Музыкальные акустики - Musical acoustics


Из Википедии, свободной энциклопедии

Музыкальные акустика или музыка акустика является филиалом акустики , связанных с исследованием и описания физики о музыке - как звуки используются для создания музыки. Примеры областей исследования являются функцией музыкальных инструментов , то человеческий голос (физика речи и пения ), компьютерный анализ мелодии , и в клиническом использовании музыки в музыкальной терапии .

Методы и направления обучения

Физические аспекты

Спектрограмма скрипки играет ноту, а затем квинту над ним. Общие парциальные выделены белыми черточками.

Всякий раз , когда два разных веревок играют в то же время, их звуковые волны взаимодействуют друг с другом - максимумы и минимумы давления воздуха усиливают друг друга , чтобы получить другую звуковую волну. Любое повторение звуковой волна, которая не является синусоидальной волна может быть смоделирована многими различными синусоидальными волнами соответствующих частот и амплитуд (а частотный спектр ). В организме человека слух аппарат (состоящий из ушей и мозга ) , как правило , изолирует эти звуки и слышать их отчетливо. Когда два или более тонов воспроизводятся сразу, изменение давления воздуха на ухе «содержит» смолы каждого, и ухо и / или головной мозг изолировать и декодировать их в различные тона.

Когда первоначальные источники звука совершенно периодические, то нота состоит из нескольких взаимосвязанных синусоидальных волн (которые математически дополняют друг друг) называется фундаментальным и гармоники , обертоны , или обертоны . Звуки имеют гармонические спектры частот . Низкая частота присутствует фундаментальная, и частота , при которой вся волна вибрирует. Обертоны вибрировать быстрее , чем основные, но должны вибрировать при целых кратных числах основной частоты для общей волны , чтобы быть точно такими же каждый циклом. Реальные инструменты близки к периодическому, но частоты обертонов немного несовершенны, так что форма волны незначительно изменяется с течением времени.

Субъективные аспекты

Изменения в воздухе давлении против уха барабана и последующей физической и неврологической обработки и интерпретации, приводят к субъективному опыту под названием звук . Большинство звук , что люди узнают , как музыкальные преобладают периодические или регулярные вибрации , а не непериодических них; то есть, музыкальные звуки , как правило , имеют определенную высоту . Передачи этих колебаний через воздух при помощи звуковой волны . В очень простом случае, звуке синусоидальной волны , которая считается самым основной моделью звукового сигнала, вызывает давление воздуха для увеличения и уменьшения в обычной манере, и слышно как очень чистый тон. Чистые тона могут быть получены с помощью камертонов или свиста . Скорость , с которой осциллирует давление воздуха является частота тона, которая измеряется в колебаний в секунду, называется герц . Частота является основным фактором , определяющим воспринимаемого поля . Частота музыкальных инструментов может изменяться с высотой из - за изменения давления воздуха.

Pitch диапазоны музыкальных инструментов

:Eighth octave C Middle C :Eighth octave C Middle C gong struck idiophone tubular bells struck idiophone crotales glockenspiel vibraphone celesta metallophones xylophone marimba xylophones idiophones timpani membranophones piccolo trumpet trumpet cornet bass trumpet trumpets wagner tuba wagner tuba flugelhorn alto horn baritone horn french horn horn (instrument) cimbasso types of trombone types of trombone soprano trombone alto trombone tenor trombone bass trombone contrabass trombone trombones euphonium bass tuba contrabass tuba subcontrabass tuba tuba brass instruments Organ (music) garklein recorder sopranino recorder soprano recorder alto recorder tenor recorder bass recorder great bass recorder contrabass recorder sub-great bass recorder sub-contrabass recorder Recorder (musical instrument) fipple piccolo concert flute alto flute bass flute contra-alto flute contrabass flute subcontrabass flute double contrabass flute hyperbass flute western concert flute family side-blown flute flutes harmonica harmonica accordion harmonium free reed sopranissimo saxophone sopranino saxophone soprano saxophone alto saxophone tenor saxophone baritone saxophone bass saxophone contrabass saxophone subcontrabass saxophone saxophone family sopranino clarinet soprano clarinet alto clarinet bass clarinet contra-alto clarinet contrabass clarinet octocontra-alto clarinet octocontrabass clarinet clarinet family single reed oboe oboe d'amore cor anglais heckelphone oboes bassoon contrabassoon bassoons exposed double reed woodwind instruments aerophones cymbalum hammered dulcimer piano zither ukulele 5-string banjo mandolin guitar bass guitar harpsichord harp Plucked string instrument violin viola cello double bass octobass violin family Bowed string instrument chordophones soprano mezzo-soprano alto tenor baritone basso Vocal range

* Эта диаграмма показывает только до С 0 , хотя некоторые органами, такие как орган концертного зал бордука , доходить до C -1 ( на одну октаву ниже C 0 ). Кроме того , основная частота subcontrabass тубы равна В -1 .


Гармоники, обертоны, и обертоны

Фундаментальным является частота , при которой вся волна вибрирует. Обертоны другие синусоидальные компоненты , присутствующие на частотах выше основной гармоники. Все частотные компоненты , которые составляют общую форму сигнала, в том числе фундаментального и обертонов, называются партиалы . Вместе они образуют гармонический ряд .

Подтекст , которые являются совершенными целыми числами , кратными основной называются гармониками . Когда обертон близко к тому , гармоника, но не точно, его иногда называют гармоническим частичное, хотя они часто называют просто гармоник. Иногда обертоны создаются, которые не являются каким - либо гармоникой, а просто называют партиалы или нарушающие гармонией обертонов.

Основная частота считается первой гармоникой и первым частичным. Нумерация обертонов и гармоник , то , как правило , то же самое; второй частичный является второй гармоникой и т.д. Но если есть нарушающие гармония партиалов, нумерация больше не совпадает. Обертоны пронумерованы , как они появляются выше фундаментальной. Таким образом , строго говоря, первый обертоном является второй частичной (и , как правило, второй гармоникой). Поскольку это может привести к путанице, только гармоники, как правило , называют по их номерам, а обертоны и обертоны описываются их связи с этими гармониками.

Гармоники и нелинейность

Симметричный и асимметричный сигнал. Красный (верхняя) волна содержит только фундаментальные и нечетные гармоники; зеленый (нижняя) волна содержит фундаментальные и четные гармоники.

При периодической волна состоит из основных и только нечетных гармоник (F, 3f, 5f, 7f, ...), суммарная волна полуволны симметрична ; оно может быть обращено и сдвинуты по фазе и быть точно такой же. Если волна имеет какие - либо четные гармоники (0f, 2f, 4f, 6f, ...), она является асимметричной; верхняя половина не является зеркальным отражением нижней.

С другой стороны , система , которая изменяет форму волны (за простое масштабирование или смещение) создает дополнительные гармоники ( коэффициент гармонических искажений ). Это называется нелинейной системой . Если это влияет на волну симметрично, гармоники , производимые все нечетные. Если это влияет на гармоники асимметрично, по меньшей мере , один даже гармоника производится (и , вероятно , также нечетные гармоники).

гармония

Если две ноты одновременно играют, с частотой соотношениями , которые являются простыми дробями (например , 2/1, 3/2 или 5/4), составная волна по - прежнему периодическая, с коротким периодом, и комбинация звуков согласной . Например, примечание вибрирует с частотой 200 Гц и записка вибрирует при 300 Гц (в квинту или соотношении 3/2, выше 200 Гц) добавляют вместе , чтобы сделать волну , которая повторяется на частоте 100 Гц: каждый 1/100 секунды , 300 Гц волна повторяется три раза , а 200 Гц волна повторяется дважды. Следует отметить , что общая волна повторяется на частоте 100 Гц, но нет никакой фактической 100 Гц синусоидальной составляющей.

Кроме того, эти две нот имеют много одинаковых частичные. Например, записка с основной частотой 200 Гц имеет гармоники на:: (200) 400, 600, 800, 1000, 1200, ...

Замечание с основной частотой 300 Гц имеет гармоники на: (300,) 600, 900, 1200, 1500, ... Две ноты доля гармоник при 600 и 1200 Гц, и больше совпадают дальше серии.

Сочетание составных волн с короткими основными частотами и общими или тесно связаны обертонами, что вызывает ощущение гармонии. Когда две частот близки к простой дроби, но не точно, композитные циклов волн достаточно медленно , чтобы услышать об отмене волн в установившемся пульсирующем вместо тона. Это называется Избиение , и считается неприятным, или диссонансом .

Частота биений вычисляется как разность между частотами двух нот. Для приведенного выше примера, | 200 Гц - 300 Гц | = 100 Гц. В качестве другого примера, комбинация 3425 Гц и 3426 Гц будет бить один раз в секунду (| 3425 Гц - 3426 Гц | = 1 Гц). Это следует из модуляции теории.

Разница между созвучием и диссонансом четко не определена, но чем выше частота биений, тем более вероятно , интервал диссонирует. Гельмгольц предположил , что максимальный диссонанс будет возникать между двумя чистыми тонами , когда скорость удара примерно 35 Гц. [1]

Напольные весы

Материал музыкальной композиции обычно берется из коллекции смол , известных как масштаб . Поскольку большинство людей не могут адекватно определить абсолютные частоты, идентичность шкалы лежит в соотношениях частот между его тонами (известными как интервалы ).

Диатоническая шкала появляется в письменной форме на протяжении всей истории, состоящая из семи тонов в каждой октаве . В только интонации диатоническая шкала может быть легко построена с использованием трех простейших интервалов в пределах октавы, то квинта (3/2), кварта (4/3), а основная третья (5/4). Как формы пятой и трети естественным образом присутствует в обертонах серии гармонических резонаторов, это очень простой процесс.

В приведенной ниже таблице показаны соотношения между частотами всех нот только крупных масштабами и фиксированной частотой первой ноты шкалы.

С D Е F г A В С
1 9/8 5/4 4/3 3/2 5/3 15/8 2

Есть и другие весы доступны только через интонацию, например, незначительные масштабы . Весы , которые не придерживаются только интонации, и вместо того, чтобы иметь их интервалы скорректированы с учетом других потребностей, называются темпераменты , из которых равно темперамента является наиболее широко используемым. Темпераменты, хотя они затенить акустическую чистоту всего интервалов, часто имеют желаемые свойства, такие как замкнутый круг квинт .

Смотрите также

внешняя ссылка