Suono musicale e sue proprietà
Teoria della musica

Suono musicale e sue proprietà

La commedia “4'33”” di John Cage è di 4 minuti e 33 secondi di silenzio. Ad eccezione di questo lavoro, tutti gli altri usano il suono.

Il suono sta alla musica come la pittura sta alla pittura, la parola sta allo scrittore e il mattone sta al costruttore. Il suono è la materia della musica. Un musicista dovrebbe sapere come funziona il suono? A rigor di termini, no. Dopotutto, il costruttore potrebbe non conoscere le proprietà del materiale da cui costruisce. Il fatto che l'edificio crolli non è un suo problema, è un problema di chi vivrà in questo edificio.

A quale frequenza suona la nota C?

Quali proprietà del suono musicale conosciamo?

Prendiamo una stringa come esempio.

Volume. Corrisponde all'ampiezza. Più colpiamo forte la corda, più ampia è l'ampiezza delle sue vibrazioni, più forte sarà il suono.

durata. Ci sono toni artificiali del computer che possono suonare per un tempo arbitrariamente lungo, ma di solito il suono si attiva a un certo punto e si interrompe a un certo punto. Con l'aiuto della durata del suono, tutte le figure ritmiche nella musica sono allineate.

Altezza. Siamo abituati a dire che alcune note suonano più alte, altre più basse. L'altezza del suono corrisponde alla frequenza della vibrazione della corda. Si misura in hertz (Hz): un hertz è una volta al secondo. Di conseguenza, se, ad esempio, la frequenza del suono è 100 Hz, significa che la corda emette 100 vibrazioni al secondo.

Se apriamo una qualsiasi descrizione del sistema musicale, troveremo facilmente che la frequenza fino a una piccola ottava è 130,81 Hz, quindi in un secondo la stringa emette a, effettua 130,81 oscillazioni.

Ma questo non è vero.

Corda perfetta

Quindi, rappresentiamo ciò che abbiamo appena descritto nella figura (Fig. 1). Per il momento, scartiamo la durata del suono e denotiamo solo l'altezza e il volume.

Fig.1 Caratteristica ampiezza-frequenza del suono

Qui la barra rossa rappresenta graficamente il nostro suono. Più alta è questa barra, più forte sarà il suono. Più questa colonna è a destra, più alto è il suono. Ad esempio, due suoni in Fig. 2 avranno lo stesso volume, ma il secondo (blu) suonerà più alto del primo (rosso).

Fig.2. Due suoni dello stesso volume ma di altezza diversa

Tale grafico nella scienza è chiamato risposta in ampiezza-frequenza (AFC). È consuetudine studiare tutte le caratteristiche dei suoni.

Ora torniamo alla stringa.

Se la corda vibrasse nel suo insieme (Fig. 3), allora emetterebbe davvero un suono, come mostrato in Fig. 1. Questo suono avrebbe un certo volume, a seconda della forza del colpo, e una frequenza ben definita di oscillazione, dovuta alla tensione e alla lunghezza della corda.

Fig.3. Corda

Possiamo ascoltare il suono prodotto da una tale vibrazione della corda.

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Suona scadente, vero?

Questo perché, secondo le leggi della fisica, la corda non vibra proprio in questo modo.

Tutti i suonatori di corde sanno che se si tocca una corda esattamente al centro, senza nemmeno premerla contro la tastiera, e la si colpisce, si ottiene un suono chiamato flagello. In questo caso, la forma delle vibrazioni della corda sarà simile a questa (Fig. 4).

Fig.4. Forma delle corde ad armonico

Qui la corda sembra essere divisa in due e ciascuna delle metà suona separatamente.

Dalla fisica si sa: più corta è la corda, più veloce vibra. In Fig. 4, ciascuna delle metà è due volte più corta dell'intera corda. Di conseguenza, la frequenza del suono che riceviamo in questo modo sarà il doppio.

Il trucco è che una tale vibrazione della corda non è apparsa nel momento in cui abbiamo iniziato a suonare l'armonico, era presente anche nella corda "aperta". È solo che quando la corda è aperta, una tale vibrazione è più difficile da notare e posizionando un dito nel mezzo, l'abbiamo rivelata.

La Figura 5 aiuterà a rispondere alla domanda su come una corda può vibrare simultaneamente sia nel suo insieme che come due metà.

Fig.5. Aggiunta di vibrazioni delle corde

La corda si piega nel suo insieme e due semionde oscillano su di essa come una specie di otto. La figura otto che oscilla su un'altalena è l'aggiunta di due di questi tipi di vibrazioni.

Cosa succede al suono quando la corda vibra in questo modo?

È molto semplice: quando una corda vibra nel suo insieme, emette un suono di una certa altezza, di solito viene chiamato tono fondamentale. E quando due metà (otto) vibrano, otteniamo un suono due volte più alto. Questi suoni vengono riprodotti contemporaneamente. Sulla risposta in frequenza, apparirà così (Fig. 6).

Fig.6. Risposta in frequenza delle prime due armoniche

La colonna più scura è il tono principale derivante dalla vibrazione della corda “intera”, quella più chiara è alta il doppio di quella scura, è ottenuta dalla vibrazione dell'”otto”. Ogni barra su un tale grafico è chiamata armonica. Di norma, le armoniche più alte suonano più silenziose, quindi la seconda colonna è leggermente più bassa della prima.

Ma le armoniche non si limitano alle prime due. Infatti, oltre alla già intricata aggiunta di un otto con un'altalena, la corda nello stesso tempo si piega come tre semionde, come quattro, come cinque, e così via. (Fig. 7).

Fig.7. Altre vibrazioni delle corde

Di conseguenza, i suoni vengono aggiunti alle prime due armoniche, che in tre, quattro, cinque, ecc. volte più alte del tono principale. Sulla risposta in frequenza, questo darà un'immagine del genere (Fig. 8).

Fig.8. Tutte le armoniche quando una corda vibra

Un conglomerato così complesso si ottiene quando suona solo una corda. Consiste di tutte le armoniche dalla prima (che è chiamata fondamentale) alla più alta. Tutti gli armonici tranne il primo sono anche chiamati armonici, cioè tradotti in russo – “toni alti”.

Sottolineiamo ancora una volta che questa è l'idea più basilare del suono, è così che suonano tutte le corde del mondo. Inoltre, con piccole modifiche, tutti gli strumenti a fiato danno la stessa struttura sonora.

Quando parliamo di suono, intendiamo esattamente questa costruzione:

SUONO = GROUND TONE + TUTTI GLI OVERTON MULTIPLI

È sulla base di questa struttura che nella musica si costruiscono tutte le sue caratteristiche armoniche. Le proprietà di intervalli, accordi, accordature e molto altro possono essere facilmente spiegate se si conosce la struttura del suono.

Ma se tutte le corde e tutte le trombe suonano così, perché possiamo distinguere il pianoforte dal violino e la chitarra dal flauto?

Timbro

La domanda formulata sopra può essere ancora più difficile, perché i professionisti possono persino distinguere una chitarra dall'altra. Due strumenti della stessa forma, con le stesse corde, suono e la persona sente la differenza. D'accordo, strano?

Prima di risolvere questa stranezza, sentiamo come suonerebbe la corda ideale descritta nel paragrafo precedente. Esaminiamo il grafico in Fig. 8.

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Sembra essere simile al suono di veri strumenti musicali, ma manca qualcosa.

Non abbastanza “non ideale”.

Il fatto è che nel mondo non esistono due corde assolutamente identiche. Ogni corda ha le sue caratteristiche, anche se microscopiche, ma influenzano il modo in cui suona. Le imperfezioni possono essere molto diverse: variazioni di spessore lungo la lunghezza della corda, diverse densità del materiale, piccoli difetti di treccia, variazioni di tensione durante la vibrazione, ecc. Inoltre, il suono cambia a seconda di dove colpiamo la corda, le proprietà del materiale dello strumento (come la suscettibilità all'umidità), come è posizionato lo strumento rispetto all'ascoltatore e molto altro ancora, fino alla geometria della stanza.

Cosa fanno queste caratteristiche? Modificano leggermente il grafico in Figura 8. Le armoniche su di esso possono risultare non del tutto multiple, leggermente spostate a destra o a sinistra, il volume di diverse armoniche può cambiare notevolmente, possono apparire armonici situati tra le armoniche (Fig. 9 .).

Fig.9. Il suono di una corda “non ideale”.

Di solito, tutte le sfumature del suono sono attribuite al vago concetto di timbro.

Timbro sembra essere un termine molto conveniente per le peculiarità del suono di uno strumento. Tuttavia, ci sono due problemi con questo termine che vorrei sottolineare.

Il primo problema è che se definiamo il timbro come abbiamo fatto sopra, allora distinguiamo gli strumenti ad orecchio principalmente non da esso. Di norma, cogliamo le differenze nella prima frazione di secondo del suono. Questo periodo è solitamente chiamato attacco, in cui il suono appare appena. Per il resto, tutti gli srun suonano molto simili. Per verificarlo, ascoltiamo una nota al pianoforte, ma con un periodo di attacco “cut off”.

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D'accordo, è abbastanza difficile riconoscere il famoso pianoforte in questo suono.

Il secondo problema è che di solito, quando si parla di suono, viene individuato il tono principale e tutto il resto è attribuito al timbro, come se fosse insignificante e non giocasse alcun ruolo nelle costruzioni musicali. Tuttavia, questo non è affatto il caso. È necessario distinguere le caratteristiche individuali, come gli armonici e le deviazioni degli armonici, dalla struttura fondamentale del suono. Le caratteristiche individuali hanno davvero scarso effetto sulle costruzioni musicali. Ma la struttura fondamentale – armoniche multiple, mostrate in Fig. 8. – è ciò che determina tutto, senza eccezioni, l'armonia nella musica, indipendentemente da epoche, tendenze e stili.

Parleremo di come questa struttura spiega le costruzioni musicali la prossima volta.

Autore – Roman Oleinikov Registrazioni audio – Ivan Sošinskij

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