Обратимся ещё раз к опыту, изображённому на рисунке 74. Как уже говорилось, свободная часть линейки создаёт звук только в том случае, если она колеблется с частотой, не меньшей чем 16 Гц. Переместим линейку в тисках вниз (укоротив тем самым верхнюю часть) и приведём её в колебательное движение. Заметим, что частота колебаний линейки увеличилась, а издаваемый ею звук стал выше. Продолжая периодически укорачивать колеблющуюся часть линейки, убедимся в том, что с увеличением частоты колебаний звук повышается.
Проверим этот вывод на другом опыте. Возьмём зубчатый диск (рис. 79, а), с помощью специального устройства приведём его во вращение и прикоснёмся к зубчатому краю тонкой картонной пластинкой (рис. 79, б). Под воздействием зубьев вращающегося диска пластинка начнёт совершать вынужденные колебания, в результате чего мы услышим звук. Увеличим скорость вращения диска, и пластинка станет колебаться чаще, а издаваемый ею звук будет выше.
Рис. 79. Исследование зависимости высоты звука от частоты колебаний источника
На основании описанного опыта можно заключить, что высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук.
Напомним, что ветви камертона совершают гармонические (синусоидальные) колебания, которые являются самым простым видом колебаний. Таким колебаниям присуща только одна строго определённая частота. Звук камертона является чистым тоном.
- Чистым тоном называется звук источника, совершающего гармонические колебания одной частоты
Звуки от других источников (например, звуки различных музыкальных инструментов, голоса людей, звук сирены и многие другие) представляют собой совокупность гармонических колебаний разных частот, т. е. совокупность чистых тонов.
Самая низкая (т. е. самая малая) частота такого сложного звука называется основной частотой, а соответствующий ей звук определённой высоты - основным тоном (иногда его называют просто тоном). Высота сложного звука определяется именно высотой его основного тона.
Все остальные тоны сложного звука называются обертонами. Частоты всех обертонов данного звука в целое число раз больше частоты его основного тона (поэтому их называют также высшими гармоническими тонами).
Обертоны определяют тембр звука, т. е. такое его качество, которое позволяет нам отличать звуки одних источников от звуков других. Например, мы легко отличаем звук рояля от звука скрипки даже в том случае, если эти звуки имеют одинаковую высоту, т. е. одну и ту же частоту основного тона. Отличие же этих звуков обусловлено разным набором обертонов (совокупность обертонов различных источников может отличаться количеством обертонов, их амплитудами, сдвигом фаз между ними, спектром частот).
Таким образом, высота звука определяется частотой его основного тона: чем больше частота основного тона, тем выше звук.
Тембр звука определяется совокупностью его обертонов.
Чтобы выяснить, от чего зависит громкость звука, вернёмся к опыту, изображённому на рисунке 76. К одной ветви камертона подводят вплотную маленький висящий на нити шарик, а по другой слегка ударяют молоточком. Обе ветви камертона приходят в колебательное движение. Слышен негромкий звук. Шарик отскакивает от колеблющейся ветви на небольшое расстояние. Затем камертон глушат и снова ударяют по нему, но гораздо сильнее, чем в первый раз. Теперь камертон звучит громче, а шарик отскакивает на большее расстояние, что свидетельствует о большей амплитуде колебаний ветвей.
Этот и многие другие опыты позволяют сделать вывод о том, что громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.
В рассмотренном опыте частоты колебаний обоих звуков - тихого и громкого - одинаковы, так как их источником является один и тот же камертон. Но если сравнить звуки разных частот, то кроме амплитуды колебаний пришлось бы учитывать ещё один фактор, влияющий на громкость. Дело в том, что чувствительность человеческого уха к звукам разной частоты различна. При одинаковых амплитудах как более громкие воспринимаются звуки, частоты, которых лежат в пределах от 1000 до 5000 Гц. Поэтому, например, высокий женский голос с частотой 1000 Гц будет для нашего уха громче низкого мужского с частотой 200 Гц, даже если амплитуды колебаний голосовых связок в обоих случаях одинаковы. Громкость звука зависит также от его длительности и от индивидуальных особенностей слушателя.
- При равных амплитудах женский голос, имеющий большую частоту, чем мужской, воспринимается как более громкий
Громкость звука - это субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать все звуки по шкале от тихих до громких.
Единица громкости звука называется сон. В практических задачах громкость звука принято характеризовать уровнем звукового давления, измеряемым в белах (Б) или децибелах (дБ), составляющих десятую часть бела.
Например, звуку, возникающему при листании газеты, соответствует уровень звукового давления порядка 20 дБ, звуку звонка будильника - примерно 80 дБ, двигателя самолёта - порядка 130 дБ (такой громкий звук вызывает у человека болевое ощущение).
Систематическое воздействие на человека громких звуков, особенно шумов (совокупности звуков разной громкости, высоты тона, тембра), неблагоприятно отражается на его здоровье.
В шумных районах у многих людей появляются симптомы шумовой болезни: повышенная нервная возбудимость, быстрая утомляемость, повышенное артериальное давление. Поэтому в больших городах приходится принимать специальные меры для уменьшения шумов, например запрещать звуковые сигналы автомобилей.
Вопросы
- С какой целью проводились опыты, изображённые на рисунках 74 и 79? Какой был сделан вывод по результатам этих опытов?
- Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издаёт тот, у которого больше собственная частота? (Частоты на камертонах не указаны.)
- От чего зависит высота звука?
- Как изменится громкость звука, если уменьшить амплитуду колебаний его источника?
- Звук какой частоты - 500 Гц или 3000 Гц - человеческое ухо воспримет как более громкий при одинаковых амплитудах колебаний источников этих звуков?
- От чего зависит громкость звука?
- Как отражается на здоровье человека систематическое действие громких звуков?
Упражнение 29
- Какое насекомое чаще машет крыльями в полёте - шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?
- Зубья вращающейся циркулярной пилы создают в воздухе звуковую волну. Как изменится высота звука, издаваемого пилой при её холостом ходе, если на ней начать распиливать толстую доску из плотной древесины? Почему?
- Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издаёт. Как изменится высота звучания гитарных струн при значительном повышении температуры окружающего воздуха? Ответ поясните.
ТЕМБР
ТЕМБР
(фр.). Оттенок звука одного и того же тона на различных голосах или инструментах.
Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .
ТЕМБР
оттенок звука одного и того же тона на различных голосах или инструментах.
Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Павленков Ф. , 1907 .
ТЕМБР
очень ясно слышимая, но не поддающаяся строгому определению особенность голоса каждого отдельного человека, которая дает возможность отличить речь одного лица среди многих других и которая позволяет нам узнать по голосу забытого знакомого; тембр музыкальных инструментов, это - оттенок в звуке, присущий только данному инструменту и обусловливаемый материалом, из которого он сделан, его размерами и устройством.
Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке.- Попов М. , 1907 .
ТЕМБР
франц. timbre , от лат. tympanum , от греч. tympanon . Оттенок звука.
Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней.- Михельсон А.Д. , 1865 .
Тембр
(фр. timbre) окраска или характер звука голоса, муз. инструмента, зависящие от того, какие обертоны сопутствуют основному звуковому тону.
Новый словарь иностранных слов.- by EdwART, , 2009 .
Тембр
тембра, м. [фр. timbre ]. Характерная окраска, сообщаемая звуку того или иного инструмента или голоса обертонами, призвуками.
Большой словарь иностранных слов.- Издательство «ИДДК» , 2007 .
Тембр
(тэ
), а, м.
(фр.
timbre греч.
tympanon барабан).
Характерная окраска звука (у музыкального инструмента, голоса), сообщаемая ему обертонами
, призвуками. Красивый т
. голоса
.
Тембровый
- относящийся к тембру.
Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык , 1998 .
Синонимы :
Смотреть что такое "ТЕМБР" в других словарях:
Тембр, а [тэ] … Русское словесное ударение
тембр - тембр, а … Русский орфографический словарь
тембр - тембр/ … Морфемно-орфографический словарь
- [тэ], а; м. [франц. timbre] Характерная окраска звука, сообщаемая ему обертонами, призвуками, по которой различаются друг от друга звучания одной и той же высоты. Приятный, низкий т. Различные тембры. Т. голоса, инструмента. ◁ Тембровый, ая, ое.… … Энциклопедический словарь
- [тэмбр], тембра, муж. (франц. timbre). Характерная окраска, сообщаемая звуку того или иного инструмента или голоса обертонами, призвуками. Мягкий тембр. Резкий тембр. Виолончельный, скрипичный тембр. Гласные звуки речи отличаются между собой по… … Толковый словарь Ушакова
тембр - субъективно воспринимаемая особенность звука в виде его окраски, связанная с одновременным воздействием разночастотных звуковых колебаний, входящих в состав сложного звука. Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998.… … Большая психологическая энциклопедия
тембр - Определение, обычно используемое в психоакустике. Тембр это атрибут слухового ощущения, в определениях которого слушающий может судить о том, в какой степени различаются два звука, представленные аналогичным образом и имеющие одинаковую громкость … Справочник технического переводчика
- (франц. timbre) ..1) в фонетике окраска звука, определяемая положением формант в частотном спектре звука2)] В музыке качество звука (его окраска), позволяющее различать звуки одинаковой высоты, исполненные на различных инструментах или различными … Большой Энциклопедический словарь
ТЕМБР - ТЕМБР. Качественная характеристика или специфическая окраска звука, в физическом смысле представляющая собой определенное сочетание тонов. Т. характерен для музыкальных звуков, для звуков человеческой речи. Существующие языки отличаются по Т. как … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)
ТЕМБР - ТЕМБР, качество звука, позволяющее при одной и той же высоте различать звуки отдельных музыкальных инструментов, звуки голоса разных людей и т. д. Тембр обусловлен наличием в составе звука обертонов и определяется относительной интенсивностью… … Большая медицинская энциклопедия
Книги
- Комплект таблиц. Физика. Механические волны. Акустика (8 таблиц) , . Учебный альбом из 8 листов. Артикул - 5-8665-008. Волновой процесс. Продольные волны. Поперечные волны. Периодические волны. Отражение волн. Стоячие волны. Звуковые волны. Высота звука.…
Ярко, радостно, звонко поют трубы. У валторны звук мягкий и сочный. Голос фагота - густой, грубоватый, иногда чуть ворчливый. Скрипка, королева оркестра, звучит нежно и трепетно. А флейта заливается, словно прекрасная певчая птица. Звучание разных инструментов не перепутаешь, если даже они будут играть одну и ту же мелодию. Чем же отличаются их голоса? Оказывается - тембром. Слово это произошло от французского timbre, что означает колокольчик, а также метка, то есть отличительный знак. Другими словами, тембр и является отличительным знаком каждого инструмента. Это специфическая окраска звука, характер, присущий тому или иному инструменту или голосу. Зависит тембр от многих причин: от материала, из которого сделан инструмент, от того, каким способом извлекается звук, от размеров инструмента (огромный контрабас и небольшая скрипка сделаны из одного материала, и звук на них извлекается одинаково; однако разница есть не только в высоте, но и в тембре звучания). Роль тембра в музыке очень велика. Композиторы учитывают ее при инструментовке своих сочинений. Вы можете прочитать об этом в рассказе об инструментовке.
Смотреть значение Тембр в других словарях
Тембр
— (тэмбр), тембра, м. (фр. timbre). Характерная окраска, сообщаемая звуку того или иного инструмента или голоса обертонами, призвуками. Мягкий тембр. Резкий тембр. Виолончельный,........
Толковый словарь Ушакова
Тембр М.
— 1. Характерная окраска звука (голоса или инструмента).
Толковый словарь Ефремовой
Тембр
— [тэ], -а; м. [франц. timbre] Характерная окраска звука, сообщаемая ему обертонами, призвуками, по которой различаются друг от друга звучания одной и той же высоты. Приятный,........
Толковый словарь Кузнецова
Тембр
— (франц. timbre) индивидуальная особенность голоса, обусловленная присоединением добавочных обертонов к основному тону издаваемого звука.
Большой медицинский словарь
Тембр
— (франц. timbre) -..1) в фонетике - окраска звука, определяемаяположением формант в частотном спектре звука...2) В музыке - качествозвука (его окраска), позволяющее различать........
Большой энциклопедический словарь
Тембр
— (франц. timbre, англ. timbre, нем. Klangfarbe) - окраска звука; один из признаков муз. звука (наряду с высотой, громкостью и длительностью), по к-рому различают звуки одинаковой высоты........
Музыкальная энциклопедия
Тембр
— (англ. timbre) - воспринимаемое качество ("окраска") звука, связанное с распределением энергии его спектра вдоль частотной оси.Понятие Т. применяется чаще всего к музыкальным........
Психологическая энциклопедия
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. 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. Тембр (фр. timbre
— «колокольчик», «метка», «отличительный знак») — (обертоновая) окраска звука; одна из специфических характеристик музыкального звука (наряду с его высотой, громкостью и длительностью). По тембру отличают звуки одинаковой высоты и громкости, но исполненные на различных инструментах, разными голосами, или же на одном инструменте, но разными способами, штрихами и т. п.
Тембр того или иного музыкального инструмента определяется материалом, формой, конструкцией и условиями колебания его вибратора, различными свойствами его резонатора, а также акустикой того помещения, в котором данный инструмент звучит. В формировании тембра каждого конкретного звука ключевое значение имеют его обертоны и их соотношение по высоте и громкости, шумовые призвуки, параметры атаки (начального импульса звукоизвлечения), форманты, характеристики вибрато и другие факторы. При восприятии тембров обычно возникают различные ассоциации: тембральную специфику звука сравнивают с органолептическими ощущениями от тех или иных предметов и явлений, например, звуки называют яркими, блестящими, матовыми, тёплыми, холодными, глубокими, полными, резкими, насыщенными, сочными, металлическими, стеклянными; применяются и собственно слуховые определения (например, звонкие, глухие, шумные). В строго научном отношении обоснованная типология тембра ещё не сложилась. Установлено, что тембровый слух имеет зонную природу. Тембр используется как важное средство музыкальной выразительности: при помощи тембра можно выделить тот или иной компонент музыкального целого, усилить или ослабить контрасты; изменение тембров — один из элементов музыкальной драматургии.
Это заключение является частным случаем общей математической теоремы, которую доказал в 1822 г. Жан Батист Фурье. Теорема Фурье гласит: всякое периодическое колебание периода Т может быть представлено в виде суммы гармонических колебаний с периодами, равными Т, T/2, T/3, T/4 и т.д., т.е. с частотами n=(1/T), 2n, 3n, 4n и т.д. Наиболее низкая частота n называется основной частотой. Колебание с основной частотой n называется 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.). Тональная высота харакеризует восприятие изменения высоты тона в пределах октавы, а спектральная - особенности восприятия звуков как низких или высоких на всей шкале слышимых сигналов. Синтезируя тестовые звуки специальным образом, т. е. манипулируя соотношением амплитуд спектральных составляющих в сложном звуке, Ж. Риссе попытался экспериментально разделить эти компоненты восприятия высоты. Так, например, при постепенном увеличении амплитуды высокочастотных составляющих в спектре звука возникает впечатление возрастания общей высоты звучания. При этом абсолютная (тональная) высота звука остается в пределах октавы неизменной. Автор предполагает, что анализ этих двух типов высоты осуществляется различными механизмами. Возможно, это связано со специализацией деятельности двух полушарий головного мозга при восприятии сложного звука Восприятие высоты оказалось сложно связано не только со спектром сигнала, но также и с темпом повторяющихся звуков. Так, при замедлении темпа звучаний, неизменных по спектру, возникает впечатление постепенного уменьшения высоты предъявляемых звуков. Это достаточно типичный пример того, что при анализе восприятия нельзя рассматривать воздействия как изолированные во времени и в пространстве явления, даже если при их физическом описании удается пренебречь возможной связью между различными элементами воздействия.
Главный вывод, сделанный в работе Ж. Риссе, заключается в том, что при восприятии сложного звука связь между изменениями физической частоты сигнала и воспринимаемой высотой может быть совершенно неожиданной; т. е. воспринимаемая высота не так жестко зависит от физической частоты, как это следует из классических психоакустических исследований. Автор придерживается мнения, согласно которому в основе восприятия звука лежит восприятие тембра, а высота является одним из измерений этого более целостного качества. Детальный анализ различий в представлениях о высоте и тембре звука дается в работе Ж. Риссе. Проведя анализ существующих определений тембра и найдя эти определения явно недостаточными для объяснения многих феноменов слухового восприятия, он пытается выявить специфические особенности восприятия тембра и высоты сложных звуков. Разводя понятия высоты и тембра звука, Ж. Риссе предполагает следующие объективные основания этих качеств: составляющие спектра сложного периодического звука имеют некоторое распределение; высота характеризует фокусировку этого распределения, а тембр - распределение в целом. В то же время представления о тембре как о субъективном качестве, отражающем частотный спектр звучания, явно не достаточно. Ведь человек легко распознает тембр звуков несмотря на многочисленные искажения в спектре сигнала, возникающие, например, при плохом качестве звуковоспроизводящей аппаратуры. Кроме того, спектр звука подвержен многообразным изменениям даже в процессе прохождения от источника до слушателя (в воздухе). Точно так же спектр связан с направленностью излучения звука: звуковое поле, например, музыкальных инструментов анизотропно, т. е. при движении вокруг инструмента спектр поступающих звуков сильно изменяется. Однако все эти изменения не мешают адекватному восприятию звука (как предметного звука конкретного источника). Так же не мешают правильно воспринимать тембр звучания многочисленные отраженные звуки - реверберация, изменяющие до неузнаваемости спектр приходящего звука.
В то же время достатотчно сменить направление движения магнитофонной ленты, на которой записаны звуки рояля, чтобы сделать тембр звучания совершенно неузнаваемым, несмотря на то, что спектральные компоненты остаются прежними, т. е. для восприятия тембра оказываются весьма существенными временные характеристики процесса звучания. В целом ряде исследований показано, что для создания тембра звука, соответствующего заданному, важно не столько сохранить величину того или иного параметра, сколько обеспечить сохранение взаимосвязи между разными параметрами. Именно эта информация является наиболее важной для человека, характеризующей состояние окружающей среды. Ж. Риссе выявил в своей работе, что как раз тембр обеспечивает возможность узнавания источника звука (т. е. его опредмечивание), а также правильной ориентировки в пространстве звуков. Что касается особенностей восприятия высоты, то здесь существенно влияние контекста звуков и опыта человека на оценку параметров звучания конкретного сигнала. Даже в простейшем случае восприятия высоты не осуществляется пассивно: это восприятие связано как с различными признаками, характеризующими природу сигнала, так и с состоянием индивида и его "историей". Музыкант оценивает отношения между высотами, вырабатывая (обычно бессознательно) стратегии оценок в соответствии со своим образованием. Так, представитель "западной" цивилизации пытается привести в соответствие с хроматической гаммой звуковые интервалы, созданные на "востоке", принципы формирования которых подчиняются иным пропорциям. При этом в зависимости от контекста одни и те же физические воздействия могут вызывать различные стратегии идентификации интервала. Тембр же звука как более целостная его характеристика гораздо менее зависит от контекста звучаний, а в большей степени определяется особенностями прошлого опыта индивида по восприятию натуральных звуков.
Исследованию натуральных тембров звучаний посвящено множество работ. Особый интерес к этой области исследований связан с развитием средств электронного синтеза звуков. Для создания искусственных звучаний, по своим характеристикам сходным с натуральными звуками, необходимо выявить систему физических характеристик натурального звука, которая обеспечивает определенный образ восприятия звука. Поэтому много работ было направлено на изучение параметров натуральных звуков (как правило, музыкальных инструментов). В русле этих работ проведено исследование Д. Моррила, показавшее недостаточность существующих описаний физических характеристик натуральных звуков для синтеза аналогичных сигналов. Так, обнаружилось, что даже если тембр одиночного синтезированного звука воспринимается как совершенно идентичный тембру натурального музыкального инструмента, то эти же звуки, скомбинированные во фразу или в мелодию, уверенно воспринимаются как искусственные. Проведя исследование натуральных звуков, получаемых при игре на трубе, Д. Моррил обнаружил существование важных динамических нюансов звучаний при исполнении мелодии, отличных от звучаний отдельно воспроизводимых нот. Введя в программу синтеза обнаруженные динамические параметры, такие, как максимальная амплитуда музыкальной фразы, длительность каждой ноты и особенности изменения огибающей сигнала при игре музыканта, ему удалось создать синтетические музыкальные фразы, достаточно сходные по тембру звучания с натуральными звуками.Исследование пространства тембров музыкальных звуков с целью выявления необходимой для их синтеза структуры проведено также в работе Д. Вессела Автор использовал данные, полученные при субъективном шкалировании параметров звукового объекта для создания компьютерных программ синтеза музыкальных звуков заданного тембра. Позднее Д. Вессел и Ж. Риссе обобщили результаты проведенных ими исследований, предложив описание процессов восприятия тембра на основании разработанных ими моделей синтеза звуков.
«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):
Обертоны
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.
Гармонические обертоны или гармоники
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.
Спектральный состав и тембр
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.
Фантомные частоты
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.
