Suara musik dan sifat-sifatnya

Drama "4'33" oleh John Cage adalah 4 menit dan 33 detik hening. Kecuali pekerjaan ini, yang lainnya menggunakan suara.

Suara untuk musik seperti cat untuk lukisan, kata untuk penulis, dan batu bata untuk pembangun. Suara adalah materi musik. Haruskah seorang musisi mengetahui cara kerja suara? Sebenarnya, tidak. Lagi pula, pembangun mungkin tidak mengetahui sifat-sifat bahan dari mana ia membangun. Fakta bahwa gedung itu akan runtuh bukanlah masalahnya, itu adalah masalah mereka yang akan tinggal di gedung ini.

Pada frekuensi berapa nada C berbunyi?

Sifat suara musik apa yang kita ketahui?

Mari kita ambil string sebagai contoh.

Volume. Ini sesuai dengan amplitudo. Semakin keras kita memukul senar, semakin lebar amplitudo getarannya, semakin keras suaranya.

lamanya. Ada nada komputer buatan yang dapat berbunyi untuk waktu yang lama, tetapi biasanya suara tersebut muncul di beberapa titik dan berhenti di beberapa titik. Dengan bantuan durasi suara, semua figur ritmis dalam musik berbaris.

Tinggi. Kami terbiasa mengatakan bahwa beberapa nada terdengar lebih tinggi, yang lain lebih rendah. Nada suara sesuai dengan frekuensi getaran string. Itu diukur dalam hertz (Hz): satu hertz adalah satu kali per detik. Oleh karena itu, jika misalnya frekuensi bunyi adalah 100 Hz, berarti dawai tersebut menghasilkan 100 getaran per detik.

Jika kita membuka deskripsi sistem musik apa pun, kita akan dengan mudah menemukan frekuensinya sampai satu oktaf kecil adalah 130,81 Hz, jadi dalam sedetik string memancarkan untuk, membuat 130,81 osilasi.

Tapi ini tidak benar.

Tali Sempurna

Jadi, mari kita gambarkan apa yang baru saja kita jelaskan pada gambar (Gbr. 1). Untuk saat ini, kami membuang durasi suara dan hanya menunjukkan nada dan kenyaringan.

Di sini bilah merah secara grafis mewakili suara kami. Semakin tinggi bilah ini, semakin keras suaranya. Semakin ke kanan kolom ini, semakin tinggi suaranya. Misalnya, dua suara pada Gambar 2 akan memiliki volume yang sama, tetapi suara kedua (biru) akan terdengar lebih tinggi dari yang pertama (merah).

Grafik seperti itu dalam sains disebut respons frekuensi amplitudo (AFC). Merupakan kebiasaan untuk mempelajari semua fitur suara.

Sekarang kembali ke string.

Jika senar bergetar secara keseluruhan (Gbr. 3), maka itu akan benar-benar mengeluarkan satu suara, seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 1. Suara ini akan memiliki volume tertentu, tergantung pada kekuatan pukulan, dan frekuensi getaran yang ditentukan dengan baik. osilasi, karena tegangan dan panjang tali.

Kita dapat mendengarkan suara yang dihasilkan oleh getaran senar tersebut.

* * *

Kedengarannya buruk, bukan?

Ini karena, menurut hukum fisika, dawai tidak bergetar seperti ini.

Semua pemain senar tahu bahwa jika Anda menyentuh senar tepat di tengah, bahkan tanpa menekannya ke papan fret, dan memukulnya, Anda bisa mendapatkan suara yang disebut bendera. Dalam hal ini, bentuk getaran senar akan terlihat seperti ini (Gbr. 4).

Di sini string tampaknya dibagi menjadi dua, dan masing-masing bagian berbunyi secara terpisah.

Dari fisika diketahui: semakin pendek senarnya, semakin cepat ia bergetar. Pada Gambar 4, masing-masing bagian dua kali lebih pendek dari keseluruhan string. Dengan demikian, frekuensi suara yang kita terima dengan cara ini akan menjadi dua kali lebih tinggi.

Triknya adalah getaran senar seperti itu tidak muncul pada saat kita mulai memainkan harmonik, getaran itu juga ada pada senar “terbuka”. Hanya saja saat senar dibuka, getaran seperti itu lebih sulit untuk diperhatikan, dan dengan meletakkan jari di tengah, kami mengungkapnya.

Gambar 5 akan membantu menjawab pertanyaan tentang bagaimana sebuah string dapat bergetar secara bersamaan baik secara keseluruhan maupun sebagai dua bagian.

Talinya melengkung secara keseluruhan, dan dua setengah gelombang berosilasi di atasnya seperti delapan. Angka delapan berayun di ayunan adalah penambahan dua jenis getaran tersebut.

Apa yang terjadi pada bunyi ketika senar bergetar dengan cara ini?

Ini sangat sederhana: ketika senar bergetar secara keseluruhan, ia mengeluarkan bunyi dengan nada tertentu, biasanya disebut nada dasar. Dan ketika dua bagian (delapan) bergetar, kita mendapatkan suara dua kali lebih tinggi. Suara-suara ini diputar pada saat yang bersamaan. Pada respon frekuensi akan terlihat seperti ini (Gbr. 6).

Kolom yang lebih gelap adalah nada utama yang timbul dari getaran senar "utuh", yang lebih terang dua kali lebih tinggi dari yang gelap, diperoleh dari getaran "delapan". Setiap batang pada grafik seperti itu disebut harmonik. Biasanya, harmonik yang lebih tinggi terdengar lebih pelan, sehingga kolom kedua sedikit lebih rendah dari kolom pertama.

Tetapi harmonik tidak terbatas pada dua yang pertama. Nyatanya, selain penambahan angka delapan yang sudah rumit dengan ayunan, tali pada saat yang sama menekuk seperti tiga setengah gelombang, seperti empat, seperti lima, dan seterusnya. (Gbr. 7).

Karenanya, suara ditambahkan ke dua harmonik pertama, yang dalam tiga, empat, lima, dll. kali lebih tinggi dari nada utama. Pada respon frekuensi, ini akan memberikan gambaran seperti itu (Gbr. 8).

Konglomerat yang begitu kompleks diperoleh ketika hanya satu senar yang berbunyi. Ini terdiri dari semua harmonik dari yang pertama (yang disebut fundamental) hingga yang tertinggi. Semua harmonik kecuali yang pertama juga disebut nada tambahan, yaitu diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia – “nada atas”.

Kami menekankan sekali lagi bahwa ini adalah ide paling dasar dari suara, begitulah bunyi semua senar di dunia. Selain itu, dengan sedikit perubahan, semua alat musik tiup memberikan struktur suara yang sama.

Ketika kami berbicara tentang suara, yang kami maksud adalah konstruksi ini:

SUARA = NADA TANAH + SEMUA OVERTON GANDA

Atas dasar struktur inilah semua ciri harmoniknya dibangun dalam musik. Sifat-sifat interval, akord, laras, dan banyak lagi dapat dijelaskan dengan mudah jika Anda mengetahui struktur bunyi.

Tetapi jika semua senar dan semua terompet berbunyi seperti ini, mengapa kita dapat membedakan piano dari biola, dan gitar dari seruling?

Warnanada

Pertanyaan yang dirumuskan di atas dapat menjadi lebih sulit, karena para profesional bahkan dapat membedakan satu gitar dari yang lain. Dua instrumen dengan bentuk yang sama, dengan senar yang sama, bunyinya, dan orang tersebut merasakan perbedaannya. Setuju, aneh?

Sebelum kita menyelesaikan keanehan ini, mari kita dengar bagaimana bunyi string ideal yang dijelaskan di paragraf sebelumnya. Mari kita bunyikan grafik pada Gambar 8.

* * *

Sepertinya mirip dengan suara alat musik asli, tapi ada yang kurang.

Tidak cukup "tidak ideal".

Faktanya adalah bahwa di dunia ini tidak ada dua string yang benar-benar identik. Setiap senar memiliki karakteristiknya masing-masing, meskipun mikroskopis, tetapi memengaruhi bunyinya. Ketidaksempurnaan bisa sangat beragam: perubahan ketebalan sepanjang senar, kerapatan material berbeda, cacat jalinan kecil, perubahan tegangan selama getaran, dll. Selain itu, suara berubah tergantung di mana kita memukul senar, sifat material instrumen (seperti kerentanan terhadap kelembaban), bagaimana instrumen diposisikan dalam kaitannya dengan pendengar, dan banyak lagi, sampai ke geometri ruangan.

Apa yang dilakukan fitur-fitur ini? Mereka sedikit memodifikasi grafik pada Gambar 8. Harmoni di atasnya mungkin berubah menjadi tidak terlalu banyak, sedikit bergeser ke kanan atau kiri, volume harmonik yang berbeda dapat berubah secara signifikan, nada tambahan yang terletak di antara harmonik dapat muncul (Gbr. 9 .).

Biasanya, semua nuansa suara dikaitkan dengan konsep timbre yang tidak jelas.

Timbre tampaknya menjadi istilah yang sangat cocok untuk kekhasan suara instrumen. Namun, ada dua masalah dengan istilah ini yang ingin saya tunjukkan.

Masalah pertama adalah jika kita mendefinisikan timbre seperti yang kita lakukan di atas, maka kita membedakan instrumen dengan telinga terutama bukan dengan itu. Sebagai aturan, kami menangkap perbedaan dalam sepersekian detik pertama dari suara. Masa ini biasa disebut serangan, dimana bunyi baru muncul. Sisa waktu, semua srun terdengar sangat mirip. Untuk memverifikasi ini, mari kita dengarkan nada di piano, tetapi dengan periode serangan "terputus".

* * *

Setuju, cukup sulit untuk mengenali piano terkenal dalam suara ini.

Masalah kedua adalah biasanya, ketika berbicara tentang suara, nada utama dipilih, dan yang lainnya dikaitkan dengan timbre, seolah-olah tidak penting dan tidak memainkan peran apa pun dalam konstruksi musik. Namun, ini sama sekali bukan masalahnya. Penting untuk membedakan ciri-ciri individu, seperti nada tambahan dan penyimpangan harmonik, dari struktur dasar bunyi. Karakteristik individu benar-benar tidak banyak berpengaruh pada konstruksi musik. Tetapi struktur fundamental – banyak harmonik, ditunjukkan pada Gambar 8. – adalah yang menentukan semua tanpa kecuali keharmonisan dalam musik, terlepas dari era, tren, dan gaya.

Kami akan berbicara tentang bagaimana struktur ini menjelaskan konstruksi musik di lain waktu.

Pengarang – Roman Oleinikov Rekaman suara – Ivan Soshinsky