Основной тон
Довольно несложно понять, как наш слух различает высоту тона в случае синусоидальной звуковой волны: количество сжатий и разрежений, воспринимаемых ухом в единицу времени, пересчитывается непосредственно в частоту. Но наш слух способен различать доминирующий тон в более сложных звуковых сигналах, спектр которых состоит из множества составляющих разных частот. Когда мы слышим звучание ноты “соль”, сыгранной на каком-нибудь инструменте, мы не просто слышим звук частоты, соответствующей этой музыкальной ноте. Наш слух выделяет самую заметную составляющую в спектре сигнала — основной той. Как правило, например, в звуке, исполненном на фортепиано или скрипке, основной тон — это составляющая самой низкой, основной частоты, хотя в редких случаях (например, в набатном звоне церковных колоколов) основным тоном может быть один из обертонов. Тем не менее наш слух выделяет этот тон в спектре слышимого звука, а остальные частотные составляющие придают звуку тембровую окраску. Именно благодаря этой способности мы слышим мелодию в сложных музыкальных композициях.
Низкие тоны, высокие тоны и октавы
Если вы способны (пусть даже фальшивя) напеть мелодию, значит, вы в состоянии отличить на слух, какой звук “выше”, а какой “ниже”. То есть вы можете подобрать на слух услышанную мелодию и отличить одну мелодию от другой, распознавая, какие звуки мелодии звучат ниже, а какие выше по сравнению друг с другом, по крайней мере в центральной части спектра частот, охватывающей музыкальные звуки.
На элементарном уровне восприятие высоких и низких гонов соответствует частоте звука: чем выше частота, тем выше слышимый тон; чем ниже частота, тем ниже слышимый тон. Но механизм нашего восприятия соотношения тонов более сложен. Наше восприятие соотношения звуков разных частот подчиняется нелинейной закономерности. Иными словами, когда мы слышим звуки двух разных частот и на слух сравниваем относительную высоту их тонов, она зависит не только от разности частот звуков, но и от их частот. При понижении частот этих звуков, но сохранении при этом неизменной разности частот относительная высота тонов, воспринимаемая нами на слух, становится больше, а при повышении частот звуков с сохранением неизменной разности частот между ними относительная высота тонов, воспринимаемая нами на слух, становится меньше.
Рис. 1.10. На фортепианной клавиатуре клавиши нот, отличающихся на октаву, расположены на одинаковом расстоянии друг од друга. Между клавишами любых двух нот, разнесенных на октаву, находятся семь клавиш. Большинство музыкантов скажут, что и звуки нот, отличающихся на октаву, сдвинуты на одинаковые интервалы, — для них это одна и та же нота, только на один интервал выше или ниже. Но по частоте звуки этих нот отличаются вдвое, демонстрируя, таким образом, что наше слуховое восприятие соотношения частот имеет нелинейный характер
Возьмем самый наглядный музыкальный интервал — октаву, как; показано на рис. 1.10. Выберем любую музыкальную ноту, которой соответствует определенная высота тона, т.е. частота, и удвоим эту частоту. Мы получим тон той же музыкальной ноты, но на октаву выше. Например, ноте АЗ (“ля” малой октавы) соответствует частота 220 Гц. Удвоив ее, получаем частоту 440 Гц — она соответствует ноте А4 (“ля” первой октавы), т.е. на октаву выше. Аналогичным образом, разделив 220 Гц на 2, получим 100 Гц — эта частота соответствует ноте А2 (“ля” большой октавы), т.е. на октаву ниже. При повышении частоты в 2 раза высота тона повышается на октаву.