Теория музыки. Звук и его свойства.

1)Любые консультации по музыкальной журналистике (колледж-консерватория (академия)), по современной музыке (колледж-консерватория (академия), по истории музыки (консерватория (академия)), по музыкальной литературе (колледж) по скайпу. Скайп kramsi651. Почта mbl-205@mail.ru

2)Помощь в написании курсовых, дипломных и кандидатских работ по музыковедению по скайпу. Скайп kramsi651. Почта mbl-205@mail.ru

3)Консультации по музыкальной грамоте (сольфеджио) для родителей и детей (в скайпе). Скайп kramsi651. Почта mbl-205@mail.ru

Что такое звук и каковы его свойства? Постараемся ответить на этот вопрос более понятно и развернуто, чем в традиционных учебниках по элементарной теории музыки.

Вы, конечно же, знаете, что все вещества (твердые, жидкие, газообразные) обладают энергией и состоят из молекул. Все молекулы имеют свойство взаимного притяжения и отталкивания, зависящее от расстояния между ними. У твердых тел расстояния очень малы и силы взаимного притяжения молекул очень велики. Молекулы совершают незначительные колебательные движения. У жидких веществ расстояния между молекулами больше, они движутся в разных направлениях. Но силы притяжения еще достаточно велики, и молекулы не отрываются друг от друга. У газообразных веществ расстояния между молекулами значительно больше самих молекул, взаимное притяжение очень мало, молекулы движутся в различных направлениях и с различной скоростью. При движении молекулы испытывают около нескольких миллиардов столкновений в секунду, меняя при этом направление и скорость. Каждая молекула при поступательном движении обладает кинетической энергией. Воздушная среда обладает свойствами плотности (количество молекул на сантиметр кубический), температурой и барометрическим давлением.

Зададим какому-либо упругому телу (здесь обычно приводят в пример струну, воздушный столб в духовых инструментах, пластинку, мембрану или голосовые связки певца) колебательное движение в воздушной среде. В момент колебания тело передает свои колебания окружающим молекулам воздуха. Молекулы, подстегнутые толчком, смещаются, но далеко не уходят. Резко подавшись вперед, они смешиваются с молекулами слоев воздуха, расположенных перед ними, и поджимают их. Поэтому в соседних слоях воздуха на ничтожное мгновение оказывается гораздо больше молекул, чем было раньше. Следовательно, давление на них на мгновение возрастает, воздух становится плотнее. При движении колеблющегося тела в обратном направлении смещение молекул приводит к тому, что в слое, расположенном рядом со сжатым, на мгновение окажется недостаток молекул. В результате рядом со слоем сгущенным, слоем повышенного давления, возникнет слой разреженный, с пониженным давлением. Пока источник звука колеблется, слои сгущений и разрежений, т.е. упругие колебания воздуха, будут распространяться все дальше и дальше. При этом частицы воздуха не перемещаются вместе с этими колебаниями. Подталкиваемые сжатым воздухом, они только колеблются, попеременно смещаясь вперед и назад на очень небольшие расстояния. В каждой среде в результате взаимодействия между частицами, колебания передаются все новым и новым частицам. Эти колебания в воздушной среде распространяются  в виде расходящейся сферической волны, которая заполняет все больший объем.

В сухом воздухе скорость распространения звуковых колебаний (при любой длине волны) при температуре 0 градусов  по Цельсию и нормальном давлении равна 331 метру в секунду. Скорость звука повышается с повышением температуры и влажности воздуха. Наибольшая скорость звука отмечается в направлении ветра.

По мере удаления от источника происходит ослабление силы звука. Причиной ослабления звуковой энергии является то, что звуковая энергия точечного источника по мере удаления от него распределяется по все большей и большей сферической поверхности. Сила звука убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.  Второй причиной ослабления звука является поглощение энергии атмосферой.

Звук имеет преимущества перед светом, он свободно огибает препятствия (дифракция), когда размер препятствия невелик по сравнению с длиной звуковой волны. Чем ниже звук (чем меньше его частота), тем больше длина волны. К примеру, при температуре воздуха 15 градусов длина волны звука"фа" первой октавы (349 герц) составит около 1 метра. Если звуковая волна проходит через небольшое отверстие, то она распространяется во все стороны, а не идет направленным пучком. Уличные звуки, проникающие через открытую форточку в комнату, слышны во всех ее точках, а не только против окна.

Таким образом, звук - это энергия колебаний, которая благодаря упругим деформациям воздуха, передается от источника к уху человека.

Особенностями распространения звуковых колебательных движений в закрытых помещениях занимается архитектурная акустика. Ее основные слагаемые - равномерность распределения звуковой энергии по плотности и частоте(диффузия). В закрытых помещениях  звук распространяется не только прямо от источника к слушателю, он многократно отражается (при этом угол отражения равен углу падения) от стен и потолка помещения и, проходя различными путями, достигает человеческого уха с некоторым запаздыванием (реверберация). Поскольку существуют сотни таких путей, то рассчитать каждый из них довольно трудно.  Известно, что акустика помещения определяется материалами, поверхностями помещения, их поглощающими и отражающими свойствами (твердые, гладкие материалы активно отражают; драпировки, войлок сильно, но неравномерно по частоте, поглощают  звук), акустика определяется также формой отражающих поверхностей (вогнутые поверхности фокусируют звуки; выпуклые, например, колонны, рассеивают);  важен также объем помещения, наклон потолка, параллельность или непараллельность стен, поверхностей (при этом возникает большее или меньшее количество отражений), к тому же важны степень пористости, неровность поверхностей, лепные украшения. Поэтому, прежде чем построить новое сооружение, архитекторы строят модель, уменьшенную раз в 20 от величины будущей постройки, а акустики, разместив на модели импульсный звуковой излучатель, с помощью осциллографа получают осциллограмму (электронный рисунок), позволяющую судить об амплитуде и времени прихода прямого и отраженного звуков. При этом нужно лишь знать, какие осциллограммы плохие, а какие хорошие. Это годится для учебных и бизнес-аудиторий, в которых важны лишь звуки речи. Для концертных залов и оперных театров все гораздо сложнее. При изобилии показателей качества звучания музыки ни один из них нельзя признать удовлетворительным. Нет приемлемой меры для субъективной оценки. Даже мнения известных музыкантов отнюдь не отличаются единодушием. Поэтому подобными проблемами занимаются лишь исследователи, заинтересованные в технической стороне дела. Для исправления дефектов акустики помещения нередко используются электро-акустические устройства. В частности, ведется работа по электро-акустическому моделированию звуковых полей.

Звук и его свойства

Звук как физическое явление  характеризуется частотой, интенсивностью, составом звука, продолжительностью.

В то же время его музыкальные качества (как отражения в сознании человека): высота, громкость, тембр, длительность связаны с его физическими свойствами.

Для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 16  до 20000 герц.

Восприятие звука у разных людей сильно отличается. Общие параметры таковы - маленькие дети могут слышать звуки частотой 20000 герц, с возрастом слух становится менее острым, в 15-20 лет он еще достаточно острый, чтобы услышать 15000 герц, а к старости звуковой порог слышимости сильно снижается.

Интенсивность звука измеряется в децибелах. Человеческое ухо воспринимает звуки интенсивностью от 0 до 130 децибелов. Болевой порог слышимости - 130 децибелов.

Любой звук (шум, звон колокола, музыкальный звук) имеет сложный состав, состоит из тонов различной высоты, так как источник звука колеблется не только как целое, но и каждой половиной, третьей, четвертой, пятой частями и так далее до  бесконечности. Для состава музыкального звука имеют значение основной тон и его выше лежащие призвуки, которые называют обертонами или гармониками.  Расстояния между ними следующие: октава, квинта, кварта, большая терция,  малая терция, расстояние меньше малой терции,расстояние больше большой секунды,  2 большие секунды, расстояние меньше большой секунды, 2 расстояния больше малой секунды,  2 расстояния меньше большой секунды, малая секунда и так далее до бесконечности. Основной тон - от колебания всего источника звука. Обертон октавой выше - от колебаний каждой из его половин и так далее.

Высота. Музыкальные звуки имеют высоту от 16 до 4000-4500 герц, более высокие звуки входят в музыкальный звук в качестве обертонов и звуковых призвуков. При восприятии звуков различной высоты обнаруживается феномен октавного сходства и возможность различать ступеневые качества звуков (в европейской системе 12 разных звуков в октаве). На восприятие высоты звуков влияет тембр. Акустическая единица измерения звуковысотных расстояний - цент, равный одной сотой темперированного полутона. Порог различения изменений высоты звука в среднем регистре 5 центов. Стандарт высоты звука "ля" первой октавы - 440 герц.

Громкость. Используются и очень тихие звуки (но превышающие уровень шума в помещении), и очень громкие (но не достигающие болевого порога). Динамические градации охватывают большой диапазон (от ppp до fff), но каждая из них не имеет абсолютного физического значения; диапазон может смещаться, растягиваться, сужаться.

Длительность. Длительность звука колеблется от 0,015-0,02 секунды до нескольких минут (педальные звуки органа). Шкала длительностей как наиболее употребительные включает в себя отношения 1:2 (так относятся друг к другу восьмая и четверть, четверть и половинная и т.д.). Реже встречаются отношения 1:3, 1:5, полиритмические отношения 2:3, 3:4, 4:5, 2:5, 3:5 и другие. Абсолютное значение длительностей определяется темпом.

Тембр. На характер тембра влияют количество слышимых обертонов и распределение громкости между ними. Ученые-акустики путем экспериментов нашли эти соотношения для различных тембров. В звуке, сыгранном на фортепиано, слышны 18 гармоник. В звуке скрипки - всего 6. В звуке флейты при частоте 294 Гц - 8 гармоник, из них выделены первая и вторая гармоники. В звуке гобоя вторая гармоника громче основного тона, третья громче второго, затем громкость снижается. В звуке фагота 7 гармоник,  при частоте  175 Гц второй тон выделен больше, чем первый, третий - больше, чем второй, четвертый на уровне первого. В звуке кларнета 10 гармоник, при частоте 180 Гц сильный первый тон, чуть менее слышны третья, пятая и седьмая гармоники, вторая гармоника не слышна. В звуке корнета 7 гармоник, при частоте 349 Гц - сильный первый тон, еще более сильный второй, чуть менее сильный третий, четвертый пятый, шестой и седьмой  постепенно убывают по силе. В звуке трубы слышны 10 обертонов,  при частоте 349 Гц - первый и второй из них одинаково сильные, в следующих за ними обертонах сила постепенно уменьшается. В звуке тубы слышны 5 гармоник, при частоте 233 Гц - сильный первый тон, чуть менее сильный второй, а третий, четвертый и пятый чуть слышны.

Все качества музыкальных звуков имеют зонную природу. Понятие зонной природы слуха введено Н.А. Гарбузовым. Доказано, что ступеневое качество звука "ля" первой октавы не переходит в соседние качества в довольно широкой зоне - от 430 до 450 герц.

В характеристике музыкального звука не менее важны многообразные, обычно не фиксируемые в нотах процессы - как внутри звука, так и при переходах от звука к звуку. Таковы свойственные, например,  фортепьяно и арфе затухания звуков, различные атаки, например, у струнных смычковых  и духовых, периодические и апериодические изменения тембров в инструментах типа колоколов и тамтама, вибрато в пении, у струнных,  духовых, глиссандо, портамэнто и другие переходные процессы.

Отдельно взятые музыкальные звуки не имеют каких-либо выразительных свойств, но, будучи организованы в музыкальную систему и включены в музыкальную ткань, выполняют разнообразные выразительные функции.

См. также Содержание музыкальных произведений

Художественный образ

Звук и его свойства

Лад и тональность

Диатонические и хроматические лады

Альтерация и хроматизм. Хроматическая гамма

Мелодия. Типы мелодического движения

Метр и ритм

Метроритмические признаки жанров

Интервалы. Их классификация. Выразительная роль

Аккорды. Их классификация

Аккорды на ступенях мажора и минора

Модуляция

Музыкальный синтаксис. Типы периодов

План курсовой работы по Теории музыки