§4.12. ТЕМБР. ДИАПАЗОНЫ ЗВУКОВЫХ ЧАСТОТТембр

Музыкальные звуки отличаются друг от друга не только громкостью и высотой. Струна гитары издает вполне определенный тон. Но если вы попробуете возбудить ее колебания, сначала оттянув струну в средней части, а затем на расстоянии 1/4 длины от конца, то звуки будут не совсем одинаковыми.

В первом случае на струне укладывается половина длины волны и возникают колебания основной частоты. Во втором случае наряду с основным тоном заметную амплитуду будет иметь и первый обертон (в отличие от основного тона для колебаний первого обертона характерно то, что на струне укладывается не половина, а целая длина волны). В произвольном же случае колебаний струны вместе с основным тоном возбуждается много различных обертонов.

Тембр звука определяется числом обертонов и их амплитудами. Именно по тембру мы различаем звуки одинаковой вы-соты: человеческий голос, свист, звук струны рояля или кларнета. Высота определяется периодом колебаний. Но колебания в перечисленных случаях не являются гармоническими и при одной и той же частоте имеют различную форму. "Оставаясь периодическими, они имеют различные частотные спектры (см. § 1.11). На рисунке 4.28 приведена временная разверт-

Рояль

Кларнет

0,01 с

ка звуковых колебаний, создаваемых роялем и кларнетом при одном и том же периоде 0,01 с. Форма колебаний различна вследствие того, что одновременно с колебаниями основной частоты, одинаковой для обоих инструментов, происходят колебания и с другими частотами, кратными основной. При этом амплитуды обертонов одной и той же частоты у различных инструментов сильно отличаются друг от друга.

Диапазоны звуковых частот

Диапазон обычного человеческого голоса заключен в интервале от 200 до 1000 Гц. У отдельных людей диапазон может оказаться и значительно шире.

100

1000

50

500

5000

10 000 Гц

Нота «ля»

Г

Т

П

м

У 193

7-5654 дить. Диапазон частот у обычного телефона сравнительно невелик (он обозначен буквой Т на рисунке 4.29). Этот диапазон достаточен для того, чтобы разобрать все слова, но слушать симфоническую музыку по телефону нет смысла. У хорошего транзисторного приемника полоса частот простирается от 100 до 10 ООО Гц (буква П на рисунке 4.29). Высококачественная аппаратура, гарантирующая высокую достоверность воспроизведения звука, весьма сложна и стоит дорого. Напоминает она внешне лабораторную установку научно-исследовательского института. Полоса пропускания частот у этих установок бывает даже шире полосы слышимых звуков.