Настаў час пагаварыць нам і пра тэмбр гуку. Не сумняваемся, што кожны з вас лёгка адрозніць голас мужчыны ад голасу жанчыны, гукі раяля ад гульні на скрыпцы. Вы, напэўна, зможаце адрозніць і голас нашага лепшага дыктар Усесаюзнага радыё Ю. Левітана ад галасоў іншых дыктараў-мужчын. Некаторыя з вас, відавочна, змогуць па гучанні адной і той жа ноты (частата гуку аднолькавая) адрозніць, якім музычным інструментам яна прайграная, напрыклад раялем, скрыпкай або тромбоном. У чым жа тут справа?

Гаворачы аб гукавых ваганнях, мы малявалі іх у выглядзе сінусоіды, то ёсць чыстай танальнасці. У натуральных умовах сінусоідныя ваганні сустракаюцца вельмі рэдка. Іх звычайна ствараюць штучным шляхам пры дапамозе механічных або электронных генератараў, напрыклад камертона.

Мал. 6. Так выглядае запіс гукаў аднаго і таго ж тоны, вынятых з кларнета (уверсе) і раяля (унізе). Аднолькавасць тоны ўспрымаецца намі таму, што асноўная частата ваганняў (іх максімальная амплітуда) у абодвух выпадках аднолькавая.

Рэальны гук ўяўляе сабой складанае спалучэнне гарманічных ваганняў, якія мы называлі тонамі. Кожны тон характарызуецца «вышынёй», то есць залежыць ад частаты ваганняў. Чым больш частата, тым вышэй здаецца нам гук. Тон, адпаведны найменшай частаце складанага гуку, называецца асноўным тонам гэтага гуку. У складаным гуку, акрамя асноўнага тону, заўсёды прысутнічаюць яшчэ і дадатковыя тоны, якія называюцца абертонамі. Калі абертоны у цэлае колькасць разоў вышэй па частаце асноўнага тону, то яго называюць гарманічным обертоном, або проста гармонік. Напрыклад, частату, у два разы перавышае асноўны тон, называюць другой гармонік, у тры разы - трэцяй гармонік і г. д. Гукі з адным і тым жа асноўным тонам могуць адрознівацца паміж сабой па характары гучання, які спецыялісты і музыкі называюць тэмбрам. Тэмбр гучання вызначаецца складам абертонаў - іх частотамі і амплітуда, а таксама характарам нарастання амплітуд ў пачатку гучання і іх спадання у канцы гучання. Вось чаму мы даведаемся па голасе знаёмага чалавека, па характары гучання - музычны інструмент. Л каб ясней сабе гэта ўявіць, паглядзіце на мал. 6, дзе паказаная запіс вынятых з кларнета і гукаў раяля аднаго і таго ж тоны. Тут ясна відаць, які з сябе складаны гук. Нягледзячы на аднолькавасць у абодвух выпадках асноўнага тону, колькасць і характар абертонаў розныя. Яны-то і вызначаюць тэмбр гучання, надаюць гучанню спецыфічную афарбоўку. А музыкі нават лічаць, што чым больш інструмент ўзбуджае гарамонік, тым багацей яго тэмбр гучання.

Аднак кожны складаны гук можа быць прадстаўлены як вынік складання любога ліку сінусоідных ваганняў, якія маюць розныя частоты і амплітуды. Кажучы інакш, складаны гук можа быць раскладзены на складнікі яго сінусоідныя ваганні і выдзелены асноўны тон. Менавіта гэты працэс раскладання гуку на гарманічныя складнікі, то есць на асноўны тон і абертоны, з'яўляецца яшчэ адной асаблівасцю нашага слыху. Вось чаму мы лёгка вызначаем, на якім музычным інструменце узятая тая ці іншая нота, адрозніваем голас знаёмага чалавека ад незнаёмага.

У сувязі з гэтым узнікае цікавы пытанне. Часам пра таго ці іншага чалавека, часцей пра музыканта ці спевака, кажуць, што ён валодае абсалютным слыхам. Многія лічаць абсалютным такі слых, калі чалавек чуе вельмі высокія частоты. Гэта няслушна. Музыкі называюць слых абсалютным ў тым выпадку, калі па слышимому гуку або акорда вы зможаце вызначыць, якія ноты былі ўзятыя. А гэта магчыма толькі для трэніраванага чалавека, вуха якога здольна і прызвычаілася раскладаць складаны гук на яго складнікі. Заўважым адначасна яшчэ адну здольнасць нашага слыху: ён лягчэй выяўляе няцотныя гармонікі, чым цотныя.

Задаваліся ці вы калі-небудзь такім пытаннем: чаму музыка, хай нават гучная, не выклікае нашага раздражнення, а шум, нават калі ён не вельмі моцны, раздражняльна дзейнічае на нас? І бо не сакрэт, што не кожная музыка дастаўляе задавальненне слухачу. Такім чынам, не кожны набор гукаў ужо ёсць музыка. Спецыялісты ўстанавілі, што прыемныя на слых адчуванні выклікаюць толькі такія гукі, якія знаходзяцца паміж сабой у простых адносінах, ці, інакш кажучы, частоты асноўных тонаў якіх знаходзяцца ў дачыненні да 2:1, 3:2, 4:3, 5:4 і г. д. Музыкі нават далі ім свае назвы. Напрыклад, стаўленне гукавых частот 2:1 называюць октавой, стаўленне 3:2 - квинтой, 4:3 - квартой, 5:4 - вялікі терцией і г. д. Ну а калі гэтыя простыя адносіны паміж частотамі парушыць? Аказваецца, мілагучнасць парушаецца, і музыкі называюць гэта дысанансам. Наша вуха добра адчувае спалучэння розных тонаў таму, што, параўноўваючы паміж сабой два гуку, мы адзначаем не абсалютную розніцу паміж імі, а адносную. Вось чаму чалавек з нармальным слыхам адчувальны да диссонансу. Цяпер, спадзяемся, вам зразумелая розніца паміж музыкай і шумам і чаму шум дзейнічае на нас раздражняльна? Бо шум адрозніваецца ад музычнага тоны тым, што яму не адпавядае якая-небудзь пэўная частата ваганняў і, такім чынам, пэўная вышыня гуку. У шуме прысутнічаюць ваганні разнастайных частот. Праўда, скурпулёзны чытач можа запярэчыць, знайшоўшы некаторую «музычнасць» у шуме дажджу або выцці ветру. І, наадварот, сапсаваны музычны інструмент або заигранная граммофонная пласцінка ствараюць хрыплыя, дрыготкія гукі, якія непрыемна дзейнічаюць на слых. Але, кажучы аб шуме, мы мелі на ўвазе тыя шумы, якія ўзнікаюць пры працы рухавікоў, выбухах, скрипе несмазанных дзвярных завес і т. п. Такі шум, вядома, параўноўваць з музычнымі гукамі нельга. І вядома, ва ўсіх нашых развагах мы мелі на ўвазе толькі асноўныя тоны складаных гукаў і не прымалі пад увагу абертоны.

Многія з вас ведаюць, што музычныя творы запісваюць з дапамогай нот, створаных яшчэ ў пачатку 11 стагоддзя нашай эры. Ноты згрупаваныя ў актавы. Аднолькавыя ноты ў суседніх актавах адрозніваюцца па частаце асноўнага тону ў два разы. Таму мы можам пачаць гуляць любую мелодыю з адной ноты любы актавы, і характар мелодыі ад гэтага не зменіцца; зменіцца толькі, як кажуць, яе танальнасць. Каб забяспечыць гэта, трэба прамежкавыя тоны ўнутры актавы скласці такім чынам, каб, па-першае, інтэрвалы паміж частотамі былі роўныя і, па-другое, каб самі частоты знаходзіліся ў простых адносінах.

Успомніце клавіятуру раяля. Кожная яго актава мае сем белых клавішай і пяць чорных, то ёсць актава падзелена на дванаццаць інтэрвалаў. Пры гэтым стаўленне двух суседніх тонаў будзе роўна 2^1/12 = 1,059. Адносіны наступных тонаў выкажацца лікамі 2^2/12 = 1,122; 2^3/12 = 1,189 і г. д. адносіны да 2^12/12 = 2.

Калі б вы заняліся матэматыкай і пралічылі ўсе дванаццаць інтэрвалаў паміж нотамі, то без працы знайшлі б сярод іх і квінту, і кварту, і вялікую терцию. Але сярод іх апынуўся і інтэрвал, роўны 1,059, які не ўяўляе сабой простага адносіны. Атрымаўся яўны дысананс. Як тут быць? Аказваецца, і тут ёсць выйсце. Наша вуха не «заўважае» невялікага адхіленні ад так званага чыстага ладу музычнага інструмента. Таму ўсе інтэрвалы крышачку зменены, каб атрымліваліся простыя адносіны паміж імі. Такі музычны строй атрымаў назву тэмпераванага.

Музычныя інструменты могуць быць струнныя, духавыя, ударныя і г. д. Струнныя музычныя інструменты, напрыклад, таксама можна падзяліць на смычковыя (скрыпка), шчыпковыя (гітара), гітара (раяль) і г. д. Аркестр ўяўляе сабой спалучэнне тых ці іншых музычных інструментаў. У залежнасці ад такога спалучэння аркестр называюць сімфанічным, струнным, народных інструментаў, джазавым і г. д. Найбольш шырокім дыяпазонам гучання, то ёсць спектрам прайграваных асноўных тонаў, валодае сімфанічны аркестр, музычныя інструменты якога прайграваюць гукавыя ваганні з частотамі прыкладна ад 60 да 8000 Гц. З музычных інструментаў найбольш шырокі дыяпазон прайграваных частот маюць раяль (прыкладна ад 35 да 4000 Гц) і арфа (прыкладна ад 60 да 5000 Гц). Іншыя музычныя інструменты маюць больш вузкі спектр частот, часцяком наяўныя ў вобласці ніжніх, сярэдніх або высокіх гукавых частот. Напрыклад, скрыпка прайгравае частоты прыкладна ад 400 да 7000 Гц, труба - ад 60 да 700 Гц, літаўры - ад 80 да 200 Гц, гітара - ад 150 да 2500 Гц і да т. п. Як відаць з гэтага пераліку, дыяпазон гучання музычных інструментаў займае прыкладна палову спектру чутных чалавекам гукаў. На іншую - высокачашчынную - палову прыпадаюць абертоны музычных інструментаў, якія ствараюць тэмбр гучання. Вось чаму гукаўзнаўляльная апаратура павінна забяспечваць прапусканне шырокай паласы частот. Толькі ў гэтым выпадку можа быць захаваны натуральны тэмбр гучання.

З гэтай нагоды хацелася б зрабіць невялікае тэхнічнае адступленне. Часта даводзіцца чуць, як некаторыя аматары магнітнай запісу гуку выхваляюцца сваімі магнітафонамі, кажучы, што іх апарат прайгравае частоты аж да 20 000 або нават да 22 000 Гц. Так, некаторыя замежныя фірмы, часцяком у рэкламных мэтах, паведамляюць у праспектах аб такой магчымасці іх прадукцыі. Але ці трэба гэта? Чуе ці ўладальнік такога магнітафона частоты да 20 000 - 22 000 Гц? Вядома, няма! Даследаванні многіх навукоўцаў паказваюць, што найбольш мэтазгодным для звуковоспроизводящей (і гуказапісвальнай) апаратуры з'яўляецца дыяпазон частот ад 40 - 60 да 12000 - 16000 Гц. Пашырэнне дыяпазону прайгравання ў вобласці верхніх гукавых частот не толькі непажадана, але і часам бывае нават шкодна, так як на гэтую частку гукавога спектру прыпадаюць шыпы, хрыпы, свісты і іншыя паразітныя з'явы, раздражняльна дзейнічаюць на слыхавое ўспрыманне.

Мал. 7. Паміж парогам чутнасці і парогам болевага адчуванні ляжыць вобласць чутнасці нармальнага чалавека. Дынамічны і частотны дыяпазоны музыкі і гаворкі размешчаны ўнутры вобласці чутнасці і складаюць вобласць слыху.

Аднак не толькі дыяпазонам гукавых частот характарызуецца музычны твор, гучанне аркестра або гаворка дыктара. Выкананне музычнага твора можа быць, напрыклад, гучным або ціхім. Часам кампазітар у нотнай партытуры сам паказвае, як трэба выконваць тое ці іншае твор або кожную яго частку. Музыкі для гэтага выкарыстоўваюць італьянскія словы: фортэ - гучна, піяна - ціха, фартысіма - вельмі гучна, піянісіма - вельмі ціха і г. д. такім Чынам, калі казаць аб музычным творы, яно можа ў адной якой-небудзь сваёй частцы гучаць ціха, а ў другой - гучна. Стаўленне максімальнай інтэнсіўнасці гучання да мінімальнай інтэнсіўнасці прынята называць дыяпазонам гучання або дынамічным дыяпазонам. Гэта вельмі важная характарыстыка, і не толькі музычнага твора або характару выканання, але і гуказапісвальнай і гукаўзнаўляльнай апаратуры. Для такіх прылад дынамічны дыяпазон паказвае стаўленне эфектыўнага напружання карыснага сігналу на выхадзе апарата да напругі паразітных (уласных) шумоў і заўсёды бывае менш дынамічнага дыяпазону натуральнага гучання.

Дынамічны дыяпазон пры натуральным гучанні залежыць ад характару і складу музычных інструментаў у аркестры, ад колькасці выканаўцаў, іх эмацыйнага настрою і т. п. Найменшай дынамічным дыяпазонам валодае мужчынская гаворка (усяго 20 - 25 дБ). Дынамічны дыяпазон драматычнага спектакля даходзіць да 40 дБ. Найбольшым дынамічным дыяпазонам валодае сімфанічны аркестр, калі розніца паміж ціхімі і гучнымі часткамі музычнага твора можа дасягаць 70 дБ. Каб наглядна ўявіць сабе ўжо вядомыя нам звесткі аб абмежаванасці дыяпазону чутных гукавых частот і ўспрымання ціхіх і гучных гукаў, мы нанеслі на дыяграму чутнасці (крывыя роўнай гучнасці) частотны і дынамічны дыяпазоны музыкі і гаворкі. Акрамя гэтага, дынамічны дыяпазон некаторых тэхнічных прылад мы звялі ў табліцу.

Табліца 1 Дынамічны дыяпазон некаторых музычных крыніц гуку

А цяпер давайце ўявім сабе, што сядзім мы ў тэатры і глядзім спектакль. Галасы акцёраў гукавымі хвалямі будуць даходзіць да нас як непасрэдна са сцэны (прамым шляхам), так і отразившись адзін або некалькі раз ад столі, сцен, полу і іншых «перашкод», якія знаходзяцца ў глядзельнай зале. З'явіцца так званае послезвучание, калі чутны гук як бы «зацягваецца» і чутны яшчэ некаторы час пасля спынення паступлення гукавых хваль. Тлумачыцца гэта тым, што адлюстраваныя гукавыя хвалі даходзяць да нас значна больш доўгім шляхам, часам у некалькі разоў большым прамы шлях гукавых хваль. Гэта рэшткавае послезвучание, якое ўтвараецца толькі ў закрытых памяшканнях з прычыны шматразовага адлюстравання ад паверхняў і адначасовага паглынання імі гукавых хваляў, носіць назву рэверберацыя і характарызуецца прамежкам часу (у секундах), у працягу якога сіла адлюстраванага гуку памяншаецца ў мільён разоў (60 дБ). Гэты адрэзак часу завецца часам рэверберацыі.

Час рэверберацыі ўяўляе сабой вельмі важную характарыстыку памяшкання, асабліва відовішчных залаў, бо ад яго непасрэдна залежыць мастацкае ўспрыманне музыкі або прамовы. Сапраўды, калі час рэверберацыі больш аптымальнага, зала становіцца гулкім, гаворка - непераборлівай, а музыка значна скажаецца. Наадварот, пры занадта малым часу рэверберацыі тембровая афарбоўка музыкі і гаворкі змяняецца, яны губляюць сваю жвавасць і прыемнасць. Аптымальнае час рэверберацыі для большасці памяшканняў, у тым ліку і глядзельных залаў,- каля адной секунды. Гэта час выбіраюць для амаль запоўненай залы. Натуральна, калі глядзельная зала пусты або запоўнены менш чым на палову, час рэверберацыі яшчэ вяліка і галасы гледачоў гучаць гулка. Варта гледачам запоўніць залу і заняць свае месца, як час рэверберацыі памяншаецца, набліжаючыся да аптымальнага. Ад часу рэверберацыі ў вялікай ступені залежыць артыкуляцыя (пераборлівасць прамовы). З гэтага пункту гледжання вялікую каштоўнасць для інжынераў і архітэктараў ўяўляюць старадаўнія саборы. Напрыклад, у Сафійскім саборы Кіева ў сцены уштукаваны спецыяльныя нішы - галаснікі, якія рэагуюць на пэўныя частоты, або, як кажуць, рэзаніруюць на пэўных частотах. У выніку час рэверберацыі аказваецца найбольш аптымальным для прамовы і яна аднолькава добра чуваць і пераборлівая як унізе, так і на хорах. Да акустыцы жылога памяшкання нам яшчэ прыйдзецца вярнуцца, калі мы будзем казаць пра хатніх запісах. Реверберацию не варта блытаць з рэхам, якія ўзнікаюць у прыродных умовах, напрыклад, у гарах, лесе і да т. п. Рэха, як правіла,- гэта аднаразовае адлюстраванне гуку. Пры аднаразовым адлюстраванні гуку ад некалькіх аб'ектаў можа паўстаць слыхавое адчуванне, падобнае на реверберацию. Аднак пры эхе заўсёды можна заўважыць на слых дакладнае паўтарэнне гуку, у той час як рэверберацыя як бы павялічвае аб'ём памяшкання, робіць яго больш гулкім.

Вось, бадай, і ўсё, што мы хацелі расказаць вам пра гук і яго ўспрыманні. Так як пытанне гэты вельмі важны для практычнай працы з магнітафонам, нам хацелася б яшчэ вярнуцца да размовы аб асаблівасцях слыху чалавека.