Что такое колебание?
Проще всего представить себе колебания грузика на пружинке. В состоянии покоя он находится в равновесии. Если его чуть потянуть вниз, он начнет колебаться. Причем от состояния равновесия он будет отклоняться вверх и вниз на одну и ту же величину. Она-то и называется амплитудой колебаний. Грузик вернется в свое нижнее положение за определенное время — оно называется периодом колебаний и измеряется в секундах. Чем чаще колеблется грузик на пружинке, тем больше его частота колебаний, она измеряется в единицах в секунду (1/сек).
Для частоты придумали специальную единицу измерения — герц (Гц): 1 Гц — это значит, что что-то колеблется один раз в секунду, 2 Гц = 2/сек. И так далее, все просто.
Если мы расстояние от точки равновесия грузика изобразим графически, то получим кривую линию, которую называют синусоидой. Такая кривая похожа на волну, и это совсем не случайно. У каждой волны есть свой период колебаний, своя частота, своя амплитуда. Например, у волн на воде.
Иногда полезной штукой является длина волны. Это расстояние между двумя гребнями волны — например морской.
Звуковая волна
Волну в воздухе, т.е. звуковую волну, могут создавать динамики в колонке, например. Сними кожух колонки и полюбуйся на нее. Она будет двигаться прямо как наш грузик на пружинке. Она толкает воздух, и звуковая волна летит дальше.
У такой волны тоже есть частота, период колебаний, амплитуда, длина волны и прочее.
Как ты понимаешь, чем выше частота звуковой волны, тем выше звук мы слышим. До определенного предела, конечно. Примерно до 15 000—20 000 герц. Это, конечно, много — это высокий свист, людям для разговоров такой не нужен. Но многие звери слышат звуки гораздо выше, чем человек.
И вот еще. Простых звуков, состоящих из одной частоты, в природе не существует.
Звук от свободно звучащей струны. Гармоники.
Резонаторы. Тембр звука
При звучании (колебании) струны, которой никто не мешает звучать, кроме начального звука (простого, с одной только частотой) образуется много дополнительных звуков, частота у которых будет в 2, 3, 4, 5 и т.д. раз выше, чем у начального, а длина волны — меньше в 2, 3, 4, 5 и т.д. раз. Эти дополнительные звуки, их еще называют гармониками, будут тише нашего основного звука. И это хорошо, иначе мы бы оглохли.
Амплитуды гармоник бывают большими или маленькими, и это прекрасно слышит наше ухо, это называется тембром звука. А за тембр в музыкальных инструментах уже отвечают резонаторы: то, куда эта самая свободная струна помещена и чем по ней дубасят.
Тембр инструмента. Обертоны
Дополнительные звуки влияют не только на тембр звука, но и определяют тембр инструмента — с помощью чего мы отличаем звук органа от звука скрипки, звук «а» от звука «у»...
Например, нота «соль» (196 Гц), в которой очень много дополнительных звуков, на рояле и на скрипке будет звучать по-разному. Оба звука примерно одной частоты. И тот и другой извлекаются из струны. Но они разные! Различие определяется, прежде всего, формой резонатора, т.е. формой самого инструмента. Где-то какие-то звуки ослабевают, где-то усиливаются, вот и соотношение гром костей гармоник и других дополнительных звуков (их называют обертонами), и определяет уникальное звучание инструмента, его тембр. Но просто посмотри, насколько они разные — рояль и скрипка. Вот и звук у них разный. И еще послушай тембр звуков речи разных людей. У каждого человека тембр свой, и это тоже зависит от наших природных резонаторов.
Мембрана
Это тонкая пленка, натянутая между чем-нибудь и чем-нибудь. Она может быть полупроницаемой, тогда с помощью нее можно фильтровать воду, скажем: грязь задерживается, а чистая вода проходит. По мембране можно стучать, если она хорошо натянута. Как по бубну, по барабанной перепонке: суть почти одна, но барабанная перепонка сильно меньше, и стучат по ней не колотушками, а звуковой волной.
Диапазон звуков
Это расстояние между самым низким звуком, который издает скрипка, водопад, сосед Вася, — и самым высоким звуком (даже если дядя Вася низенький). То есть это расстояние от самого низкого звука, который может услышать человек или попугай Выер (попугай дяди Васи), до самого высокого слышимого звука. Обычно люди не слышат звуков ниже 20 герц. Только очень молодые люди слышат звуки до 20 000 герц. Взрослые не слышат выше 15 000 герц. А старенькие могут не слышать и вовсе, или слышат до 7000— 10 000 герц. Для того чтобы помочь им, хорошие люди придумывают всякие хитрые слуховые аппараты, в которых можно слушать музыку и распознавать речь.
Звукоряд (музыкальный строй)
Это выстраивание непрерывной череды звуков, которые слышит человек. Конечно, человек с трудом может напеть или наиграть звуки выше 5000 герц и ниже 30 герц. Поэтому обычно ограничиваются диапазоном звуков 30—5000 герц. Стараются их выстроить так, чтобы получились красивые сочетания звуков, чтобы можно было напеть мелодию — и хором, и в ансамбле, и соло. Но таких способов существуют десятки. И тот, который закрепился сейчас, 12-нотный равномернотемперированный в рамках октавы звукоряд, отнюдь не самый лучший, просто самый распространенный. Есть индийский 22-нотный звукоряд, китайская пентатоника и строй цитры цинь, арабские строи и много-много других звукорядов.
Интонация и интонирование
То, чему в том числе учат в театральных училищах и музыкальных школах. Сложное и не до конца понятное науке сочетание громкости звука, тембра звука, нарастания и угасания отдельных элементов звука, высоты звука, продолжительности отдельных звуков. Вот почему Станиславский кричал «Не верю!» артистам, когда они фальшиво играли на сцене. Вот почему морщатся преподаватели скрипки при прослушивании звуков, издаваемых молодыми скрипачами, или когда молодой пианист дубасит пальцами по клавишам. Правильное интонирование — большое искусство. Ораторам и артистам, которые им владеют, зрители верят, что бы те ни говорили. Игрой музыкантов заслушиваются, даже когда они играют самые простые мелодии. В Индии, например, музыкантов и брахманов учат правильной интонации многие годы. И в России то же самое для скрипачей и других музыкантов. Артистов учат владению голосом. Короче говоря, вырасти — и объясни с научной точки зрения, что это такое!
Импровизация
Это такой вид исполнения, который был очень широко распространен вплоть до Средних веков, ведь нот-то особо не было! Были лишь идея, канва, гармония, может быть, ритм. А дальше музыкант или музыканты играли сами, как хотели, развивая эту идею. Сейчас самые известные у нас импровизационные направления — это джаз, рэп, классическая индийская музыка... Это музыка другая, чем «Аппассионата» Бетховена. Зато она позволяет исполнителю импровизировать, дает свободу творчества.
Синтезирование (звуков)
Совершенно новый способ создания звуков, который появился в XX веке. Раньше звуки извлекались на акустических инструментах, и можно было, конечно, смотреть, из каких гармоник и обертонов они состоят (с середины XX века). Но теперь можно самому выбирать интересные тебе гармоники и обертоны, их частоты и амплитуды, и создавать звуки — как похожие на звуки рояля или гитары, так и совершенно новые. Только с ними нужно очень аккуратно работать. Не зря писал великий Лао Цзы в VI веке до нашей эры: «У художника слишком много красок, у музыканта слишком много нот». Любое богатство нужно уметь использовать. К тому же все это относится к электромузыкальным инструментам. А на сегодняшний день техника такова, что натуральный, акустический звук по тембру все равно остается более богатым и интересным, чем электронные инструменты.