Le son musical et ses propriétés

La pièce « 4'33 » de John Cage est de 4 minutes et 33 secondes de silence. A l'exception de cette œuvre, toutes les autres utilisent le son.

Le son est à la musique ce que la peinture est à la peinture, la parole est à l'écrivain et la brique est au bâtisseur. Le son est le matériau de la musique. Un musicien doit-il savoir comment fonctionne le son ? Strictement parlant, non. Après tout, le constructeur peut ne pas connaître les propriétés du matériau à partir duquel il construit. Le fait que l'immeuble s'effondre n'est pas son problème, c'est le problème de ceux qui vivront dans cet immeuble.

A quelle fréquence la note do sonne-t-elle ?

Quelles propriétés du son musical connaissons-nous ?

Prenons une chaîne comme exemple.

Volume. Elle correspond à l'amplitude. Plus on frappe fort sur la corde, plus l'amplitude de ses vibrations est large, plus le son sera fort.

durée. Il existe des tonalités d'ordinateur artificielles qui peuvent retentir pendant une durée arbitrairement longue, mais généralement le son se déclenche à un moment donné et s'arrête à un moment donné. A l'aide de la durée sonore, toutes les figures rythmiques de la musique sont alignées.

La hauteur Nous avons l'habitude de dire que certaines notes sonnent plus haut, d'autres plus bas. La hauteur du son correspond à la fréquence de vibration de la corde. Elle se mesure en hertz (Hz) : un hertz correspond à une fois par seconde. Ainsi, si, par exemple, la fréquence du son est de 100 Hz, cela signifie que la corde fait 100 vibrations par seconde.

Si nous ouvrons n'importe quelle description du système musical, nous trouverons facilement que la fréquence jusqu'à une petite octave est de 130,81 Hz, donc en une seconde la corde émet à, fait 130,81 oscillations.

Mais ce n'est pas vrai.

Chaîne parfaite

Alors, décrivons ce que nous venons de décrire dans l'image (Fig. 1). Pour l'instant, nous écartons la durée du son et n'indiquons que la hauteur et l'intensité.

Ici, la barre rouge représente graphiquement notre son. Plus cette barre est haute, plus le son est fort. Plus cette colonne est à droite, plus le son est aigu. Par exemple, deux sons de la Fig. 2 auront le même volume, mais le second (bleu) sonnera plus haut que le premier (rouge).

Un tel graphique en science s'appelle la réponse amplitude-fréquence (AFC). Il est de coutume d'étudier toutes les caractéristiques des sons.

Revenons maintenant à la chaîne.

Si la corde vibrait dans son ensemble (Fig. 3), alors elle ferait vraiment un son, comme le montre la Fig. 1. Ce son aurait un certain volume, en fonction de la force du coup, et une fréquence bien définie de oscillation, due à la tension et à la longueur de la corde.

On peut écouter le son produit par une telle vibration de la corde.

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Cela semble pauvre, n'est-ce pas?

C'est parce que, selon les lois de la physique, la corde ne vibre pas tout à fait comme ça.

Tous les joueurs de cordes savent que si vous touchez une corde exactement au milieu, sans même la presser contre le manche, et que vous la frappez, vous pouvez obtenir un son appelé flagolet. Dans ce cas, la forme des vibrations de la corde ressemblera à ceci (Fig. 4).

Ici, la corde semble être divisée en deux, et chacune des moitiés sonne séparément.

De la physique, c'est connu : plus la corde est courte, plus elle vibre vite. Dans la figure 4, chacune des moitiés est deux fois plus courte que la chaîne entière. En conséquence, la fréquence du son que nous recevons de cette manière sera deux fois plus élevée.

L'astuce est qu'une telle vibration de la corde n'apparaissait pas au moment où l'on commençait à jouer l'harmonique, elle était également présente dans la corde "ouverte". C'est juste que lorsque la corde est ouverte, une telle vibration est plus difficile à remarquer, et en plaçant un doigt au milieu, on la révèle.

La figure 5 aidera à répondre à la question de savoir comment une corde peut simultanément vibrer à la fois dans son ensemble et en deux moitiés.

La corde se plie dans son ensemble et deux demi-ondes oscillent dessus comme une sorte de huit. Le chiffre huit se balançant sur une balançoire est ce qu'est l'addition de deux de ces types de vibrations.

Qu'arrive-t-il au son lorsque la corde vibre de cette façon ?

C'est très simple : lorsqu'une corde vibre dans son ensemble, elle émet un son d'une certaine hauteur, on l'appelle généralement la tonalité fondamentale. Et quand deux moitiés (huit) vibrent, on obtient un son deux fois plus aigu. Ces sons jouent en même temps. Sur la réponse en fréquence, cela ressemblera à ceci (Fig. 6).

La colonne la plus sombre est le ton principal issu de la vibration de la corde « entière », la plus claire est deux fois plus haute que la plus sombre, elle est obtenue à partir de la vibration du « huit ». Chaque barre d'un tel graphique est appelée une harmonique. En règle générale, les harmoniques supérieures sonnent moins fort, de sorte que la deuxième colonne est légèrement inférieure à la première.

Mais les harmoniques ne se limitent pas aux deux premiers. En fait, outre l'addition déjà complexe d'un huit avec un swing, la corde se plie en même temps comme trois demi-ondes, comme quatre, comme cinq, et ainsi de suite. (Fig. 7).

En conséquence, les sons sont ajoutés aux deux premières harmoniques, qui sont trois, quatre, cinq, etc. fois plus élevées que la tonalité principale. Sur la réponse en fréquence, cela donnera une telle image (Fig. 8).

Un tel conglomérat complexe est obtenu lorsqu'une seule corde sonne. Il se compose de toutes les harmoniques de la première (qu'on appelle la fondamentale) à la plus haute. Toutes les harmoniques, à l'exception de la première, sont également appelées harmoniques, c'est-à-dire traduites en russe - "tons supérieurs".

Nous soulignons encore une fois que c'est l'idée la plus fondamentale du son, c'est ainsi que sonnent toutes les cordes du monde. De plus, à quelques modifications près, tous les instruments à vent donnent la même structure sonore.

Quand on parle de son, on entend exactement cette construction :

SON = TON DE SOL + TOUTES LES MULTIPLES OVERTONS

C'est sur la base de cette structure que toutes ses caractéristiques harmoniques sont construites en musique. Les propriétés des intervalles, des accords, des accords et bien plus encore peuvent être facilement expliquées si vous connaissez la structure du son.

Mais si toutes les cordes et toutes les trompettes sonnent ainsi, pourquoi pouvons-nous distinguer le piano du violon et la guitare de la flûte ?

Timbre

La question formulée ci-dessus peut être encore plus difficile, car les professionnels peuvent même distinguer une guitare d'une autre. Deux instruments de même forme, avec les mêmes cordes, sonnent, et la personne sent la différence. D'accord, étrange?

Avant de résoudre cette bizarrerie, écoutons comment la corde idéale décrite dans le paragraphe précédent sonnerait. Sondons le graphique de la Fig. 8.

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Cela ressemble au son de vrais instruments de musique, mais il manque quelque chose.

Pas assez de « non-idéal ».

Le fait est que dans le monde il n'y a pas deux cordes absolument identiques. Chaque corde a ses propres caractéristiques, bien que microscopiques, mais qui affectent la façon dont elle sonne. Les imperfections peuvent être très diverses : changements d'épaisseur sur la longueur de la corde, densités de matière différentes, petits défauts de tresse, changements de tension lors des vibrations, etc. De plus, le son change selon l'endroit où l'on frappe la corde, les propriétés des matériaux de l'instrument (comme la sensibilité à l'humidité), la façon dont l'instrument est positionné par rapport à l'auditeur, et bien plus encore, jusqu'à la géométrie de la pièce.

À quoi servent ces fonctionnalités ? Ils modifient légèrement le graphique de la figure 8. Les harmoniques peuvent s'avérer pas tout à fait multiples, légèrement décalées vers la droite ou la gauche, le volume des différentes harmoniques peut changer considérablement, des harmoniques situées entre les harmoniques peuvent apparaître (Fig. 9 .).

Habituellement, toutes les nuances du son sont attribuées à la notion vague de timbre.

Le timbre semble être un terme très pratique pour désigner les particularités du son d'un instrument. Cependant, il y a deux problèmes avec ce terme que je voudrais souligner.

Le premier problème est que si nous définissons le timbre comme nous l'avons fait ci-dessus, alors nous distinguons les instruments principalement par l'oreille et non par elle. En règle générale, nous captons les différences dans la première fraction de seconde du son. Cette période est généralement appelée l'attaque, au cours de laquelle le son apparaît. Le reste du temps, tous les sruns sonnent de manière très similaire. Pour le vérifier, écoutons une note au piano, mais avec une période d'attaque « coupée ».

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D'accord, il est assez difficile de reconnaître le piano bien connu dans ce son.

Le deuxième problème est que, généralement, lorsqu'on parle de son, le ton principal est distingué et tout le reste est attribué au timbre, comme s'il était insignifiant et ne jouait aucun rôle dans les constructions musicales. Cependant, ce n'est pas du tout le cas. Il est nécessaire de distinguer les caractéristiques individuelles, telles que les harmoniques et les déviations des harmoniques, de la structure fondamentale du son. Les caractéristiques individuelles ont vraiment peu d'effet sur les constructions musicales. Mais la structure fondamentale – les harmoniques multiples, illustrées à la Fig. 8. – est ce qui détermine tous sans exception l'harmonie dans la musique, quels que soient les époques, les tendances et les styles.

Nous parlerons de la façon dont cette structure explique les constructions musicales la prochaine fois.

Auteur – Roman Oleinikov Enregistrements audio – Ivan Sochinski