Âm thanh âm nhạc và các đặc tính của nó

Vở kịch "4'33" của John Cage dài 4 phút 33 giây im lặng. Ngoại trừ tác phẩm này, tất cả những tác phẩm khác đều sử dụng âm thanh.

Âm thanh là âm nhạc. Âm thanh là chất liệu của âm nhạc. Một nhạc sĩ có nên biết âm thanh hoạt động như thế nào? Nói chính xác là không. Rốt cuộc, người xây dựng có thể không biết các thuộc tính của vật liệu mà anh ta xây dựng. Việc tòa nhà sẽ sụp đổ không phải là vấn đề của anh ta, mà là vấn đề của những người sẽ sống trong tòa nhà này.

Nốt C phát ra âm ở tần số nào?

Chúng ta biết những tính chất nào của âm thanh nhạc cụ?

Hãy lấy một chuỗi làm ví dụ.

Âm lượng. Nó tương ứng với biên độ. Khi chúng ta đánh dây càng mạnh, biên độ dao động của nó càng rộng thì âm thanh sẽ càng to.

thời gian. Có những âm máy tính nhân tạo có thể phát ra trong một thời gian dài tùy ý, nhưng thường thì âm thanh phát ra tại một số thời điểm và dừng lại ở một số điểm. Với sự trợ giúp của thời lượng âm thanh, tất cả các số liệu nhịp điệu trong âm nhạc được sắp xếp theo hàng.

Chiều cao. Chúng ta thường nói rằng một số nốt âm thanh cao hơn, một số nốt nhạc khác lại thấp hơn. Cao độ của âm thanh tương ứng với tần số dao động của dây. Nó được đo bằng hertz (Hz): một hertz là một lần mỗi giây. Theo đó, ví dụ, nếu tần số của âm thanh là 100 Hz, điều này có nghĩa là sợi dây tạo ra 100 dao động mỗi giây.

Nếu chúng ta mở bất kỳ mô tả nào về hệ thống âm nhạc, chúng ta sẽ dễ dàng nhận thấy rằng tần số lên đến một quãng tám nhỏ là 130,81 Hz, vì vậy trong một giây, chuỗi phát ra đến, tạo ra 130,81 dao động.

Nhưng điều này là không đúng sự thật.

Chuỗi hoàn hảo

Vì vậy, hãy mô tả những gì chúng ta vừa mô tả trong hình (Hình 1). Hiện tại, chúng tôi loại bỏ thời lượng của âm thanh và chỉ biểu thị cao độ và độ lớn.

Ở đây thanh màu đỏ đại diện cho âm thanh của chúng ta. Thanh này càng cao thì âm thanh càng lớn. Cột này càng xa về bên phải, âm thanh càng cao. Ví dụ: hai âm thanh trong Hình 2 sẽ có cùng âm lượng, nhưng âm thanh thứ hai (màu xanh) sẽ phát ra âm thanh cao hơn âm thanh đầu tiên (màu đỏ).

Biểu đồ như vậy trong khoa học được gọi là đáp ứng biên độ-tần số (AFC). Nó là thông lệ để nghiên cứu tất cả các tính năng của âm thanh.

Bây giờ trở lại chuỗi.

Nếu toàn bộ sợi dây rung lên (Hình 3), thì nó sẽ thực sự tạo ra một âm thanh, như thể hiện trong Hình 1. Âm thanh này sẽ có một số âm lượng, tùy thuộc vào độ mạnh của cú đánh và tần số được xác định rõ của dao động, do lực căng và chiều dài của dây.

Chúng ta có thể nghe âm thanh được tạo ra bởi sự rung động như vậy của dây.

* * *

Nghe có vẻ kém, phải không?

Điều này là do, theo định luật vật lý, sợi dây không dao động như thế này.

Tất cả những người chơi dây đều biết rằng nếu bạn chạm vào một dây chính xác ở giữa mà không cần ấn vào phím đàn và đánh nó, bạn có thể nhận được âm thanh gọi là màu đỏ tía. Trong trường hợp này, dạng dao động của dây sẽ giống như thế này (Hình 4).

Ở đây, dây dường như được chia thành hai, và mỗi nửa sẽ phát ra âm thanh riêng biệt.

Từ vật lý người ta đã biết: sợi dây càng ngắn thì nó càng rung nhanh. Trong Hình 4, mỗi nửa ngắn hơn cả chuỗi hai lần. Theo đó, tần số của âm thanh mà chúng ta nhận được theo cách này sẽ cao gấp đôi.

Bí quyết là sự rung động như vậy của dây không xuất hiện tại thời điểm chúng ta bắt đầu chơi điều hòa, nó cũng xuất hiện trong dây “mở”. Chỉ là khi dây đàn đang mở, sự rung động như vậy khó nhận thấy hơn, và bằng cách đặt một ngón tay vào giữa, chúng tôi đã để lộ ra.

Hình 5 sẽ giúp trả lời câu hỏi làm thế nào mà một sợi dây có thể đồng thời rung cả tổng thể và hai nửa.

Toàn bộ sợi dây uốn cong, và hai nửa sóng dao động trên nó giống như một loại tám. Hình số tám đu đưa trên một chiếc xích đu là phép cộng của hai loại dao động như vậy.

Điều gì xảy ra với âm thanh khi dây dao động theo cách này?

Nó rất đơn giản: khi một dây rung động tổng thể, nó phát ra âm thanh ở một cao độ nhất định, nó thường được gọi là âm cơ bản. Và khi hai nửa (tám) rung động, chúng ta nhận được âm thanh cao gấp đôi. Những âm thanh này phát cùng một lúc. Trên đáp tuyến tần số, nó sẽ như thế này (Hình 6).

Cột tối hơn là âm chính phát sinh từ rung động của dây “toàn bộ”, cột sáng hơn cao gấp đôi cột tối, nó có được từ rung động của “tám”. Mỗi thanh trên đồ thị như vậy được gọi là một sóng hài. Theo quy luật, sóng hài cao hơn nghe êm hơn, vì vậy cột thứ hai thấp hơn một chút so với cột đầu tiên.

Nhưng các sóng hài không chỉ giới hạn ở hai sóng đầu tiên. Trên thực tế, bên cạnh việc bổ sung phức tạp hình số tám với một cú xoay, dây đồng thời uốn cong như ba nửa sóng, như bốn, như năm, v.v. (Hình 7).

Theo đó, âm thanh được thêm vào hai hài âm đầu tiên, cao hơn gấp ba, bốn, năm, v.v. so với âm chính. Trên đáp tuyến tần số, điều này sẽ cho một hình ảnh như vậy (Hình 8).

Một tập đoàn phức tạp như vậy thu được khi chỉ có một chuỗi âm thanh. Nó bao gồm tất cả các hài từ sóng hài đầu tiên (được gọi là cơ bản) đến cao nhất. Tất cả các hài ngoại trừ âm đầu tiên còn được gọi là âm bội, tức là được dịch sang tiếng Nga - "âm trên".

Chúng tôi nhấn mạnh một lần nữa rằng đây là ý tưởng cơ bản nhất của âm thanh, đây là cách mà tất cả các dây trên thế giới phát ra âm thanh. Ngoài ra, với những thay đổi nhỏ, tất cả các nhạc cụ hơi đều cho cấu trúc âm thanh giống nhau.

Khi chúng tôi nói về âm thanh, chúng tôi muốn nói chính xác cấu trúc này:

ÂM THANH = TONE TĂNG TRƯỞNG + TẤT CẢ NHIỀU LƯỢT QUA

Đó là trên cơ sở của cấu trúc này mà tất cả các tính năng hài hòa của nó được xây dựng trong âm nhạc. Có thể dễ dàng giải thích các thuộc tính của quãng, hợp âm, giai điệu và nhiều thứ khác nếu bạn biết cấu trúc của âm thanh.

Nhưng nếu tất cả các dây và tất cả các loại kèn đều phát ra âm thanh như vậy, tại sao chúng ta có thể phân biệt piano với violin và guitar từ sáo?

Thanh sắc

Câu hỏi được xây dựng ở trên có thể còn khó khăn hơn, bởi vì các chuyên gia thậm chí có thể phân biệt một cây đàn guitar này với cây đàn khác. Hai nhạc cụ cùng hình dáng, cùng dây, âm thanh giống nhau và người chơi cảm nhận được sự khác biệt. Đồng ý, lạ?

Trước khi giải quyết vấn đề kỳ quặc này, chúng ta hãy nghe xem chuỗi lý tưởng được mô tả trong đoạn trước sẽ phát ra như thế nào. Hãy giải thích đồ thị trong Hình 8.

* * *

Nó có vẻ giống với âm thanh của các nhạc cụ thực sự, nhưng thiếu một cái gì đó.

Không đủ "không lý tưởng".

Thực tế là trên thế giới không tồn tại hai chuỗi hoàn toàn giống nhau. Mỗi dây đều có những đặc điểm riêng, tuy rất nhỏ nhưng ảnh hưởng đến cách phát ra âm thanh. Độ hoàn thiện có thể rất đa dạng: độ dày thay đổi dọc theo chiều dài của dây, mật độ vật liệu khác nhau, khuyết tật bện nhỏ, thay đổi độ căng trong quá trình rung, v.v. Ngoài ra, âm thanh thay đổi tùy thuộc vào nơi chúng ta đánh dây, đặc tính vật liệu của nhạc cụ (chẳng hạn như tính nhạy cảm với độ ẩm), cách vị trí của nhạc cụ trong mối quan hệ với người nghe và hơn thế nữa, phụ thuộc vào hình dạng của căn phòng.

Những tính năng này làm gì? Họ sửa đổi một chút đồ thị trong Hình 8. Các sóng hài trên đó có thể không phải là nhiều, hơi lệch sang phải hoặc sang trái, âm lượng của các sóng hài khác nhau có thể thay đổi rất nhiều, âm bội nằm giữa các sóng hài có thể xuất hiện (Hình 9 .).

Thông thường, tất cả các sắc thái của âm thanh được quy cho khái niệm mơ hồ về âm sắc.

Âm sắc dường như là một thuật ngữ rất thuận tiện cho đặc thù của âm thanh của một nhạc cụ. Tuy nhiên, có hai vấn đề với thuật ngữ này mà tôi muốn chỉ ra.

Vấn đề đầu tiên là nếu chúng ta xác định âm sắc như đã làm ở trên, thì chúng ta phân biệt các nhạc cụ bằng tai chủ yếu chứ không phải bằng nó. Theo quy luật, chúng tôi nhận thấy sự khác biệt trong phần đầu tiên của giây của âm thanh. Giai đoạn này thường được gọi là cuộc tấn công, trong đó âm thanh vừa xuất hiện. Thời gian còn lại, tất cả những tiếng rên rỉ nghe rất giống nhau. Để xác minh điều này, chúng ta hãy nghe một nốt nhạc trên đàn piano, nhưng với một khoảng thời gian tấn công "cắt đứt".

* * *

Đồng ý rằng, khá khó để nhận ra cây đàn piano hay ở âm thanh này.

Vấn đề thứ hai là thông thường, khi nói về âm thanh, giai điệu chính được tách ra, và mọi thứ khác được quy cho âm sắc, như thể nó không đáng kể và không đóng bất kỳ vai trò nào trong cấu trúc âm nhạc. Tuy nhiên, điều này hoàn toàn không phải như vậy. Cần phải phân biệt các đặc điểm riêng lẻ, chẳng hạn như âm bội và độ lệch của hài âm, với cấu trúc cơ bản của âm thanh. Các đặc điểm cá nhân thực sự ít ảnh hưởng đến cấu trúc âm nhạc. Nhưng cấu trúc cơ bản - đa hài, được thể hiện trong Hình 8. - là thứ quyết định tất cả, không có ngoại lệ hài hòa trong âm nhạc, bất kể thời đại, xu hướng và phong cách.

Chúng ta sẽ nói về cách cấu trúc này giải thích cấu trúc âm nhạc vào lần sau.

Tác giả - Roman Oleinikov Bản ghi âm - Ivan Soshinsky