Звучащий мир. От чего зависит высота звука

Сила звука (интенсивность звука, определяющая его мощность) определяется как

Плотность звуковой энергии (Дж/м3) - определяет энергию звука, отнесенную к единице объема среды

Звуковая мощность - поток звуковой энергии W (Вт/м2)

Высота звука

Громкость звука

Тембр звука

Звуковое давление

Звуковое давление p - переменное избыточное давление, возникающее в среде при прохождении звуковой волны. Обычно звуковое давление мало по сравнению с постоянным давлением в среде. Звуковое давление следует отличать от давления звука.(см. табл.1)

отсюда 1 дБ - уровень звукового давления, для которого

Таблица 1. Уровни звукового давления (Муртазов А.К., 2007)

Высота звука

Высотой звука называется отражение в нашем сознании частоты колебания упругого тела. Мы воспринимаем как звук одного и того же названия не определенную частоту, а ряд близких частот. Например, как а1 мы воспринимаем колебательные движения не только с частотой 440 к/с, но и с частотами 435, 436, 437, 438, 439, 441, 442, 443, 444, 445 к/с (приблизительно). Таким образом, в нашем сознании частота перерабатывается в высоту.

Человек способен слышать весьма малые изменения высоты звука. Слуховой аппарат человека отмечает изменение высоты не одинаково в разных областях частот. Наиболее остро мы замечаем изменение высоты тонов в области от 500 до З 000 к/с. Для того, чтобы заметить эту разницу, требуется изменение в 5 центов (1/40 тона).

В низком регистре этот интервал увеличивается до 1/10 тона (например, в субконтроктаве). В высоком регистре, после З 000 к/с, интервал различения звуков по высоте также немного увеличивается. При одновременном слушании двух звуков можно заметить очень небольшую разницу между ними, благодаря биениям, которые отчетливо слышны, если слушать оба звука одним ухом. При слушании двух звуков, поочередно подводимых к разным ушам, разница, наоборот, увеличивается.

Если мы будем слушать короткие по времени звуки, постепенно уменьшая их длительность, то заметим, что значительное уменьшение длительности вызывает потерю ощущения высоты этих звуков.

Необходимо некоторое минимальное количество колебаний в секунду для того, чтобы человек мог судить о высоте звука. Исследования показали, что минимальная длительность звука, необходимая для определения его высоты, зависит от его частоты. (см.табл.2).

Таблица 2. Минимальная длительность звука, необходимая для определения его высоты

Из приведенной таблицы видно, что наиболее короткие звуки возможны в области частот от 700 до 3 200 к/с, т. е. от f2 до g4.

В низком регистре, в области субконтроктавы и контроктавы, длительность звука должна быть довольно большой.

Способность человека определять заданные музыкальные интервалы и воспроизводить их голосом, а также способность определять абсолютную высоту заданных звуков и воспроизводить их голосом являются свойствами музыкального слуха.

В первом случае, когда отношение между высотами звуков оценивается человеком как музыкальный интервал, как некоторое определенное качество, слух называется относительным.

Так как при некоторых изменениях между частотами звуков музыкальный интервал между ними сохраняет свою качественную определенность, то каждый интервал может иметь несколько количественных выражений.

Наличие относительного слуха совершенно необходимо для музыканта. Развитие его предусмотрено учебными планами музыкальных школ, училищ и консерваторий.

Во втором случае, т. е. при наличии способности определять абсолютную высоту заданных звуков (ступеней) или воспроизводить их голосом, слух называется абсолютным.

Обычно человек, обладающий абсолютным слухом, имеет также и относительный, но бывают случаи, когда при абсолютном слухе человек воспринимает музыкальные интервалы не как некоторое определенное качество, а лишь как сумму не связанных между собою звуков.

Абсолютный слух бывает двух типов - истинный и ложный. Для первого типа необходимо наличие у человека особых физиологических задатков. Второй тип абсолютного слуха требует постоянных и длительных упражнений.

Так, если истинный слух проявляется уже с самого раннего детства, то ложный слух можно выработать только в более зрелом возрасте. Критерием хорошего, истинного абсолютного слуха является способность быстро определять высоту заданного звука. Человек, обладающий ложным абсолютным слухом, обычно путем упражнений запоминает какой-либо один звук, например, б, а остальные звуки, он определяет, сравнивая их по высоте с этим звуком. Кроме того, встречаются лица, у которых абсолютный слух существует лишь по отношению к тому инструменту, на котором они играют. Но во всех случаях абсолютный слух способен определять и воспроизводить не частоту звука, а его высоту, т. е. его принадлежность к той или иной ступени.

Некоторые лица, не обладающие абсолютным слухом, могут определять высоту звуков, пользуясь какими-нибудь добавочными способами. Например, некоторые певцы определяют высоту звука, пользуясь ощущением напряжения голосовых связок.

Путем упражнений можно, безусловно, развить относительный слух. Что же касается превращения ложного абсолютного слуха в близкий к истинному, то это пока еще не доказано опытами.

Для музыканта большое значение имеет наличие внутреннего слуха - способность воображать высоту звуков и (в частности) созвучий. Внутренний слух позволяет исполнителю составить представление о музыкальном произведении до его прослушивания, а композитору дает возможность создавать произведение без помощи инструмента.

Для точного определения частоты колебаний звучащего тела применяются разнообразные приборы и методы.

Простейшим и наиболее старым методом является слуховое сравнение данного звука с другим, близким к нему по высоте звуком, частота колебаний которого точно известна, и последующий счет биений, возникающих между этими двумя звуками. Так например, если исследуемый звук дает с сравнительным звуком частоты 440 к/с полтора биения в секунду, а с другим сравнительным звуком частоты 444 к/с два с половиной биения в секунду, то частота его колебаний будет равна 141,5 к/c, и так далее.

Однако слуховой способ сравнения труден, так как требует специальной тренировки слуха исследователя. А если испытуемый звук дается человеком (например, голосом, на скрипке и т. п., на духовом инструменте), то он обычно инстинктивно подстраивается ко второму, слышимому им звуку измерительного прибора. Поэтому результаты сравнения получаются неточными.

Более точное определение частоты колебаний звучащих тел дает стробоскопический метод сравнения. При этом исследуемый звук превращается в световые импульсы (вспышки лампы с тлеющим разрядом), освещающие систему вращающихся дисков с чередующимися черными и белыми секторами, соотношения скоростей которых пропорциональны соотношениям между числами колебаний какой-либо музыкальной системы. При совпадении числа колебаний исследуемого звука с числом проходящих секторов на каком-либо из измерительных дисков, изображение на последнем покажется остановившимся. Это есть момент унисона двух колебательных процессов.

В существующих наиболее распространенных стробоскопических частотомерах применены комплекты из 12 измерительных дисков, скорости которых настроены по равномерно-темперированной музыкальной скале. Особое приспособление позволяет плавно изменять скорость вращения всех дисков одновременно в пределах ±3%, что соответствует изменению высоты звуков в пределах ± половины полутона. Указатель на шкале прибора дает возможность, в момент достижения унисона с исследуемым звуком, сразу прочесть высоту последнего относительно ближайшего, нормального темперированного звука, с точностью до 0,01 полутона (т. е. до одного цента).

Прибор очень чувствителен, не требует от оператора специальной тренировки слуха, и не издает никаких звуков, к которым мот бы подстраиваться исполнитель.

Получаемые на нем в музыкальных (логарифмических) единицах высоты звуков могут быть, при надобности, переведены в соответствующие частоты колебаний (герцы), при помощи специальных таблиц.

Вопросы.

1. По рисунку 70 расскажите, как исследовалась зависимость высоты звука от частоты колебаний его источника. Какой вывод был сделан?

В опыте на рис. 70 мы имеем линейку, зажатую в тиски, и издающую звук при колебании. Перемещая линейку в тисках, таким образом, чтобы её колеблющийся кусок уменьшился, мы замечаем что при колебании более короткой части линейки издаваемый ею звук становится выше, а частота колебаний увеличивается. Из этого опыта можно сделать вывод, что при увеличении частоты колебаний увеличивается высота звука.

2. С какой целью ставился опыт, изображенный на рисунке 75? Опишите, как этот опыт проводился и какой был сделан вывод.

В опыте на рис. 75 при соприкосновении картонной пластины с вращающимся зубчатым диском слышится звук, раздающийся в результате колебаний пластины. При увеличении скорости вращения зубчатого диска увеличивается частота колебаний и соответственно увеличивается высота звука.

3. Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издает тот, у которого больше собственная частота? (Частоты на камертонах не указаны).

Камертон с более высоким звуком на закопченой пластинке будет оставлять более частый след, т.е. колеблется с большей частотой (см. рис. 76)

4. От чего зависит высота звука?

Высота звука зависит от частоты колебаний.

5. Что называется чистым тоном?

Чистым тоном называется звук источника, совершающего грмонические колебания одной частоты.

6. Что такое основной тон и обертоны звука?

Основной тон - частотная составляющая сложного звука с самой низкой (малой) частотой колебания.
Обертоны - совокупность частотных составляющих звука без его основного тона. Частоты обертонов кратны частоте основного тона.

7. Чем определяется высота звука?

Высота звука определяется высотой основного тона.

8. Что такое тембр звука и чем он определяется?

Тембр звука - обертонная окраска звука; специфическая характеристика музыкального звука. Тембр звука определяется совокупностью его обертонов.

Упражнения.

1. Какое насекомое чаще машет крыльями в полете - шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?

Чем выше частота, тем выше звук. Следовательно комар, машет крыльями чаще.

2. Зубья вращающейся циркулярной пилы создают в воздухе звуковую волну. Как изменится высота звука, издаваемого пилой, при ее холостом ходе, если на ней начать распиливать толстую доску из плотной древесины? почему?

Высота звука уменьшится, т.к. уменьшится частота вращения циркулярной пилы.

3. Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издает. Как изменится высота звучания гитарных струн при значительном повышении температуры окружающего воздуха? Ответ поясните.

При повышении температуры гитарная струна растягивается, следовательно увеличивается период колебаний, а значит уменьшается частота и высота звука.

Если малыша, -- конечно такого, который слышал раньше, как играют на рояле, видел вблизи клавиши, -- попросить изобразить на инструменте птичку, то он начнет быстро перебирать клавиши на правой стороне клавиатуры, чтобы получить высокие звуки. Если же ему нужно показать рев медведя, он подвинется влево и станет нажимать самые низкие, басовые клавиши. Вот мы и назвали уже слова низкие, высокие, характеризующие одно из основных свойств звука. Свойство это -- высота. На рояле особенно хорошо в ней разбираться: очень наглядно. Нажмите клавиши слева, то есть «внизу». Нижними нотами условились называть самые «густые» звуки, что ли- Они -- словно фундамент звучания, на котором возводится все музыкальное здание. Продвигайтесь постепенно вправо или, как привыкли говорить музыканты, «вверх» по клавиатуре. Действительно, возникает ощущение подъема, восхождения, просветления. Вот вы и услышали нижние и верхние звуки, услышали разницу между ними. А теперь откройте крышку рояля. Вы увидите, что струны в нем не одинаковы. Вы, конечно, заметили, что у рояля своеобразная форма, похожая на крыло. В соответствии с этой формой расположены его струны -- слева длинные, чем дальше вправо, тем короче. Кроме того, те из струн, которые соответствуют нижним звукам -- толстые, обвитые так называемой канителью, а верхние -- тонкие. От длины и толщины струны и зависит высота звука, который на ней можно извлечь. Если попробовать сформулировать более общее правило, -- то высота звука это результат частоты колебаний звучащего тела. А ведь частота и зависит от длины и толщины. Попробуйте натянуть нитку и дернуть ее пальцем: получится звук. А теперь сделайте то же с бечевкой. Услышали разницу? Высота звука -- это его физическое свойство. Она поддастся измерению. Так, камертон (почитайте и о нем в этой книжке), издающий ноту ля первой октавы, дает четыреста сорок колебании в секунду. Вы, наверное, знаете, что человеческое ухо способно воспринять далеко не все звуковые колебания. Бывают звуки настолько высокие, что мы их не слышим, хотя некоторые животные их издают и, разумеется, воспринимают. Таким звукам соответствуют колебания свыше двадцати тысяч в секунду. Это уже область, называемая ультразвуком. Ультразвук используется в технике и медицине. Некоторые композиторы сейчас начали применять очень низкие звучания, практически тоже не воспринимаемые человеческим ухом как звуки. Они возникают при колебаниях менее шестнадцати в секунду. Вы спросите, зачем их применять, если они все равно не слышны? Дело в том, что эти очень низкие колебания -- они называются инфразвуком, -- хотя и не слышны, но все же воспринимаются нами. Они воздействуют на нервную систему, на психику, создавая ощущение беспокойства, страха. Только пользоваться ими нужно крайне осторожно, иначе они могут даже стать причиной несчастья. Высота звука записывается нотами на нотном стане. Для того, чтобы было удобно читать эти записи, изобретена система так называемых ключей. Об этом вы можете прочесть в рассказах «Нота» и «Ключ», найдя их в книжке далее, по алфавиту.

• - форма восприятия человеком частоты колебаний звучащего тела. С ростом частоты В. з. увеличивается...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - Высота звука - субъективное качество звуков, обусловленное их частотой, т.е. числом колебаний в секунду...

  Психологический словарь

• - Если малыша, -- конечно такого, который слышал раньше, как играют на рояле, видел вблизи клавиши, -- попросить изобразить на инструменте птичку, то он начнет быстро перебирать клавиши на правой стороне клавиатуры, чтобы...

  Музыкальный словарь

• - условная качеств. хар-ка музыкального, т.е. периодич. или почти периодич., звука, определяемая человеком на слух и связанная в осн. с частотой звука. С ростом частоты В. з. повышается...

  Большой энциклопедический политехнический словарь

• - см. Звука анализ...
• - качество Звука, определяемое человеком субъективно на слух и зависящее в основном от его частоты, т. е. от числа колебаний в секунду. С ростом частоты В. з. повышается...

  Большая Советская энциклопедия

• - качество звука, форма восприятия человеком частоты колебаний звучащего тела. С ростом частоты высота звука увеличивается...

  Большой энциклопедический словарь

• - ...

  Орфографический словарь-справочник

• - Особенность звука, которая определяется числом колебаний в единицу времени. Для гласного высота равна 400 гц, для - 800 гц. В речи высота зависит от длины и натянутости голосовых связок...

  Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

• - ...

  Орфографический словарь русского языка

• - ни зву/ка...

  Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник

• - ни зву́ка I предик. О всеобщем полном молчании, когда не произносится ни слова, ; полной тишине...

  Толковый словарь Ефремовой

• - Экспрес. Полнейшее безмолвие; абсолютная тишина. - Все столпились вокруг стола и жадно смотрели на золотую струю. Ни слова, ни звука… Даже дыхание у всех спёрлось. На шоссе - ни звука. Это понятно...

  Фразеологический словарь русского литературного языка

• - Разг. О полной тишине, безмолвии, молчании. ФСРЯ, 172...

  Большой словарь русских поговорок

• - безмолвно, в молчании, не проронив ни звука, не проронив ни слова, молчанкой, в полном молчании, не говоря ни слова, молча, без слова, в молчанку, не издав ни звука, без единого звука, без единого слова, без слов,...

  Словарь синонимов

• - мертвая тишина, наступи на язык, молчок, губы на крючок, замолчите, замолчи, заткни фонтан, засохни, закрой клапан, молчите, гробовая тишина, шш, застегни рот, ни гу-гу, ни мур-мур, могильная тишина, молчание, молчи, ни...

  Словарь синонимов

"ВЫСОТА ЗВУКА" в книгах

Высота 70.9