Завдання для самоопрацюванпя

1 Намалювати графік залежності величини смуги пропускання слухових фільтрів від їх центральної частоти.

2. Порівняти звукові сигнали однієї інтенсивності, але з різними частотами: 100 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 5000 Гц, 10000 Гц. Описати слухові відчуття.

3. На вашу думку, чи однаково сприймають інтенсивність звуку різні люди?

4. Перерахувати прилади, в яких застосовуються рівні інтенсивності звуку.

5. Розрахувати результуючий рівень інтенсивності для двох діючих джерел звуку. Наприклад, для першого джерела Ь_} = 40 дБ та другого Ьг = 44 дБ. Частоти звукових хвиль неоднакові: частота пер­шої хвилі Рі = 100 Гц, другої Р₂ ~ 5000 Гц.

ч.

Тема 6. Сприйняття тембру

1. Поняття тембру.

2. Визначення тембру в музиці.

3. Характерні ознаки тембру.

4. Шум як тембр.

І.Алдошина визначає тембр звуку як “його особливе індивідуальне забарвлення, що дозволяє вирізнити даний звук від звуків такої самої ви­соти та гучності” та “як суб'єктивну якісну характеристику звуку” [2, 60].

Тембром звуку, за Я.Вахітовим, “називається особливе його забар­влення, яке дозволяє вирізнити даний звук від інших звуків такої са­мої висоти й гучності”. Зазначається також, що тембр є “суб’ктивною якісною характеристикою звуку” [5, 163].

Кількість обертонів та співвідношення їхніх амплітуд - перший фізичний фактор, що визначає тембр звуку [5,164].

Тембр, за Л.Кузнєцовим, це “суб’єктивна характеристика якості звуку, завдяки якій звуки однієї й тієї ж висоти та інтенсивності мож­на вирізнити один від одного” [14,74]. Основними об’єктивними па­раметрами тембру є спектр і характер перехідного процесу основного тону й обертонів.

Тембром звуку, за О.Радзішевським, “називається така якість звуку, яка поза залежністю від частоти та амплітуди, дозволяє виріз­нити одне звучання від іншого”. Отже, зазначається, що тембр не за­лежить від “висоти основного тону” й визначається “складом оберто­нів (їх частотами та амплітудами)” [26, 108-109].

Тембр звуку залежить від: спектрального складу; співвідношення амплітуд складових спектра; нарощення амплітуди на початку звучання та спаду у кінці звучання; різниці у формі кривої, що огинає в межах періоду коливання [26, 108-109]. Також, визначає Л.Кузнєцов є “додат­кові параметри, такі як реверберація, вібрато, унісон, негармонічність обертонів, биття, відстань від джерела звуку, нелінійність кривих рівної гучності, нелінійність амплітудної характеристики звуку’' [14,74].

Тембр також визначає, так звана, атака - “тривалість нарощу­вання звуку і тривалість його затухання" [5, 165]. Тут може створити­ся такий ефект, коли звуки основного тону й обертони одного склад­ного звуку матимуть різні тривалості атаки та затухання. Наприклад, у фортепіано коротка атака й тривале затухання; в органа - посту­пове нарощування П різке зникнення звуку.

м

Тембр (від фр. ІітЬге - забарвлення) - одна з властивостей зву ку, за якою вирізняють звуки однакової висоти чи гучності, однак ви' конані на різних інструментах різними голосами [20, т.5, 489].

Він залежить від багатьох факторів: конструкції інструмента, мате» ріалу’, якості, способу звукоугворення, виконавця, середовища тощо.

Тембр, тобто забарвлення звуку, перш за все обумовлений яскравіс­тю та приглушеністю окремих елементарних тонів [15,10]. Відомо, що перші вісім обертонів, зливаючись, утворюють гармонічний комплекс, в основі якого лежить мажорний тризвук. Високі ж обертони (після 8 чи 10) впливають на забарвлення звуку , тобто на його тембр.

Тембр характеризується такими ознаками:

• суб’єктивні асоціативні представлення;

• спектральний склад;

• кількість обертонів у складі звуку, їхнє співвідношення за ви­сотою, сумарною гучністю; шумовими призвуками;

• резонанс і вібрація, що виникають, відповідно, у вібраторі та резонаторі; амплітудна та частотна модуляція;

• форманта — область посилених часткових тонів у спектрі звуку;

• регістр - високий, середній, низький;

• перехідні процеси: початкова стадія виникнення звуку — атака (різка, плавна, м'яка), стабільна фаза, кінцева стадія — процес зату­хання звуку;

• биття між звуками;

• співвідношення амплітуд частотних складових спектра — шуми.

Як правило, слухач характеризує тембр за допомогою суб'єктивних

асоціативних уявлень. Визначення параметрів тембру в музиці представ­лені відповідними термінами чи літературними характеристиками тембру.

Наприклад, В.Кузнспов пропонує чотири групи тембрів, відпо­відно до діапазону частот: соковитість 200- 900 Гц, бархатне і їсть 800-2500 Гц, яскравість - 2500 8000 Гц, різкість 3600 8000 Гц.

Параметри суб’кіивиих оцінок тембрів майже нідпопідають аку­стичним фізичним параметрам інс грументів. В к'у зн( цов надає такі приклади для струнних інструментів [ 14, 80-811:

• при Присутності В спектрах чнуку НИЖНЬОЇо (ЧМ'Ісіру перших 4-5 обертонів тембр маг повноту та соковитість. У нисокомч регістрі

'Я емері І», ШО Іірн\.\’И ТЬсЯ НЛ *»ПеріОМЛ змі*нп;у ГЬсН. 7 ом \ осмов- ^ ТЬ ПрНіМ ;:»• 11.1 «кСИїМіМИЙ ’*•*»».

• ⁴’’' * '*•■> т “ Ь*Р’⁴*^! •*» м- ч ‘ псі і р,* -ми; и мсж;і\ часіог

- ^щ ‘. • " ’ І «і = Н і * ■ і. . !- ■. * * ¹> *• Л ' " Л < ‘ І' Н і » і і \ М > ■ ч І , ;

• підйом огинаючої спектра в межах частот від 800-1000 до 2200-2500 при плавному підйомі — виявиться бархатність, при різко- _му сплеску - гнусавість, підйом в межах 2500-300 - польотність;

• при відсутності чи недостатності обертонів у нижньому регістрі тембр визнається як тьмяний;

• при послабленні перших гармонік і їх підсилення, починаючи з шостої, збільшується різкість і тріскучість;

• присутність у спектрі звуку скрипки низького за частотою основного тону 220-257 Гц надає тембру глибину;

• пік спектрів скрипок на частотах 1500-2200 Гц - надає гнусавості.

Найвагомішою характеристикою є спектральний склад, який ви­значається кількістю та амплітудами компонентів, що в них входять. Він також залежить від складу компонентів та від фазових співвідно­шень між ними - “різниця фаз гармонік призводить до різних форм звукового сигналу’’. Наприклад, форми звукових сигналів музичних інструментів - різні і їм відповідають - різні спектри [14,74].

Наявність у спектрі музичного звуку груп спектральних складо­вих, які мають стійке положення максимуму їх огинаючої, тобто фор­мантних груп, суттєво прикрашає тембр і надає йому яскравості особ­ливо у високочастотній частині спектра. Наприклад, у скрипок у ви­сокочастотній формантній групі (3000-4000 Гц).

Особливе значення для формування тембру має склад натураль­ного звукоряду, особливо часткових тонів - обертони чи гармоніки. На тембр впливають, по-перше, кількість обертонів, що відчуваються, по-друге, розподілення гучності між окремими гармоніками складно­го музичного звуку, по-третс інтенсивність різних обертонів.

І якщо основний тон визначає висоту звуку, то обертони, “на­кладаючись у відповідних співвідношеннях, надають звуку специфіч­ного забарвлення, тобто наявний у даного джерела тембр” наголошує Б.Меєрзон [18,17].

Як зауважує музичний теоретик Б.Алексєєв, “якщо друга гармо­ніка буде гучнішою основного тону, третя - гучніша другої, а потім гучність буде знижуватись - виникає тембр, близький до гобоя..., а якщо виділити непарні гармонічні тони перший, третій та п’ятий - сшпезугп.ся тембр клариеіа"|3, ІЗ].

Ча даними Л .Кушгцопа 114,75- 77| для спектрів струнних інструментів характерна чадежнісіь кількості обертонів від висот тону, причому у міру переходу від ми м.ких до високих іонів спектри збіднюються обертонами.

				с2 (640 Ґ1д> 1 1 І 1 І І І І .
<1			1 1	я (192 Пц) ІІІІ.ІІ.ІІ..

Альт

а¹(435 Гц)

І і І І І і І І і І . .д і

с (129 Гц)

О

ІІіІІііпііііп.і.*/:

а (216 Гц)

с (54 Гц)

2000 4000 6ООО 8000 1 Гц Віолончель

1000 2000 3000 4000 5000 {. Гц Контрабас

я (216 ГЦ.)

с(54 Гц)

2000 3000 4000 5000 І. ГЦ Рис.6.1

Для щипкових і смичкових струнних також характерна залеж­ність від місця збудження струни. Наприклад, при збудженні струни арфи на її кінці створкхггься спектр звуку, багатий обертонами, а при збудженні струни в центрі практично зникають усі непарні обертони.

Духові інструменти мають інші спектри: у кларнета спектр бід­ний непарними обертонами. Бідні на обертони й спектри звуків флей­ти, а спектри ударних мають значні шу мові компоненти.

а (288 Гц)

Ц-Щ-

Спектри духових інструментів: флейта

[ЩС

Кларнет іп А

Англійський ріжок

(204 Гц)

0 1000 2000 3000 4000 5000 і Гц Альтовий саксофон

ШШіяііІь

с (128 Гц »

І-Л

фагот

0 1000 2000 3000 4000 5000 1 Гц Труба

а <144 гц)

іь.

РІВ (І?" ГЦ)

С (64 Гц) Іі ІУШІІІИІЩЩ

Гобой

її (240 Гц)

Ці^ли 4-і.і

₀ 1000 2000 3000 4000 5000 £, Гц Валторна

Е (80 Гц)

1. 1000 2000 3000 4000 50001Гц Рис.6.2.

Тембр у музиці також визначають дві складових: вібратор і ре­зонатор випромінювача звуку. Особливо важливим тут є матеріал і форма цих частин джерела звуку та способи їх збудження.

Вібрація (від лат.уіЬгаПо - коливання, дрижання) - коливання джерела звуку, а також пов'язаного з ним резонатора, характеризуєть­ся амплітудою та частотою.

Резонанс (від фр. Кезопапсе, від лат. гезопо - відгукуюсь, звучу у відповідь) - акустичне явище, коли п результаті впливу коливання одного тіла (вібратора) у другому тілі (резонаторі) виникають анало­гічні за частотою н близькі за амплітудою коливання [20л\4> 5861.

Вібратор (від. лат. чіЬгагс коливатись) — це тіло, яке збуджус звукові хвилі в навколишньому середовищі.

Резонатор - підсилювач гучності вібратора, який випромін його звукову енергію. *°^є

Коливання вібратора передаються іншому тілу - резонатору який має більший об’єм чи більшу поверхню. Особливо важливим тут є матеріал, форма джерела звуку та способи його збудження. р_е. зонатори беруть участь у створенні тембру звуку, оскільки їх фізичні властивості впливають на форму звукової хвилі, яку випромінюють вібратори [19, 34-35].

Вібрато - невелика періодична зміна висоти (частотне вібрато) - частотна модуляція або амплітуди (амплітудне вібрато) - амплітудна модуляція музичного звуку. Тобто відбувається частотна та амплітуд­на модуляція основного тону та обертонів з частотою не вище 10-12 Гц. Обидва види модуляції збагачуються частотними складовими, які й впливають на тембр.

¹ ^ На думку Л.Кузнєцова, "вібрато живить звук: найбільш приємне

• 3 враження справляє частотне вібрато в діапазоні від 5 до 7 Гц.” [14,78]. £ і Форманта (від лат. Гогтапііз - створюючий) - зона посилених част­ій кових тонів у спектрі музичних звуків, звуків мови тощо [20, т.5, 907].

• Формантою ще називають "значно підсилену царину частотного спектра звукового коливання*’ [30, 44].

Форманти залежать від того, які “обертони супутні основному тону, яка інтенсивність кожного з них і в яких зонах звукових частот відбувається їхнє скупчення’’ [16, 132]. Частота форманти завжди ви­ща основного тону - "якщо частота основного тону перевшцуе часто­ту форманти, то остання випадає по завершенні коливального проце­су”, - пише А.Севашко [30, 44].

Форманти є у всіх музичних інструментів: для флейти характерні фор­манти у межах частот від 1400 до 1700 Гц. гобоя - 1600-2000 Гц, фагота - 450-500, у спектрі якісних скрипок - 240-270. 500-550. 3200-4200 Гц.

Дослідники також зауважують, шо в музичних інструментів “фор­манти виникають не стільки за рахунок тіла, що коливається. скільки незалежно від нього завдяки коливанням ре'юнлтора” (30, 44].

Поняття форманти більше ьживаїться у фонепші. де ноно ви­знана! акустичну характеристик) ш>ків мови V спскірі чнук\ вияв­лено лекі.іька формант, наприклад, N00 І ц. ІМм) І | ^ _л у .тмличн

рОірГІНЯК'ГЬ чотири «Ім.рМЛНТИ ЛТИ р.'ІрГіНСННЧ И);цн ||||\ иг.гін _;ос_ татнЬч» ,1Н-**\

При співі, крім мовних формант, виникають характерні співочі форманти у відповідних частотних смугах: висока - в межах 2100- 2500 Гц - у басів; 2500-2800 Гц - у тенорів; 3000 - 3550 Гц ~ у соп­рано. У цих частотних смугах звук, наприклад, у оперних співаків має яскравий, сріблястий тембр; низька співоча форманта знаходиться в зоні 500 Гц і вирізняється м'якістю.

Відносно великі частини музичного діапазону, звуки якого бли­зькі за висотою та тембром, називаються регістрами [31,17].

Регістр - ряд звуків діапазону співочого голосу чи музичних ін­струментів, що характеризуються єдиним тембром. Весь діапазон інстру­ментів чи голосу ділиться на три регістри: низький, середній, високий.

Тембр також значно впливає на звуковисотну інтонацію окремо­го звуку (звуки низького регістра з малою кількістю обертонів відно­сно висоти часто здаються розпливчастими); на розбірливість голос­них і приголосних у вокальному виконанні [20, т.5,489].

Розрізняють три стадії перехідних процесів: початкова - атака, середня та кінцева - затухання.

Атака ( від італ. аЯассаге - нападати) - перехідний процес, що характеризує становлення музичного звуку. Звукова атака - це “поча­ток звуку” [19,147] - короткий (від доль до десятків мс), але найваж­ливіший етап звучання, який значною мірою визначає розпізнавання джерела звуку. У момент атаки, пише Л.Кузнєцов, в "результаті ускладнення спектра звук набуває характерного для відповідного ін­струмента тембру" [14, 78].

Важливим фактором тут є тривалість нарощування звуку, тобто ата­ка й тривалість його затухання. Водночас, як пише І.Алдошина/обертони й основний гон можуть мати різні тривалості атаки і зату хання", що знач­ною мірою характеризує тембр окремих інструментів і голосів [21,60].

Атака перехід голосового апарата людини від стану дихання до мови чи співу. Розрізняють тверду атаку, коли голосові зв'язки зім­кнені П повітря пробивається через них із силою, під тиском, і м’яку, коли голосові зв'язки не напружені [20. т. 1, 241].

Перехідні процеси розглядаються для кожного обертону окремо оскільки тембр звуку залежить від характеру нарощування чи зату­хання кожного компонента.

П роцес нарощування звуку скрипки (цифри - номери оберто­нів), перехідні процеси у звуків струнних щипкових інструментів [14.77] показані наРис. 6.4:

Рис.6.4.

Приблизний час протікання різних стадій перехідних процесів у різних інструментів:

Інструменти	Атака, мс	Середня постійна ] Заглушування
		часу затухання,с	І
Клавішні: фор­
тепіано	0,5-3	0,05-2	0,2-1
Щипкові	1-5	0,02-1	0,2-1
Смичкові	30-120	-	0,15-0,5
Духові:		-	І 1
язичкові	10-200	-	0,1-0,5
мідні	20-100		0,05-0,5
Орган	50-1000	-	0,2-2
Ударні:
Барабан	0,4-15	0,03-0,3	-
Ксилофон |	0,4-4	0,03-0,25 1	-

Рис. 6.5. Час протікання перехідних процесів

Биття - періодична зміна гучності “тонів з однаковими амплі­тудами і частотами, але зі змінними фазами” [2, 41]. Поняття биття “характеризує слухове сприймання двох гонів, що одночасно звучать з близькими частотами" [4, 60].

Таке періодичне послаблення чи підсилення гучності відчува­ється при одночасному звучанні двох або декількох звуків, близьких за частотою, яке не може бути сприйняте вухом роздільно. Биття ви­никає не тільки між основними тонами, але й між обертонами.

Биття звуку характеризується хвильоподібною, періодично затуха­ючою чи зростаючою зміною сили звуку, що пояснюється складанням коливань близьких частот. Частота биття результуючого тону рівна різ­ниці частот сполучених звуків. Наприклад, два звуки “ля” першої октави з частотою 440 Гц та 435 Гц дають биття з частотою 5 Гц [20, т. 1,473].

Цей. гак званий, "унісон фізіологічний", на думку Л.Кузнєцова. живи і ь звук: збільшується иольотність і розбірливість звуку, змен­шуються дисонансні явища та комбінаційні викривлення - "якщо ж частота биття г великою (за межами фізичного унісону), то тембр стає дисонасним і шершавим" [ 14,79].

о*)

Шум як тембр

Відповідно до співвідношення амплітуд частотних складових спектра звук сприймається як музичний звук або як шум. За періодичністю спект­ра їх умовно можна поділити на: тональні й нетональні.

Якщо звук має “лінійчатий дискретний частотний спектр” - звук сприймається як музичний, тональний [26,131]. Якщо звук має безпе­рервний частотний спектр (тобто коли амплітуди частотних складових спектра приблизно рівні) - то звук сприймається як шум [26, 105].

Отже, "звуки, спектр яких є безперервним, називаються шума­ми” - пишуть І.Алдошина та Б.Меєрзон, а Н.Гарбузов наголошує, що шуми - це “складні звуки з невизначеною висотою, але з відповідним тембром і гучністю” [19,7]. Дійсно, шум характеризується неперіодич­ними коливаннями, випадковими змінами амплітуди, частоти та фаз звукових хвиль.

Види шумів

І.Алдошина вирізняє шуми залежно від характеру огинаючої спектра шуму та залежно від спектра шуму [2,41-42]:

• білий шум - спектральна щільність у лінійній шкалі частот має вид прямої, паралельної осі частот, а в октавній шкалі частот має вид висхідної прямої з кутом нахилу підйому 3 дБ;

• рожевий шум - спектральна щільність в октавній шкалі має вид лінії, паралельної осі частот, в лінійній - низхідної прямої з ку­том нахилу спаду 3 дБ;

• рівномірно маскуючий шум - пов'язаний із критичними сму­гами слуху;

• широкосмуговий, вузькосмуговий шуми - залежать від ши­рини спектра. Наприклад, шум вдування повітря на флейті - це вузь- космуговий шу м, який надає зву чанню характерного забарвлення.

За О.Радзішевськнм, вирізняються кольорові та тональні шуми [26. 143-136):

• білий шум з постійною спектральною щільністю;

• рожевий шум - спектральна щільність якого зменшугться на З дВ з кожною наступною октавою;

• помаранчевий шум з кінцевою спектральною щільністю;

• зелений шум з посиленою цариною частот на межі 500 Гц_;

• синій пум спектральна щільність і<"»мьшугп.ся на 3 дЬ з

і 4 •*. >н» м.к ішою октавою:

• сірий шум - має однакову гучність у всьому діапазоні від­чутних частот;

• коричневий шум — спектральна щільність якого зменшуєть­ся на 6 дБ з кожною наступною октавою;

• чорний шум — надзвуковий білий шум має постійну кінцеву спектральну щільність за межами порога чутливості;

• тональний шум - у спектрі, якого відчуваються дискретні

тони.