El sonido musical y sus propiedades.

La obra “4'33”” de John Cage son 4 minutos y 33 segundos de silencio. A excepción de este trabajo, todos los demás utilizan el sonido.

El sonido es a la música lo que la pintura es a la pintura, la palabra al escritor y el ladrillo al constructor. El sonido es el material de la música. ¿Debe un músico saber cómo funciona el sonido? Estrictamente hablando, no. Después de todo, es posible que el constructor no conozca las propiedades del material con el que construye. El hecho de que el edificio se derrumbe no es su problema, es el problema de quienes vivirán en este edificio.

¿A qué frecuencia suena la nota C?

¿Qué propiedades del sonido musical conocemos?

Tomemos una cadena como ejemplo.

Volumen. Corresponde a la amplitud. Cuanto más fuerte golpeemos la cuerda, cuanto mayor sea la amplitud de sus vibraciones, más fuerte será el sonido.

duración. Hay tonos de computadora artificiales que pueden sonar durante un tiempo arbitrariamente largo, pero generalmente el sonido se enciende en algún punto y se detiene en algún punto. Con la ayuda de la duración del sonido, se alinean todas las figuras rítmicas de la música.

Altura Solemos decir que unas notas suenan más altas, otras más bajas. El tono del sonido corresponde a la frecuencia de la vibración de la cuerda. Se mide en hercios (Hz): un hercio es una vez por segundo. En consecuencia, si, por ejemplo, la frecuencia del sonido es de 100 Hz, esto significa que la cuerda hace 100 vibraciones por segundo.

Si abrimos cualquier descripción del sistema musical, encontraremos fácilmente que la frecuencia hasta una pequeña octava es de 130,81 Hz, por lo que en un segundo la cuerda que emite a, realiza 130,81 oscilaciones.

Pero esto no es cierto.

cuerda perfecta

Entonces, representemos lo que acabamos de describir en la imagen (Fig. 1). Por el momento, descartamos la duración del sonido y denotamos solo el tono y el volumen.

Aquí la barra roja representa gráficamente nuestro sonido. Cuanto más alta sea esta barra, más fuerte será el sonido. Cuanto más a la derecha de esta columna, más alto es el sonido. Por ejemplo, dos sonidos en la Fig. 2 tendrán el mismo volumen, pero el segundo (azul) sonará más alto que el primero (rojo).

Tal gráfico en ciencia se llama respuesta de amplitud-frecuencia (AFC). Es costumbre estudiar todas las características de los sonidos.

Ahora volvamos a la cuerda.

Si la cuerda vibrara como un todo (Fig. 3), entonces realmente haría un sonido, como se muestra en la Fig. 1. Este sonido tendría cierto volumen, dependiendo de la fuerza del golpe, y una frecuencia bien definida de oscilación, debido a la tensión y la longitud de la cuerda.

Podemos escuchar el sonido producido por tal vibración de la cuerda.

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Suena pobre, ¿no?

Esto se debe a que, de acuerdo con las leyes de la física, la cuerda no vibra así.

Todos los instrumentistas de cuerdas saben que si tocas una cuerda exactamente en el medio, sin siquiera presionarla contra el diapasón, y la golpeas, puedes obtener un sonido llamado flagelo En este caso, la forma de vibración de la cuerda se verá así (Fig. 4).

Aquí la cuerda parece estar dividida en dos, y cada una de las mitades suena por separado.

De la física se sabe: cuanto más corta es la cuerda, más rápido vibra. En la Fig. 4, cada una de las mitades es dos veces más corta que la cuerda completa. En consecuencia, la frecuencia del sonido que recibimos de esta manera será el doble de alta.

El truco es que tal vibración de la cuerda no apareció en el momento en que comenzamos a tocar el armónico, también estaba presente en la cuerda “abierta”. Es solo que cuando la cuerda está abierta, tal vibración es más difícil de notar, y al colocar un dedo en el medio, lo revelamos.

La Figura 5 ayudará a responder la pregunta de cómo una cuerda puede vibrar simultáneamente como un todo y como dos mitades.

La cuerda se dobla como un todo y dos medias ondas oscilan sobre ella como una especie de ocho. La figura ocho balanceándose en un columpio es lo que es la suma de dos de esos tipos de vibraciones.

¿Qué sucede con el sonido cuando la cuerda vibra de esta manera?

Es muy simple: cuando una cuerda vibra como un todo, emite un sonido de un tono determinado, se le suele llamar tono fundamental. Y cuando dos mitades (ocho) vibran, obtenemos un sonido el doble de alto. Estos sonidos se reproducen al mismo tiempo. En la respuesta de frecuencia, se verá así (Fig. 6).

La columna más oscura es el tono principal que surge de la vibración de la cuerda “total”, la más clara tiene el doble de altura que la oscura, se obtiene de la vibración del “ocho”. Cada barra en dicho gráfico se llama armónico. Como regla general, los armónicos más altos suenan más bajos, por lo que la segunda columna es ligeramente más baja que la primera.

Pero los armónicos no se limitan a los dos primeros. De hecho, además de la ya intrincada adición de una figura ocho con un columpio, la cuerda al mismo tiempo se dobla como tres medias ondas, como cuatro, como cinco, y así sucesivamente. (Figura 7).

En consecuencia, se agregan sonidos a los dos primeros armónicos, que en tres, cuatro, cinco, etc. veces más altos que el tono principal. En la respuesta de frecuencia, esto dará una imagen de este tipo (Fig. 8).

Un conglomerado tan complejo se obtiene cuando solo suena una cuerda. Consta de todos los armónicos desde el primero (que se llama fundamental) hasta el más alto. Todos los armónicos, excepto el primero, también se denominan sobretonos, es decir, traducidos al ruso, "tonos superiores".

Recalcamos una vez más que esta es la idea más básica del sonido, así suenan todas las cuerdas del mundo. Además, con cambios menores, todos los instrumentos de viento dan la misma estructura de sonido.

Cuando hablamos de sonido, nos referimos exactamente a esta construcción:

SONIDO = TONO DE BASE + TODOS LOS SOBRETONOS MÚLTIPLES

Es sobre la base de esta estructura que todas sus características armónicas se construyen en la música. Las propiedades de los intervalos, acordes, afinaciones y mucho más se pueden explicar fácilmente si conoce la estructura del sonido.

Pero si todas las cuerdas y todas las trompetas suenan así, ¿por qué podemos distinguir el piano del violín y la guitarra de la flauta?

Timbre

La pregunta formulada anteriormente puede ser aún más difícil, porque los profesionales pueden incluso distinguir una guitarra de otra. Dos instrumentos de la misma forma, con las mismas cuerdas, suenan y la persona siente la diferencia. De acuerdo, extraño?

Antes de resolver esta rareza, escuchemos cómo sonaría la cuerda ideal descrita en el párrafo anterior. Hagamos sonar el gráfico en la Fig. 8.

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Parece ser similar al sonido de los instrumentos musicales reales, pero falta algo.

No es suficiente "no ideal".

El hecho es que en el mundo no hay dos cadenas absolutamente idénticas. Cada cuerda tiene sus propias características, aunque microscópicas, pero afectan la forma en que suena. Las imperfecciones pueden ser muy diversas: cambios de grosor a lo largo de la cuerda, diferentes densidades de materiales, pequeños defectos de trenzado, cambios de tensión durante la vibración, etc. Además, el sonido cambia dependiendo de dónde golpeamos la cuerda, las propiedades del material del instrumento (como la susceptibilidad a la humedad), cómo se coloca el instrumento en relación con el oyente y mucho más, hasta la geometría de la habitación.

¿Qué hacen estas características? Modifican ligeramente el gráfico en la Figura 8. Los armónicos en él pueden resultar no ser muy múltiples, ligeramente desplazados hacia la derecha o hacia la izquierda, el volumen de diferentes armónicos puede cambiar mucho, pueden aparecer sobretonos ubicados entre los armónicos (Fig. 9 .).

Por lo general, todos los matices del sonido se atribuyen al vago concepto de timbre.

Timbre parece ser un término muy conveniente para las peculiaridades del sonido de un instrumento. Sin embargo, hay dos problemas con este término que me gustaría señalar.

El primer problema es que si definimos el timbre como lo hicimos anteriormente, entonces distinguimos los instrumentos por el oído principalmente no por él. Como regla general, captamos las diferencias en la primera fracción de segundo del sonido. Este período suele denominarse ataque, en el que apenas aparece el sonido. El resto del tiempo, todos los sruns suenan muy similares. Para verificar esto, escuchemos una nota en el piano, pero con un período de ataque “cortado”.

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De acuerdo, es bastante difícil reconocer el conocido piano en este sonido.

El segundo problema es que, por lo general, cuando se habla de sonido, se destaca el tono principal y todo lo demás se atribuye al timbre, como si fuera insignificante y no jugara ningún papel en las construcciones musicales. Sin embargo, este no es el caso en absoluto. Es necesario distinguir características individuales, como sobretonos y desviaciones de armónicos, de la estructura fundamental del sonido. Las características individuales realmente tienen poco efecto en las construcciones musicales. Pero la estructura fundamental (múltiples armónicos, que se muestra en la Fig. 8) es lo que determina todas las armonías sin excepción en la música, independientemente de las épocas, las tendencias y los estilos.

Hablaremos de cómo esta estructura explica las construcciones musicales la próxima vez.

Autor – Roman Oleinikov grabaciones de audio - Iván Soshinsky