«Самым сложным субъективно ощущаемым параметром является тембр. С определением этого термина возникают сложности, сопоставимые с определением понятия «жизнь»: все понимают, что это такое, однако над научным определением наука бьется уже несколько столетий».
(И. Алдошина)
В природе мы почти не сталкиваемся с чистыми тонами. Звучание любого музыкального инструмента является сложным и состоит из множества частотных составляющих - обертонов.
Даже при очень сложных звуковых колебаниях слух человека способен распознать высоту звучания. Однако, при одинаковой высоте звучание, например, скрипки отличается на слух от звучания рояля. Это связано с тем, что, помимо высоты звучания, слух способен оценивать также “окраску” звучания, т.е. его тембр.
Тембром звука называется такое качество звука, которое, вне зависимости от частоты и амплитуды, позволяет отличить одно звучание от другого. Тембр звука зависит от общего спектрального состава звука (т.е. от того, какие обертоны в нем присутствуют) и соотношения амплитуд спектральных составляющих (т.е. обертонов):
Понятие тембра тесно связано с понятием высоты звука. Дело в том, что звуковые колебания, как правило, бывают сложными.
Например, если мы взяли на скрипке ноту «ля» первой октавы (частота 440 Гц), то в колебаниях этой струны будут присутствовать также кратные частоты 880, 1320, 1760, 2200 Гц и т.д.
При этом амплитуды этих частот (обертонов) могут быть различными, т.е. обертоны будут иметь различную громкость.
Немецкий физик Георг Ом впервые высказал мысль, что простое слуховое ощущение вызывается простым синусоидальным колебанием (такое колебание также называется гармоническим, важно не путать гармонические колебания, т.е. те, которые описываются функциями y=sin x и т.п., и гармонические обертоны, которые также являются гармоническими колебаниями, но их частоты еще и кратны частоте основного тона ). Как только форма колебания усложняется, появляются обертоны - возникает впечатление окраски звука или его тембра.
Пример возникновения сложного колебания путем сложения двух простых (гармонических) колебаний.
Синим цветом обозначено основное гармоническое колебание, розовым - колебание в два раза большей частоты (обертон или первая гармоника), а зеленым - результирующее сложное (негармоническое) колебание.
Ому удалось установить, что ухо воспринимает отдельные гармонические составляющие звука, и эти составляющие вызывают раздельные ощущения. При определенной тренировке можно даже мысленно разделить сложное периодическое колебание и определить, какие гармоники присутствуют в звуке.
Таким образом, человеческий слух способен воспринимать сложную форму звуковых колебаний как окраску или тембр.
Обертоны бывают гармоническими и негармоническими.
Частоты гармонических обертонов кратны частоте основного тона (гармонические обертоны вместе с основным тоном также называются гармониками):
В реальных физических ситуациях (например, при колебаниях массивной и жесткой струны) частоты обертонов могут заметно отклоняться от величин, кратных частоте основного тона - такие обертоны называются негармоническими.
Амплитудно-частотное соотношение всех составных частей сложного колебания называют спектром звука, а звуки, соответствующие каждой частоте, присутствующей в сложном колебании, спектральными составляющими или компонентами.
Набор спектральных составляющих определяет тембр звучания. А поскольку каждая спектральная составляющая - это звук определенной высоты, говорить о тембре как об отдельном свойстве звука не совсем корректно. Однако именно тембр звука (а точнее - спектр) обычно находится в центре внимания, когда речь идет о технологиях обработки звука.
Примеры спектрального состава музыкальных звуков:
Тембр звука, т.е. отношения амплитуд его гармоник, влияет и на воспринимаемую высоту сложного тона.
Иногда человек может слышать звуки в низкочастотной области, хотя в реальности звуков такой частоты не было. Мозг воспринимает высоту тона не только по его основной частоте, но и по периодичности, задаваемой отношением между гармониками. Мы можем воспринять ту же высоту (возможно, с другим тембром) даже если основная частота не слышна (или потеряна) при воспроизведении. (Частотные сигналы сложного спектра без основной частоты (первой гармоники в спектре) называются резидуальными .)
Например, если нота (то есть не чистый тон) имеет высоту 100 Гц, она будет состоять из частотных компонентов, которые являются целыми кратными этому значению (например, 100, 200, 300, 400, 500 .... Гц). Однако, маленькие динамики могут не воспроизводить низкие частоты, поэтому при воспроизведении может отсутствовать компонент 100 Гц. Тем не менее, может быть слышна частота, соответствующая основному тону.
Этот эффект получил название «Феномен пропущенной фундаментальной» - эксперимент 1940 г. продемонстрировал, что ощущение высоты тона спектрально сложного звука не изменится, если удалить его основную частоту, она будет достроена мозгом на основе имеющихся гармоник. Он используется в звуковоспроизводящей аппаратуре, чтобы расширить область воспроизводимых низких частот, если невозможно адекватно воспроизвести такие частоты напрямую, например, в наушниках, мобильных телефонах, малобюджетных динамиках (акустических системах) и т.п.
Многим певцам в начале вокального пути бывает интересно разобраться в ключевых теоретических терминах этой профессии (среди таких понятий есть и тембр). Тембр голоса определяет, какой по тональности и окраске звук слышится при звуковоспроизведении.
Очень сложно учиться вокалу, не имея специальных теоретических знаний, без них может быть сложно оценить собственные вокальные или просто речевые данные и умело корректировать их.
Чтобы определить эту характеристику голоса у себя, нужно для начала понять в целом, что такое тембр. Под этим термином понимают то, как и насколько окрашен голос в процессе речи или пения, его индивидуальные характеристики, а также теплоту произносимого звука.
Ведущий тон и обертон (конкретный оттенок ведущего тона) определяет звучание голоса в целом. Если обертоны насыщенные (яркие), произносимый звук будет обладать такими же качествами. Взаимодействие тона и соответствующего обертона – исключительно индивидуальная голосовая характеристика, поэтому встретить двух людей с одинаковыми тональностями очень сложно.
Психологическое состояние, как и все эти анатомические характеристики, определяет то, какой голос звучит в данный момент времени. Именно поэтому по тембру можно судить о состоянии человека, а также его самочувствии. Эта характеристика непостоянная – человек может менять свой тон произвольно.
Тональность становится менее четкой, если говорящий устал или проговаривает все слова очень быстро. При искривленной осанке человек также неправильно дышит. От дыхания зависит то, как будет звучать речь, поэтому на тембр голоса осанка не может не повлиять.
Когда у человека спокойный, размеренный тембр голоса, его речь для окружающих становится благозвучной, «правильной». Не у всех это качество развито с детства. Чистым может стать любой изначальный тембр голоса, если его грамотно натренировать.
На профессиональном уровне певцов для этого учат управлять эмоциональной составляющей речи и частотностью звуков. Чтобы овладеть такими навыками, достаточно обратиться к человеку, разбирающемуся в вокале или постановке классической тональности голоса.
Существуют разные виды тембров. Самая простая классификация учитывает половые и возрастные признаки – то есть тон бывает мужским, женским, детским.
Детские тональности:
Сценические тональности (важно, что это характерно только для певцов):
Все эти характеристики не окончательны – один и тот же певец может менять их произвольно при тренировках.
Существует несколько факторов, которые могут поменять тембр голоса у человека самопроизвольно. К ним относят:
Почти все факторы можно устранить. Именно поэтому лучше отказаться от вредных привычек, стараться избегать стресса и не курить, чтобы сохранить тон речи таким чистым, каким бывает он изначально.
Голосовой тембр не закладывается генетически, а потому поддается коррекции во время занятий со специалистом по вокалу. Анатомические же качества связок (это складки в области звукообразующего центра) консервативно поменять человек не может, так как они закладываются анатомически с момента формирования генетических качеств. Для этого существуют особые хирургические операции, в ходе которых исправляют возникшие дефекты.
Зарождение звука начинается в гортани, но окончательное формирование и придание ему тембра происходит в резонаторных полостях (ротовая, носовая, горло). Поэтому различная корректировка постановки и напряжения тех или иных мышц может влиять и на тембр.
Ввиду отсутствия специальных знаний определить тембр голоса в домашних условиях может быть сложно, можно только его предположить. Для точного определения следует обратиться к специалисту по вокалу или использовать специальный спектрометр.
Спектрометр определяет тембр голоса наиболее достоверно. Прибор анализирует произносимый человеком звук, одновременно его классифицируя. В аппарате присутствует усилитель звучания и микрофон – спектрометр с помощью фильтров делит звук на элементарные составляющие и определяет высоту их звучания. Чаще прибор реагирует на согласные буквы (достаточно для анализа тех трех согласных букв, какие прозвучали первыми в речи).
Самопроизвольно тон меняется только в подростковый период – при этом человек перестает использовать свой речевой потенциал, так как большая его часть уходит на контроль произносимого звука – интонации или громкости. Иногда тон и тембр меняется и при стрессах, но такое случается реже.
Человек не может объективно определить тембр звука у себя ввиду того, что слышит он самого себя не так, как слышат другие. Звуковые волны проходят внутри, а потому искажаются во внутреннем и среднем ухе. Техника фиксирует реальный звук, который слышат окружающие – именно поэтому его иногда бывает сложно узнать на записи.
Можно также взять 2 листа картона (иногда берут стопку листов или папку), а затем приложить к обоим ушам. Бумага экранирует звуковые волны, поэтому при произнесении слов в таком положении человек услышит реальный звук, так как на слышимый тон голоса это экранирование влияет.
Тембр женских и мужских голосов – для певцов важная характеристика голоса и речи. Имеет значение она и для обычных людей. Тембр можно скорректировать специально подобранными упражнениями или гимнастиками, так как зачастую у обычного человека он бывает не совсем правильным.
Наименование параметра | Значение |
Тема статьи: | Тембр звука |
Рубрика (тематическая категория) | Образование |
Звуковые колебания
Форма звуковых колебаний зависит от свойств источника звука. Наиболее простыми колебаниями являются равномерные или гармонические колебания, которые можно представить в виде синусоиды (рис. 1). Такие колебания характеризуются частотой f, периодом Т и амплитудой А.
Частотой колебаний называют количество полных колебаний в секунду. За единицу измерения частоты принят 1 герц (Гц). 1 герц соответствует одному полному (в одну и другую сторону) колебанию, происходящему за одну секунду.
Периодом называют время (с), в течение которого происходит одно полное колебание. Чем больше частота колебаний, тем меньше их период, ᴛ.ᴇ. f=1/T. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, частота колебаний тем больше, чем меньше их период, и наоборот.
Рис. 1. График звуковых колебаний при произношении звуков а, о и у.
Амплитудой колебаний называют наибольшее отклонение колеблющегося тела от его первоначального (спокойного) положения. Чем больше амплитуда колебания, тем громче звук. Звуки человеческой речи представляют из себясложные звуковые колебания, состоящие из того или иного количества простых колебаний, различных по частоте и амплитуде. В каждом звуке речи имеется только ему свойственное сочетание колебаний различной частоты и амплитуды. По этой причине форма колебаний одного звука речи заметно отличается от формы другого, что видно на рис. 2, на котором изображены графики колебаний при произношении звуков а, о и у.
Любые звуки человек характеризует в соответствии со своим восприятием по уровню громкости и высоте.
Громкость тона какой-либо данной высоты определяется амплитудой колебаний. Высота тона определяется частотой колебания. Колебания высокой частоты воспринимаются как звуки высокого тона, низкой частоты - как звуки низкого тона.
Негармоническое периодическое воздействие с периодом Т равносильно одновременному действию гармонических сил с различными частотами, а именно с частотами, кратными наиболее низкой частоте n=1/T.
Это заключение является частным случаем общей математической теоремы, которую доказал в 1822 ᴦ. Жан Батист Фурье. Теорема Фурье гласит: всякое периодическое колебание периода Т должна быть представлено в виде суммы гармонических колебаний с периодами, равными Т, T/2, T/3, T/4 и т.д., ᴛ.ᴇ. с частотами n=(1/T), 2n, 3n, 4n и т.д. Наиболее низкая частота n принято называть основной частотой. Колебание с основной частотой n принято называть первой гармоникой или основным тоном (тоном), а колебания с частотами 2n, 3n, 4n и т.д. называются высшими гармониками или обертонами (первым - 2n, вторым - 3n и т.д.).
Каждый звук, издаваемый различными музыкальными инструментами, голосами различных людей и т.п., имеет свои характерные особенности - своеобразную окраску или оттенок. Эти особенности звука называют тембром. На рис. 4 показаны осциллограммы звуковых колебаний, создаваемых роялем и кларнетом для одной и той же ноты. Осциллограммы показывают, что период у обоих колебаний одинаков, но они сильно отличаются друг от друга по своей форме и, следовательно, различаются своим гармоническим составом. Оба звука состоят из одних и тех же тонов, но в каждом из них эти тоны - основной и его обертоны - представлены с разными амплитудами и фазами.
Рис. 3. Спектры звуков рояля и кларнета
Тембр звука - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Тембр звука" 2017, 2018.