Одна высота — разный набор звуковых составляющих
Нота задаёт прежде всего основную частоту — скорость главного колебания, которую ухо воспринимает как высоту звука. Но вместе с ним звучат и более высокие частоты: обертоны. Когда они кратны основной частоте, их называют гармониками. Их громкость относительно друг друга и то, как звук меняется со временем, формируют тембр.
Почему струна и воздушный столб звучат иначе
У гитары вибрирует натянутая струна, а её колебания передаются корпусу, который помогает воздуху вокруг звучать громче. У флейты колеблется столб воздуха внутри трубки: музыкант направляет струю воздуха на край отверстия и тем самым поддерживает его движение. Эти источники звука устроены по-разному, поэтому обычно создают неодинаковые наборы обертонов и по-разному вступают и затихают.
Даже две ноты одинаковой высоты поэтому могут иметь разную звуковую окраску. Удар по струне даёт заметное начало звука, после которого он постепенно ослабевает; флейта способна поддерживать ровное звучание, пока музыкант выдыхает. Различия слышны не только в спектре частот, но и в огибающей — изменении громкости от начала ноты до её затухания.
Как ухо узнаёт инструмент
Слух воспринимает эти особенности вместе, а не разбирает звук на отдельные частоты. Он использует сочетание гармоник, характер атаки и длительность затухания, чтобы отличить один источник от другого. Поэтому ноты могут совпадать по высоте, но оставаться узнаваемыми: мелодия на гитаре и та же мелодия на флейте сохраняют ноты, меняя их тембровую «окраску».
