уменьшения звука от этой установки можно было прикрывать заслонкой отверстие резонатора, придвигать его и отодвигать. После многочисленных проб, подбирая сочетание камертонов и меняя силу их звука, Гельмгольц получил

Можно решить обратную задачу: зная состав сложного звука, получить его из отдельных простых звучаний, т. е* произвести синтез звука.

Рис. 20.

Г ельмголь ц воспользовался для синтеза гласных звуков

на своем приборе звуки, совершенно напоминающие гласные.

Например, состав гласной А оказался следующий:

1, 2, (3), 4, 5, (6), (7), 8.

Буквы О:

U (2); (О)); (4); ((5)).

Подчеркивание означает усиление звука соответствующего камертона, а заключение в скобки — ослабление.

Самый чистый звук получается от буквы У: h (((2))). (С)). (((4)))-

Очень хорошо можно получить синтез гласных на звуках рояля. Для этого поднимем крышку рояля, поднимем так называемый демфер или глушитель, налегающий на струны рояля (для этого надо нажать на правую педаль), громко пропоем какую-нибудь гласную. Сложный звук, состоящий из основного тона и его обертонов, достигая до струн рояля, возбуждает колебания тех из них, которые настроены в униссон с главным тоном и его призвуками. „Ответ струн" по силе соответствует силе отдельных обертонов. В результате рояль своими струнами воспроизводит гласную со всеми особенностями. Так что если мы внезапно оборвем пение, мы ясно услышим звук гласной, исходящий из струн. По способности возбуждаться колебаниями мы можем сравнить струнное снаряжение рояля с основной мембраной улитки. Разница в том, что на рояле колебания длятся после того, как породивший их звук прекратился, на основной же мембране колебания волоконцев мгновенно прекращаются, как только перестает колебаться эндолимфа.



Ухо, Ф.Н. Красиков, 1928



фильм Блондинка за углом смотреть онлайн фильм Маленькая Вера смотреть онлайн фильм Любовь и голуби смотреть онлайн