Musikalischer Klang und seine Eigenschaften

Das Stück „4'33“ von John Cage ist 4 Minuten und 33 Sekunden Stille. Mit Ausnahme dieser Arbeit verwenden alle anderen Ton.

Der Klang ist für die Musik, was die Farbe für die Malerei ist, das Wort für den Schriftsteller und der Ziegel für den Baumeister. Klang ist das Material der Musik. Sollte ein Musiker wissen, wie Klang funktioniert? Genau genommen nein. Schließlich kennt der Baumeister möglicherweise nicht die Eigenschaften des Materials, aus dem er baut. Dass das Gebäude einstürzen wird, ist nicht sein Problem, sondern das Problem derer, die in diesem Gebäude leben werden.

Bei welcher Frequenz erklingt der Ton C?

Welche Eigenschaften des musikalischen Klangs kennen wir?

Nehmen wir als Beispiel einen String.

Volumen. Sie entspricht der Amplitude. Je härter wir auf die Saite schlagen, je breiter die Amplitude ihrer Schwingungen ist, desto lauter wird der Ton.

Dauer. Es gibt künstliche Computertöne, die beliebig lange ertönen können, aber meistens kommt der Ton irgendwann an und hört irgendwann auf. Mit Hilfe der Klangdauer werden alle rhythmischen Figuren in der Musik aneinandergereiht.

Höhe Wir sind es gewohnt zu sagen, dass manche Töne höher klingen, andere tiefer. Die Tonhöhe entspricht der Frequenz der Schwingung der Saite. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen: Ein Hertz ist einmal pro Sekunde. Wenn also beispielsweise die Schallfrequenz 100 Hz beträgt, bedeutet dies, dass die Saite 100 Schwingungen pro Sekunde ausführt.

Wenn wir eine Beschreibung des Musiksystems öffnen, werden wir leicht die Frequenz finden bis zur kleinen Oktave ist 130,81 Hz, also in einer Sekunde emittiert die Saite zu, macht 130,81 Schwingungen.

Aber das ist nicht wahr.

Perfekte Saite

Lassen Sie uns also darstellen, was wir gerade im Bild beschrieben haben (Abb. 1). Wir verwerfen vorerst die Dauer des Tons und bezeichnen nur die Tonhöhe und Lautstärke.

Hier stellt der rote Balken unseren Sound grafisch dar. Je höher dieser Balken, desto lauter der Ton. Je weiter rechts diese Spalte, desto höher der Ton. Beispielsweise haben zwei Töne in Abb. 2 die gleiche Lautstärke, aber der zweite (blau) klingt höher als der erste (rot).

Ein solches Diagramm wird in der Wissenschaft als Amplituden-Frequenz-Antwort (AFC) bezeichnet. Es ist üblich, alle Merkmale von Klängen zu studieren.

Nun zurück zur Saite.

Wenn die Saite als Ganzes schwingen würde (Abb. 3), dann würde sie wirklich einen Ton erzeugen, wie in Abb. 1 gezeigt. Dieser Ton hätte je nach Stärke des Schlags eine gewisse Lautstärke und eine genau definierte Frequenz von Schwingung aufgrund der Spannung und Länge der Saite.

Wir können den Ton hören, der durch eine solche Schwingung der Saite erzeugt wird.

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Klingt arm, oder?

Denn nach den Gesetzen der Physik schwingt die Saite nicht ganz so.

Alle Streicher wissen, dass, wenn man eine Saite genau in der Mitte berührt, ohne sie überhaupt gegen das Griffbrett zu drücken, und sie anschlägt, man einen Ton rufen kann Geißel. In diesem Fall sieht die Schwingungsform der Saite etwa so aus (Abb. 4).

Hier scheint die Saite zweigeteilt zu sein, und jede der Hälften erklingt separat.

Aus der Physik ist bekannt: Je kürzer die Saite, desto schneller schwingt sie. In Fig. 4 ist jede der Hälften zweimal kürzer als die ganze Saite. Dementsprechend wird die Frequenz des Schalls, den wir auf diese Weise empfangen, doppelt so hoch sein.

Der Trick ist, dass eine solche Saitenschwingung in dem Moment, in dem wir anfingen, die Harmonische zu spielen, nicht auftrat, sie war auch in der „offenen“ Saite vorhanden. Es ist nur so, dass eine solche Vibration schwieriger zu bemerken ist, wenn die Saite offen ist, und indem wir einen Finger in die Mitte legen, haben wir sie enthüllt.

Abbildung 5 hilft bei der Beantwortung der Frage, wie eine Saite gleichzeitig als Ganzes und als zwei Hälften schwingen kann.

Die Saite biegt sich als Ganzes, und zwei Halbwellen schwingen auf ihr wie eine Art Acht. Die Figur Acht, die auf einer Schaukel schwingt, ist das, was die Addition von zwei solchen Arten von Vibrationen ist.

Was passiert mit dem Klang, wenn die Saite auf diese Weise schwingt?

Es ist ganz einfach: Wenn eine Saite als Ganzes schwingt, gibt sie einen Ton von einer bestimmten Tonhöhe ab, die man üblicherweise als Grundton bezeichnet. Und wenn zwei Hälften (acht) vibrieren, erhalten wir einen doppelt so hohen Ton. Diese Sounds spielen gleichzeitig. Auf dem Frequenzgang sieht es so aus (Abb. 6).

Die dunklere Säule ist der Hauptton, der aus der Schwingung der „ganzen“ Saite entsteht, die hellere ist doppelt so hoch wie die dunkle, sie entsteht aus der Schwingung der „Acht“. Jeder Balken in einem solchen Diagramm wird als Harmonische bezeichnet. Höhere Obertöne klingen in der Regel leiser, daher ist die zweite Spalte etwas tiefer als die erste.

Aber die Harmonischen sind nicht auf die ersten beiden beschränkt. Tatsächlich biegt sich die Saite neben der bereits komplizierten Hinzufügung einer Acht mit einem Schwung gleichzeitig wie drei Halbwellen, wie vier, wie fünf und so weiter. (Abb. 7).

Dementsprechend werden den ersten beiden Obertönen Töne hinzugefügt, die drei-, vier-, fünf- usw. mal höher sind als der Hauptton. Auf den Frequenzgang bezogen ergibt dies ein solches Bild (Abb. 8).

Ein solch komplexes Konglomerat entsteht, wenn nur eine Saite erklingt. Es besteht aus allen Obertönen von der ersten (die Grundwelle genannt wird) bis zur höchsten. Alle Harmonischen außer der ersten werden auch Obertöne genannt, dh ins Russische übersetzt – „Obertöne“.

Wir betonen noch einmal, dass dies die grundlegendste Idee von Klang ist, so klingen alle Saiten dieser Welt. Darüber hinaus geben alle Blasinstrumente mit geringfügigen Änderungen die gleiche Klangstruktur.

Wenn wir von Schall sprechen, meinen wir genau diese Konstruktion:

KLANG = GRUNDTON + ALLE MEHRFACHEN OBERTÖNE

Auf der Grundlage dieser Struktur werden alle ihre harmonischen Merkmale in die Musik eingebaut. Die Eigenschaften von Intervallen, Akkorden, Stimmungen und vielem mehr lassen sich leicht erklären, wenn man die Klangstruktur kennt.

Aber wenn alle Streicher und alle Trompeten so klingen, warum können wir dann das Klavier von der Geige und die Gitarre von der Flöte unterscheiden?

Timbre

Die oben formulierte Frage lässt sich noch härter stellen, denn Profis können sogar eine Gitarre von der anderen unterscheiden. Zwei Instrumente der gleichen Form, mit den gleichen Saiten, klingen, und die Person spürt den Unterschied. Einverstanden, seltsam?

Bevor wir diese Kuriosität auflösen, hören wir uns an, wie die im vorherigen Absatz beschriebene ideale Saite klingen würde. Lassen Sie uns das Diagramm in Abb. 8 erklingen lassen.

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Es scheint dem Klang echter Musikinstrumente ähnlich zu sein, aber etwas fehlt.

Nicht genug „nicht ideal“.

Tatsache ist, dass es auf der Welt keine zwei absolut identischen Saiten gibt. Jede Saite hat ihre eigenen Eigenschaften, die zwar mikroskopisch klein sind, aber ihren Klang beeinflussen. Unvollkommenheiten können sehr vielfältig sein: Dickenänderungen entlang der Saitenlänge, unterschiedliche Materialdichten, kleine Geflechtfehler, Spannungsänderungen beim Schwingen usw. Außerdem ändert sich der Klang je nachdem, wo wir die Saite anschlagen, die Materialbeschaffenheit des Instruments (z. B. Feuchtigkeitsanfälligkeit), die Positionierung des Instruments zum Hörer und vieles mehr bis hin zur Geometrie des Raums.

Was bewirken diese Funktionen? Sie modifizieren leicht das Diagramm in Abbildung 8. Die Harmonischen darauf können sich als nicht ganz mehrfach herausstellen, leicht nach rechts oder links verschoben, die Lautstärke verschiedener Harmonischer kann sich stark ändern, Obertöne, die zwischen den Harmonischen liegen, können auftreten (Abb. 9 .).

Üblicherweise werden alle Klangnuancen dem vagen Begriff der Klangfarbe zugeschrieben.

Klangfarbe scheint ein sehr passender Begriff für die Besonderheiten des Klangs eines Instruments zu sein. Es gibt jedoch zwei Probleme mit diesem Begriff, auf die ich hinweisen möchte.

Das erste Problem ist, dass wir, wenn wir die Klangfarbe wie oben beschrieben definieren, die Instrumente hauptsächlich nach Gehör und nicht danach unterscheiden. In der Regel fangen wir die Unterschiede im ersten Sekundenbruchteil des Tons ein. Dieser Zeitraum wird normalerweise als Attack bezeichnet, in dem der Ton gerade auftritt. Ansonsten klingen alle Sruns sehr ähnlich. Um dies zu überprüfen, hören wir uns eine Note auf dem Klavier an, aber mit einer „abgeschnittenen“ Attack-Periode.

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Stimmen Sie zu, es ist ziemlich schwierig, das bekannte Klavier in diesem Klang zu erkennen.

Das zweite Problem besteht darin, dass normalerweise, wenn über Klang gesprochen wird, der Hauptton herausgegriffen wird und alles andere der Klangfarbe zugeschrieben wird, als ob sie unbedeutend wäre und in musikalischen Konstruktionen keine Rolle spielt. Dies ist jedoch keineswegs der Fall. Es ist notwendig, einzelne Merkmale, wie Obertöne und Abweichungen von Obertönen, von der grundlegenden Klangstruktur zu unterscheiden. Individuelle Eigenschaften haben wirklich wenig Einfluss auf musikalische Konstruktionen. Aber die grundlegende Struktur – multiple Harmonics, dargestellt in Abb. 8. – bestimmt ausnahmslos alle Harmonie in der Musik, unabhängig von Epochen, Trends und Stilen.

Wir werden das nächste Mal darüber sprechen, wie diese Struktur musikalische Konstruktionen erklärt.

Autor – Roman Oleinikov Audioaufnahmen – Iwan Soschinski