Музыкальное #1

city-rat — 04.05.2025

Тривиальные вещи, которые тем не менее нужно проговорить.

Если долбануть по какому-нибудь предмету другим предметом — он начинает вибрировать, толкая окружающий воздух. Уплотнения и разрежения воздуха расходятся вокруг, достигают нашего уха и колеблют мембрану в нем. Сигналы, передаваемые мембраной в мозг, воспринимаются нами как звук.

Если плотность прилетающего воздуха нарисовать в виде графика по временной оси — то получится изображение звуковой волны. Чаще всего звуки, которые мы слышим, не бесконечные, а представляют собой некий волновой пакет («цуг»):

Из математики мы знаем, что любую функцию можно представить в виде суммы синусоид (они же «гармонические колебания» — чуете, вот она, музыка, уже пошла). Это называется «преобразованием Фурье». Синусоиду, в свою очередь, можно однозначно описать частотой и амплитудой. Если изобразить все синусоиды, входящие в сумму для какого-то звука, на графике частота-амплитуда — то получится спектр этого звука:

По всей видимости, нейросеть, которая у нас в мозгу обрабатывает сигналы от барабанной перепонки, тоже выполняет похожее преобразование. Во всяком случае, если в спектре звука есть четко выраженный пик — мы воспринимаем этот звук, как звук определенной высоты (тона), которая соответствует этому пику. И такой звук называется музыкальным. Чаще всего в музыкальном тоне присутствует не только основная частота, но и кратные ей «подзвучки» — обертоны. Это хорошо видно на картинке выше.

Все, что за пределами основного тона и обертонов музыкального звука, определяется нами, как его окраска, или тембр. По тембру мы отличаем рояль от губной гармошки. Если основной тон не выделяется — то звук называется «шумовым» или просто шумом. К шумовым иногда относят звуки ударных инструментов, хотя на самом деле у барабанов есть вполне четкий тон, так что с нашей точки зрения это вполне себе музыкальные звуки. 

Дальше начинается лютый трэш.

Во-первых, слух человека весь логарифмический. Это довольно просто объяснить с эволюционной точки зрения: нам надо было иметь возможность слышать шорох мыши (или рыси) в ближайших кустах, но и не глохнуть при раскатах грома. Поэтому чем громче звук — тем слабее мы его слышим. Все слыхали, что громкость звука меряют в децибелах. Однако не все в курсе, что шкала громкости тоже логарифмическая. Это означает, что интенсивность звука (энергетический показатель звуковой волны) в 110 дБ не на 10% выше 100 дБ, как мы привыкли в большинстве других измерений, а в 10 раз. Однако наш слух еще логарифмичнее: десятикратное увеличение интенсивности звука мы субъективно воспринимаем, как повышение громкости всего в два раза. Хуже того — шакала субъективного восприятия громкости звука еще и крайне неравномерная, и зависит от частоты (а также возраста и прочих факторов):

Во-вторых — на восприятие звука влияет огромное количество факторов, в том числе собственные резонансные частоты нашего слухового аппарата, последовательность поступления звуков в ухо (хотя барабанная перепонка и отрабатывает все колебания, но мозг при этом игнорирует звуки, если они замаскированы более громкими или кратными по частоте). Плюс глючность самого мозга. Плюс физические ограничения барабанной перепонки: она физически не реагирует на колебания давления с частотой ниже 20 Гц, а у большинства взрослых — выше 16 кГц (хотя и это очень тонкий вопрос, потому что тут речь о чистых синусоидах, а перепонка-то воспринимает не синусоиды, а конкретные колебания, которые могут раскладываться в очень высокочастотные гармоники, которые мы вроде бы и не слышим, но воспринимаем).

И в-третьих, что для нас сейчас важнее всего, наш слух — относительный. За исключением отдельных феноменальных личностей мы не в состоянии оценивать громкость звука без эталона, с которым можем его сравнить. А высоты звука это касается в особенности. Т.е., конечно, мы можем сказать грубо — вот этот звук громкий, а вот этот высокий, но за исключением некоторых феноменальных личностей — «абсолютников» — воспринимаем не высоту и громкость звука саму по себе, а ее соотношение с соседними звуками — не важно, звучащими одновременно или последовательно.

Так вот. Классическая музыкальная теория забивает огромный болт на все, что написано выше, кроме вот этого вот соотношения звуков. Строго говоря, она даже не очень интересуется раскладкой звуков во времени — только соотношением тонов. Нет, немножко там есть про темпы, ритмы и длительность звуков, совсем немножко про тембры, почти совсем ничего про форму звукового пакета. Крепко интересоваться всем этим стали только в двадцатом веке, особенно с появлением электронных музыкальных инструментов, возникли такие направления, как сонорика, спектральная музыка и так далее. Но в общем и целом вся известная нам музыка — это именно наука сочетания условных «чистых» тонов. В этом и будем ковыряться.

Оставить комментарий

Популярные посты:

macer

Корзина с 51 и 101 розой: кому и когда дарят

• Архив