Словарь терминов
  • Register

Обертон (гармоника)

синусоида (похожа на струну)Говоря об обертонах, берут в пример струну. При обсуждении волновых явлений как-то сам вспоминается классический графический образ синусоиды. Но его не стоит путать с самой структурой колебаний струны. Струна колеблется не так, как изображает синусоида. Синусоида отображает прилив – отлив давления в газовой среде, внутри жесткого тела, жидкостей и всего, что способно резонировать долго. Для графического отображения периодической смены давления из положительного в отрицательное во времени синусоида подходит. Движение слева направо вдоль графика – будет движением во времени. Если призадуматься, для большей наглядности лучше было бы взять колебания маятника (например, язычок варгана), и тогда по синусоидному графику уже точно можно было бы вычислить местоположение колеблющегося конца в пространстве в любой момент времени. Образ струны создает ошибочные ассоциации, сливаясь с образом графика.
В жестких телах  под давлением следует понимать сжатие и расширение (все тела в определенных границах пружинят). Для графического отображения смены амплитуды сжатия и расширения синусоида подойдет. Но для реального отображения самого физического состояния струны – нет.

Снимок застывшего положения струны имеет очень сложную структуру. Без обертонов все бы выглядело в пределах (между) трех состояний в разные моменты времени.

В общих чертах тело струны вибрирует не только во всю длину по ровной дуге (на рисунке для наглядности отображены три положения). Частота этого обще дугового колебания и есть основной тон, издающий самый громкий звук.струна крайнее положениеструна крайнее положение-2промежуточное положение струны
Но такого идеального колебания в природе не бывает (электронный звук). Почему речь и идет об обертонах (гармониках). Как только энергия на струну поступила (щипок или удар), совместно с общим большим дуговым колебанием тут же сразу появляются участки с колебаниями более мелкими (на рисунке изображен один из фрагментов обертоновых колебаний).обертон - фантом Причем, если основное колебание происходит на одном и том же участке (струна с обеих концов жестко закреплена), то эти более мелкие колебания могут двигаться по струне, а то могут появляться и исчезать (чтобы проявиться на другом участке струны) как фантомы, уступая место другим более мелким или более крупным колебаниям. Вот и получается, что внутри закрепленной с обеих сторон звучащей струны, происходит активная (бурная) жизнь обертонов. В жизни мы имеем опыт наблюдения такого явления: все бросали сахар в чашку со спокойной водой или предмет в наполненную ванну. Энергия волн сразу занимает все ниши колебаний. Поверхности всех больших волн немного искривятся более мелкими волнами. И так до бесконечности, мелкие волны в более крупных – меняющаяся во времени картина. В этом хаосе применительно к музыкальным колебаниям присутствует закономерность: определенные участки колебаний появляются гораздо чаще остальных, и эти участки своими длинами волны определенно-неизменным образом соотносятся с длиной основной волны (нашей с вами струны).

В какой-то момент времени, в определенном месте найдутся участок волны любой длины и любой высоты (в рамках границ). Музыкальный звук имеет четкую периодичность таких колебаний – это раз. И два,- это то, что длины наиболее часто повторяющихся колеблющихся участков мелких волн будут соотноситься в общей длиной струны в строго определенных пропорциях. Это и есть система обертонов
Обертон это не просто призвук (призвуков, как я объяснил выше, много до бесконечности), обертон – это наиболее частый проявляющийся призвук (потому и более слышный). У разных инструментов эти призвуки имеют разную амплитуду. Именно общая картина призвуков и дает различия в звуке того или иного инструмента. Мы его (обертон) с одной стороны вроде бы не слышим, с другой – явно различаем голоса инструментов, значит, слышим все же, и очень даже отчетливо.

Истинное значение обертонов для музыки не только в этом. Свойства обертонового ряда определяют наши с вами представления о том, что звучит, а что не звучит, что звучит напряженно, а что умиротворенно. Определяющим явилось также, из каких звуков будет состоять сам музыкальный звукоряд. Просто взгляните на схему первых обертонов бесконечного ряда, и найдете много интересного. Обертоновый ряд от звука "До".

Остальное обусловлено нашими физиологическими возможностями. Если бы наш слуховой аппарат был более разборчивым к градации частот, лад мог бы состоять из большего количества ступеней.