Som musical e suas propriedades

A peça “4'33” de John Cage tem 4 minutos e 33 segundos de silêncio. Com exceção desta obra, todas as outras utilizam som.

O som é para a música o que a tinta é para a pintura, a palavra é para o escritor e o tijolo é para o construtor. O som é o material da música. Um músico deve saber como o som funciona? A rigor, não. Afinal, o construtor pode não conhecer as propriedades do material com o qual constrói. O fato do prédio desabar não é problema dele, é problema de quem vai morar nesse prédio.

Em que frequência a nota Dó soa?

Que propriedades do som musical conhecemos?

Vamos pegar uma string como exemplo.

Volume. Corresponde à amplitude. Quanto mais forte batermos na corda, maior será a amplitude de suas vibrações, mais alto será o som.

duração. Existem tons artificiais de computador que podem soar por um tempo arbitrariamente longo, mas geralmente o som começa em algum ponto e para em algum ponto. Com a ajuda da duração do som, todas as figuras rítmicas da música são alinhadas.

Altura Estamos acostumados a dizer que algumas notas soam mais altas, outras mais baixas. A altura do som corresponde à frequência da vibração da corda. É medido em hertz (Hz): um hertz é uma vez por segundo. Assim, se, por exemplo, a frequência do som for de 100 Hz, isso significa que a corda faz 100 vibrações por segundo.

Se abrirmos qualquer descrição do sistema musical, facilmente descobriremos que a frequência até uma pequena oitava é 130,81 Hz, então em um segundo a corda emitindo para, faz 130,81 oscilações.

mas isso não é verdade.

Corda Perfeita

Então, vamos retratar o que acabamos de descrever na figura (Fig. 1). Por enquanto, descartamos a duração do som e denotamos apenas o tom e o volume.

Aqui a barra vermelha representa graficamente nosso som. Quanto mais alta esta barra, mais alto o som. Quanto mais à direita esta coluna, mais alto o som. Por exemplo, dois sons na Fig. 2 terão o mesmo volume, mas o segundo (azul) soará mais alto que o primeiro (vermelho).

Esse gráfico na ciência é chamado de resposta de frequência de amplitude (AFC). É costume estudar todas as características dos sons.

Agora, de volta à corda.

Se a corda vibrasse como um todo (Fig. 3), então ela realmente produziria um som, conforme mostrado na Fig. 1. Esse som teria algum volume, dependendo da força do golpe, e uma frequência bem definida de oscilação, devido à tensão e ao comprimento da corda.

Podemos ouvir o som produzido por tal vibração da corda.

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Soa pobre, não é?

Isso porque, de acordo com as leis da física, a corda não vibra exatamente assim.

Todos os tocadores de cordas sabem que se você tocar uma corda exatamente no meio, sem nem mesmo pressioná-la contra o braço da guitarra, e acertá-la, poderá obter um som chamado flagote. Nesse caso, a forma de vibração da corda ficará mais ou menos assim (Fig. 4).

Aqui a corda parece dividida em duas, e cada uma das metades soa separadamente.

Da física sabe-se: quanto mais curta a corda, mais rápido ela vibra. Na Fig. 4, cada uma das metades é duas vezes mais curta que a corda inteira. Conseqüentemente, a frequência do som que recebemos dessa maneira será duas vezes maior.

O truque é que tal vibração da corda não apareceu no momento em que começamos a tocar o harmônico, ela também estava presente na corda “aberta”. É que quando a corda está aberta, essa vibração é mais difícil de perceber e, colocando um dedo no meio, a revelamos.

A Figura 5 ajudará a responder à questão de como uma corda pode vibrar simultaneamente como um todo e como duas metades.

A corda se dobra como um todo e duas meias ondas oscilam sobre ela como uma espécie de oito. A figura oito balançando em um balanço é o que é a adição de dois desses tipos de vibrações.

O que acontece com o som quando a corda vibra dessa maneira?

É muito simples: quando uma corda vibra como um todo, ela emite um som de uma determinada altura, que costuma ser chamado de tom fundamental. E quando duas metades (oito) vibram, obtemos um som duas vezes mais alto. Esses sons tocam ao mesmo tempo. Na resposta de frequência, ficará assim (Fig. 6).

A coluna mais escura é o tom principal decorrente da vibração da corda “inteira”, a mais clara tem o dobro da altura da escura, é obtida a partir da vibração do “oito”. Cada barra em tal gráfico é chamada de harmônica. Como regra, os harmônicos mais altos soam mais silenciosos, então a segunda coluna é ligeiramente mais baixa que a primeira.

Mas os harmônicos não se limitam aos dois primeiros. De fato, além da já intrincada adição de um oito com um balanço, a corda ao mesmo tempo se dobra como três meias ondas, como quatro, como cinco e assim por diante. (Fig. 7).

Assim, os sons são adicionados aos dois primeiros harmônicos, que são três, quatro, cinco, etc. vezes mais altos que o tom principal. Na resposta de frequência, isso dará uma imagem (Fig. 8).

Um conglomerado tão complexo é obtido quando apenas uma corda soa. Consiste em todos os harmônicos desde o primeiro (que é chamado de fundamental) até o mais alto. Todos os harmônicos, exceto o primeiro, também são chamados de harmônicos, ou seja, traduzidos para o russo – “tons superiores”.

Ressaltamos mais uma vez que essa é a ideia mais básica do som, é assim que todas as cordas do mundo soam. Além disso, com pequenas alterações, todos os instrumentos de sopro apresentam a mesma estrutura sonora.

Quando falamos de som, nos referimos exatamente a esta construção:

SOM = TOM DE FUNDO + TODOS OS OVERTONS MÚLTIPLOS

É com base nessa estrutura que todas as suas características harmônicas são construídas na música. As propriedades de intervalos, acordes, afinações e muito mais podem ser facilmente explicadas se você conhecer a estrutura do som.

Mas se todas as cordas e todas as trombetas soam assim, por que podemos distinguir o piano do violino e o violão da flauta?

Timbre

A questão formulada acima pode ser ainda mais difícil, porque os profissionais podem até distinguir uma guitarra da outra. Dois instrumentos do mesmo formato, com as mesmas cordas, som, e a pessoa sente a diferença. Concordo, estranho?

Antes de resolvermos essa estranheza, vamos ouvir como soaria a corda ideal descrita no parágrafo anterior. Vamos soar o gráfico na Fig. 8.

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Parece ser semelhante ao som de instrumentos musicais reais, mas falta algo.

Não é o suficiente “não ideal”.

O fato é que no mundo não existem duas cordas absolutamente idênticas. Cada corda tem suas próprias características, embora microscópicas, mas afetam como soa. As imperfeições podem ser muito diversas: mudanças de espessura ao longo do comprimento da corda, diferentes densidades de material, pequenos defeitos no trançado, mudanças de tensão durante a vibração, etc. (como suscetibilidade à umidade), como o instrumento é posicionado em relação ao ouvinte e muito mais, até a geometria da sala.

O que esses recursos fazem? Eles modificam ligeiramente o gráfico na Figura 8. Os harmônicos nele podem não ser muito múltiplos, ligeiramente deslocados para a direita ou esquerda, o volume de diferentes harmônicos pode mudar muito, harmônicos localizados entre os harmônicos podem aparecer (Fig. 9 .).

Normalmente, todas as nuances do som são atribuídas ao vago conceito de timbre.

Timbre parece ser um termo muito conveniente para as peculiaridades do som de um instrumento. No entanto, há dois problemas com esse termo que gostaria de apontar.

O primeiro problema é que se definimos o timbre como fizemos acima, então distinguimos os instrumentos principalmente de ouvido e não por ele. Via de regra, captamos as diferenças na primeira fração de segundo do som. Esse período costuma ser chamado de ataque, no qual o som simplesmente aparece. No resto do tempo, todos os sruns soam muito parecidos. Para verificar isso, vamos ouvir uma nota no piano, mas com um período de ataque “cortado”.

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Concordo, é muito difícil reconhecer o conhecido piano neste som.

O segundo problema é que geralmente, quando se fala em som, o tom principal é destacado, e todo o resto é atribuído ao timbre, como se fosse insignificante e não desempenhasse nenhum papel nas construções musicais. No entanto, este não é o caso. É necessário distinguir características individuais, como harmônicos e desvios de harmônicos, da estrutura fundamental do som. As características individuais realmente têm pouco efeito nas construções musicais. Mas a estrutura fundamental – os harmônicos múltiplos, mostrados na Fig. 8. – é o que determina todas as harmonias, sem exceção, na música, independentemente de épocas, tendências e estilos.

Falaremos sobre como essa estrutura explica as construções musicais na próxima vez.

Autor – Roman Oleinikov Gravações de áudio - Ivan Soshinsky