Розвиток поняття тембр як музично-акустичної характеристики звуку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розвиток поняття тембр як музично-акустичної характеристики звуку

Бєлявін Володимир Федорович

Вивчення звукових явищ, пов'язаних з тим, що пізніше отримало визначення як тембр, почало формуватись у 1840-1890-х роках. Воно стало можливим на базі створеного видатними вченими Ісаком Ньютоном та Готфридом Лейбицем інтегрального та диференціального числення, а також розроблених Жаном-Батистом Жозефом Фур'є та Леонардом Ейлером основ того, що ми називаємо спектральним аналізом. Початок розгляду спектральних властивостей звуку автор відносить до 1842 року - відкриття ефекту Доплера та 1843 року - закон Георга Ома щодо можливості представлення простих тонів у вигляді синусоїдальних коливань. Робота Германа Гельмгольца «Вчення про слухові відчуття як фізіологічна основа для теорії музики» (1863), як відмічає видатний фізик Джон Вільям Стретт (лорд Релей), «надовго забезпечує цій праці роль вихідної точки усіх міркувань, що стосуються звукових відчуттів». Значний вклад у теорію звуку вніс також і сам Релей, який у 1878 р. опублікував працю «Теорія звуку», що не втратила актуальності і в наш час [3].

У дослідженнях Г. Гельмгольця, відзначається, що «різниця у музичній якості тону (тембру) залежить лише від присутності та інтенсивності парціальних тонів (обертонів), та не залежить від різниці фаз, з якими ці парціальні тони вступають до композиції». І. Алдошина відмічає, що це формулювання майже на сотню років визначило напрям досліджень в галузі сприйняття тембру, та суттєво змінилось і було уточнено лише в кінці минулого століття [1]. тембр музичний акустичний звук

На погляд автора, основні наукові результати з теорії звуку на 1878 рік викладені у главі ХХІІІ «Теорія звуку» лорда Релея, де наведені деякі факти стосовно впливу фазових співвідношень на тембр [3]:

- питання про незалежність фазових співвідношень вивчалося Гельмгольцем у зв'язку з його дослідженням голосних звуків. За спостереженнями Гельмгольца, зміни фази не здійснювали помітного впливу на тембр складного звуку;

- питання про дію на вухо зміни фазових співвідношень різних складових звуку може бути вивчено методом «злегка розстроєних консонансів». Сам Г. Гельмгольц відмічає, що питання про те, чи сприймає вухо зміни фазових співвідношень, за результатами аналізу методом «злегка розстроєних консонансів», має бути позитивним;

- питання про незалежність тембру від фазових співвідношень, досліджувалось також Кенінгом, який дійшов висновку, що не слід ігнорувати вплив фази.

З викладеного вище, витікає, що наприкінці XIX ст. питання незалежності або залежності тембру від фазових співвідношень не було вирішене, а думка Г. Гельмгольца також не цілком визначена.

Не ставлячи собі за мету дати цілісне уявлення про природу тембру в цій роботі, наведемо деякі міркування про становлення та розвиток у ХХ ст. такого поняття, як фазові властивості спектрального подання музичного звуку.

По-перше, треба відмітити, що багатьма вченими було прийнято положення Г. Гельмгольца, яке наведено І. Алдошиною. Це, наприклад, А. Г. Бєлявський (1925), А. О. Володін (1970), М. А. Сапожков (1989), а також у лекціях з теорії коливань та хвильових процесів викладачів фізичного факультету МДУ (2001). Формально це правильно, однак розуміння про взаємозв'язок тембру та фаз спектральних складових звуку стало можливим у середині ХХ ст.

У 1930-1940-х роках була розроблена теорія частотної та фазової модуляції, зокрема гармонійного сигналу. Також було уведено поняття миттєвих амплітуди, частоти та фази сигналу, зроблено висновок про еквівалентність частотної та фазової модуляції. Запропоновано визначення частоти як похідної за часом миттєвої фази сигналу. Тобто стало зрозумілим, чому змінення фази сигналу, не пов'язана зі змінюванням частоти сигналу, а пов'язана зі зміною повної фази, а саме додаткової частини фази (не плутати з початковою фазою), що має відмінну від нуля похідну, приводить до збільшення чи зменшення на деякий час частоти сигналу, тобто тембру.

На погляд автора, це яскраво проявляється на прикладі ефекту Доплера (1842), де сприйняття частоти зумовлено змінною додатковою частиною повної фази, що залежить від швидкості руху джерела звуку. Саме ця додаткова складова фаз пояснює сприйняття вухом людини фазових співвідношень.

Таким чином, на першому етапі вивчення сприйняття тембру (1840-1900) були вичерпані всі можливі відомі на той час знання з теорії звуку. Питання про залежність сприйняття тембру від фази (зміни фази) звуку залишилось в певній мірі не визначеним.

З другої половини ХХ ст. почався бурхливий розвиток того, що ми зараз називаємо «комп'ютерні технології». З 1960 р. розпочалося активне використання цих технологій в наукових дослідженнях, зокрема вивчення і розвиток спектрально-тимчасових представлень звукових коливань. Розвиток теорії і техніки дозволив досліджувати частотно- тимчасові та фазово-тимчасові характеристики звукових коливань на етапах атаки, стаціонарної частини і спаду звуку. Завдяки цьому, як відмічає І. Алдошина, «були накопичені експериментальні дані про те, що слуховий апарат чутливий до змін фаз між різними компонентами сигналу (роботи Шредера, Хартмана та ін.)». Цей етап визначення тембрових характеристик звуку дозволив перейти до нинішнього етапу «тембрального морфінга». І. Алдошина характеризує тембральний морфінг як «процес комбінування з використанням цифрової процесорної обробки двох або більше звуків різного тембру і тривалості у новий звук з проміжною тривалістю і особливим тембром» [2].

Але й нині методичний розвиток таких понять у навчальному процесі, як миттєва частота сигналу та частота гармонійної складової спектру, залежність фази звукового сигналу та його миттєвої частоти, їх зв'язок з музичними, акустичними та суб'єктивними характеристиками звуку вимагає суттєвого підвищення кваліфікації викладачів мистецьких технологій, у тому числі звукорежисури.

Список використаних джерел

1. Алдошина И. А. Основы психоакустики. Тембр. Ч. 1 // Звукорежиссер. Москва: «Изд. 625», 2001. № 2.

2. Алдошина И. А. Тембральный морфинг звука. URL:

www.anhrosound.ru/teoria/research/Morphing_66.html (дата звернення: 02.10.2020).

3. Стретт Дж. В. (лорд Рэлей). Теория звука: в 2-х т. Москва: ГИТТЛ, 1955. Т. 1. 504 с.; Т. 2. 476 с.

Размещено на Allbest.ru