Гармоника

редактировать
Узлы колеблющейся струны - это гармоники. Два разных обозначения естественных гармоник на виолончели. Сначала как озвученный (чаще), затем как пальчиковый (легче визуально читаемый).

A гармоника - это любой член гармонического ряда. Этот термин используется в различных дисциплинах, включая музыку, физику, акустику, электронную передачу энергии, радиотехнику и другие области. Обычно он применяется к повторяющимся сигналам, таким как синусоидальные волны. Гармоника такой волны - это волна с частотой , которая является положительным целым кратным частоте исходной волны, известной как основная частота. Исходная волна также называется 1-й гармоникой, следующие гармоники известны как высшие гармоники. Поскольку все гармоники периодичны на основной частоте, сумма гармоник также периодична на этой частоте. Например, если основная частота равна 50 Гц, общая частота переменного тока источника питания, частоты первых трех высших гармоник составляют 100 Гц (2-я гармоника), 150 Гц (3-я гармоника), 200 Гц (4-я гармоника), и любое сложение волн с этими частотами является периодическим с частотой 50 Гц.

Характерный режим n для n>1 будет иметь узлы, которые не вибрируют. Например, третий характеристический режим будет иметь узлы в 1 3 {\ displaystyle {\ tfrac {1} {3}}}{\ tfrac {1} {3}} L и 2 3 {\ displaystyle {\ tfrac { 2} {3}}}{\ tfrac {2} {3}} L, где L - длина строки. Фактически, каждый n характеристический режим, для n, не кратного 3, не будет иметь узлов в этих точках, а не . Эти другие характерные режимы будут вибрировать в положениях 1 3 {\ displaystyle {\ tfrac {1} {3}}}{\ tfrac {1} {3}} L и 2 3 {\ displaystyle {\ tfrac {2 } {3}}}{\ tfrac {2} {3}} Л. Если игрок осторожно коснется одной из этих позиций, то другие характерные режимы будут подавлены. Тональные гармоники из этих других характеристических режимов также будут подавлены. Следовательно, тональные гармоники из n характеристических режимов, где n кратно 3, станут относительно более заметными.

В музыке гармоники (также обертоны ) используются на струнных инструментах и ​​духовых. инструменты как способ воспроизведения звука на инструменте, особенно для воспроизведения высоких нот и, со струнными, для получения нот с уникальным качеством звука или «цветом тона». На струнных смычках гармоники имеют «гладкий» чистый тон. На струнных инструментах гармоники воспроизводятся путем касания (но не полного нажатия на струну) в точной точке струны во время звучания струны (щипание, поклон и т. Д.); это позволяет гармонике звучать, высота тона всегда выше основной частоты струны.

Содержание

  • 1 Терминология
  • 2 Характеристики
  • 3 Частицы, обертоны и гармоники
  • 4 На струнных инструментах
    • 4.1 Искусственные гармоники
  • 5 Другая информация
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Терминология

Гармоники также могут называться «обертонами», «частичными» или «верхними частичными». Разница между «гармоническим» и «обертонным» состоит в том, что термин «гармонический» включает в себя все ноты в серии, включая основную частоту (например, открытую струну гитары). Термин «обертон» включает только высоту звука выше основного тона. В некоторых музыкальных контекстах термины «гармонический», «обертонный» и «частичный» используются взаимозаменяемо.

Характеристики

Свистящий, свистящий тональный характер отличает все гармоники, как естественные, так и искусственные, от твердо остановленных интервалов; поэтому их применение в связи с последним всегда должно быть тщательно продумано.

Большинство акустических инструментов излучают сложные тона, содержащие множество отдельных частей (составляющие простые тона или синусоидальные волны), но неподготовленное человеческое ухо обычно не воспринимает эти частичные сигналы как отдельные явления. Скорее, музыкальная нота воспринимается как один звук, качество или тембр этого звука является результатом относительной силы отдельных частей. Многие акустические осцилляторы, такие как человеческий голос или изогнутая скрипичная струна, производят сложные тона, которые более или менее периодические и, таким образом, состоят из частей, которые близки к целым кратным основной частоте и, следовательно, напоминают идеальные гармоники и для удобства называются «гармоническими частичными» или просто «гармониками» (хотя называть частичная гармоника, первая из которых настоящая, а вторая идеальная).

Осцилляторы, которые создают гармонические составляющие, ведут себя как одномерные резонаторы и часто бывают длинными и тонкими, например, гитарная струна или столб воздуха, открытый с обоих концов (как в случае современная оркестровая поперечная флейта ). Духовые инструменты, воздушный столб которых открыт только с одного конца, такие как трубы и кларнеты, также производят частичные звуки, похожие на гармоники. Однако они производят только частичные гармоники, соответствующие нечетным гармоникам, по крайней мере, теоретически. Реальность акустических инструментов такова, что ни один из них не ведет себя так идеально, как предсказывают несколько упрощенные теоретические модели.

Частицы, частоты которых не являются целыми кратными основной гармонике, называются негармоническими частями. Некоторые акустические инструменты излучают смесь гармонических и негармонических составляющих, но все же оказывают на ухо эффект определенной основной высоты звука, например фортепиано, щипковые струны пиццикато, вибрафоны, маримбы и т. Д. и некоторые чисто звучащие колокольчики или куранты. Старинные поющие чаши известны тем, что воспроизводят несколько гармонических частиц или мультифоники. Другие осцилляторы, такие как тарелки, пластики ударных и другие ударные инструменты, естественно, производят множество негармонических частичных звуков и не предполагают какой-либо определенной высоты звука, и поэтому не могут использоваться мелодически или гармонично так же, как другие инструменты Можно.

Части, обертоны и гармоники

Обертон - это любая часть, превышающая нижнюю часть составного тона. Относительные силы и частотные отношения компонентных составляющих определяют тембр инструмента. Сходство между терминами «обертон» и «частичный» иногда приводит к тому, что они вольно используются как взаимозаменяемые в музыкальном контексте, но они считаются по-разному, что может привести к некоторой путанице. В особом случае инструментальных тембров, составные части которых близко соответствуют гармоническому ряду (например, с большинством струнных и духовых), а не являются негармоническими частями (например, с большинством ударных инструментов), также удобно называть компонентные части гармониками "но не совсем правильно (поскольку гармоники нумеруются одинаково, даже если они отсутствуют, а частичные и обертоны учитываются только при их наличии). На этой диаграмме показано, как подсчитываются три типа имен (частичный, обертонный и гармонический) (при условии, что гармоники присутствуют):

ЧастотаПорядокИмя 1Имя 2Имя 3Стоячая волна представлениеПродольная волна представление
1 × f = 0440 Гцn = 11-я частьосновной тон 1-я гармоникаPipe001.gif Molecule1.gif
2 × f = 0880 Гцn = 22-я частичная1-я обертон2-я гармоникаPipe002.gif Molecule2.gif
3 × f = 1320 Гцn = 33-я частичная2-я гармоника3-я гармоникаPipe003.gif Molecule3.gif
4 × f = 1760 Гцn = 44-я частичная3-й обертон4-я гармоникаPipe004.gif Molecule4.gif

Во многих музыкальные инструменты, можно играть на верхних гармониках без основной ноты. В простом случае (например, записывающее устройство ) это дает эффект увеличения высоты звука ноты на октаву, но в более сложных случаях получается много других вариаций высоты тона. В некоторых случаях он также изменяет тембр ноты. Это часть обычного метода получения высоких нот в духовых инструментах, где это называется раздувание. расширенная техника воспроизведения мультифоники также производит гармоники. На струнных инструментах можно воспроизводить очень чистые звуковые ноты, которые струнные исполнители называют гармониками или флаголетами, которые имеют жуткое качество, а также имеют высокий тон. Гармоники могут использоваться для проверки в унисоне настройки струн, которые не настроены на унисон. Например, легкое прикосновение к узлу, найденному на середине самой верхней струны виолончели, дает такую ​​же высоту звука, как и легкое прикосновение к узлу ⁄ 3 на второй по высоте струне. Для человеческого голоса см. Обертонное пение, в котором используются гармоники.

Хотя верно, что генерируемые электроникой периодические тона (например, прямоугольные волны или другие несинусоидальные волны) имеют "гармоники", которые являются целым числом, кратным основной частоте, практические инструменты не все имеют эту характеристику. Например, более высокие «гармоники» нот фортепиано не являются настоящими гармониками, но являются «обертонами» и могут быть очень резкими, то есть более высокой частотой, чем дается чистой гармонической серией. Это особенно верно для инструментов, отличных от струнных или медных / деревянных духовых инструментов, например, ксилофона, барабанов, колокольчиков и т. Д., Где не все обертоны имеют простое целочисленное отношение к основной частоте. основная частота является обратной величиной периода периодического явления.

На струнных инструментах

Воспроизведение гармоники на струне

Гармоники могут воспроизводиться по отдельности [на струнных инструментах] (1) изменением точки соприкосновения с смычком или (2) легким нажатием на струну в узлах или разделением ее аликвотных частей (1 2 {\ displaystyle {\ tfrac {1} {2}}}{\ tfrac {1} {2}} , 1 3 {\ displaystyle {\ tfrac {1} {3}}}{\ tfrac {1} {3}} , 1 4 {\ displaystyle {\ tfrac {1} {1} {4 }}}\tfrac{1}{4}и т. Д.). (1) В первом случае, продвигая смычок от обычного места, где воспроизводится основная нота, к мосту, можно последовательно воспроизвести всю гамму гармоник на старом и сильно резонирующем инструменте. Применение этого средства производит эффект, называемый «sul ponticello ». (2) Более полезно воспроизведение гармоник легким нажатием пальца на открытую струну. Когда они производятся легким нажатием на различные узлы открытых струн, они называются «естественными гармониками».... Скрипачам хорошо известно, что чем длиннее струна по отношению к ее толщине, тем большее количество высших гармоник она может выдать.

Словарь музыки и музыкантов Гроува (1879)

В следующей таблице показаны точки остановки струнного инструмента, в которых легкое прикосновение к струне переводит ее в гармонический режим при вибрации. Гармоники струн (тона флажолетов) описываются как имеющие «флейтовое, серебристое качество», которое может быть очень эффективным как особый цвет или цвет тона (тембр ) при использовании и прослушивании в оркестровке. Необычно встретить естественные гармоники выше пятой партии на любом струнном инструменте, кроме контрабаса, из-за его гораздо более длинных струн.

ГармоникаStop note Звучащая нота относительно открытой струныЦенты над открытой строкойЦенты, уменьшенные до одной октавыАудио
2октаваоктава (P8)1,200,00,0Об этом звуке Воспроизвести
3только идеальная квинтаP8 + только идеальная квинта (P5)1,902,0702,0Об этом звуке Играть
4только идеально четвертая 2P82,400,00,0Об этом звуке Играть
5только мажорная треть2P8 + просто основная треть (M3)2,786,3386,3Об этом звуке Воспроизвести
6только второстепенная треть 2P8 + P53,102,0702,0
7семеричная малая третья2P8 + семеричная малая седьмая часть (m7)3,368,8968,8Об этом звуке Играть
8большая семеричная секунда 3P83,600,00,0
9большая секунда Пифагора3P8 + Пифагорея n мажорная секунда (M2)3,803,9203,9Об этом звуке Воспроизвести
10только второстепенный весь тон 3P8 + только M33,986,3386,3
11большая недесятичная секунда нейтральная секунда 3P8 + меньшая недесятичная секунда тритон 4,151,3551.3Об этом звуке Воспроизвести
12меньшая недесятичная нейтральная секунда3P8 + P54,302.0702.0
13трехзначный 2/3-тоновый3P8 + трехзначный нейтральный шестой (n6)4,440,5840,5Об этом звуке Воспроизвести
142/3-тональная3P8 + P5 + малая семеричная третья (м3)4568,8968,8
15септимальный (или мажорный) диатонический полутон 3P8 + только мажорный седьмой (M7)4,688,31,088,3Об этом звуке Воспроизвести
16только (или минорный) диатонический полутон4P84800,00,0

Искусственные гармоники

Иногда для партитуры требуется искусственная гармоника, полученная при исполнении оверто. ne на уже остановленной строке. В качестве техники исполнения это достигается с помощью двух пальцев на грифе, первый для укорочения струны до желаемой основной гармоники, а второй касается узла, соответствующего соответствующей гармонике.

Другая информация

Гармоники могут использоваться или рассматриваться как основа интонационных систем. Композитор Арнольд Дрейблатт способен извлекать различные гармоники на одной струне своего модифицированного контрабаса, слегка изменяя свою уникальную технику поклона на полпути между ударами и поклоном. струны. Композитор Лоуренс Болл использует гармоники для создания музыки в электронном виде.

См. Также

Гармоники скрипки Точки остановки естественных гармоник скрипки на струне A
Гармоники 110x16 Демонстрация 16 гармоник с использованием электронных синусоид, начиная с основной частоты 110 Гц, 0,5 с каждый. Обратите внимание, что каждая гармоника представлена ​​на том же уровне сигнала, что и основная; сэмплы звучат громче по мере увеличения частоты

Проблемы с воспроизведением этих файлов? См. .

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-22 13:52:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте