Обертоны и тембр звука

Каждый музыкальный звук представляет собой сложное звуковое колебание, состоящее из основного тона и набора обертонов. Последние возникают из-за того, что источник звука колеблется не только целиком, но и по частям (половинам, четвертям ит.д.).

Источник звука, колеблющийся целиком, производит основной тон, который кажется единственным. Он соответствует наименьшей частоте сложного акустического сигнала. Половины источника звука производят звук с частотой в 2 раза больше, чем основная. Третьи, четвертые, пятые части — соответственно в 3, 4, 5 раз больше. Набор обертонов и их интенсивность определяют тембр звука. Благодаря тембру мы отличаем голос одного человека от голоса другого.

Обертоны, дополняющие основной тон, расположены на шкале музыкальных звуков на определенных музыкальных интервалах. Еще древние греки выяснили, что их положение на музыкальной шкале подчинено законам математики. В этом легко убедиться на простом опыте. При открытой крышке рояля надо поставить палец на середину любой струны (а затем на одну из границ между равными третями, четвертями и т.д.) и нажать соответствующую этой струне клавишу. Мы получим звук, соответствующий не нажатой клавише, а обертону. Интервалы между первым (основным) тоном и обертонами представлены на рис. 2.

Л.Стоковский, известный исследователь-музыковед, сравнивает звук с Солнечной системой, где основной тон представляет собой «подобие Солнца». Можно продолжить аналогию, представляя обертоны как планеты, вращающиеся вокруг своей звезды по четкой траектории, определяемой объективными законами природы, которые еще не до конца поняты и осмыслены человеком.

Не все обертоны звучат с одинаковой громкостью и не все из принципиально возможных присутствуют в звуке, производимом тем или иным инструментом и человеческим голосом. И это замечательно, потому что разница между шестым и седьмым, седьмым и восьмым, восьмым и девятым и т.д. тонами составляет интервал, который воспринимается человеческим слухом как диссонанс. Соответственно голос или звук музыкального инструмента, в котором присутствуют седьмой и все последующие обертоны, производит неприятное впечатление на большинство людей, вызывает раздражение, даже если человек обладает довольно средними музыкальными способностями.