Одна частота — разные звуковые подписи
Если пианино и гитара играют ноту ля, высота у неё одна и та же: её задаёт основная частота — число колебаний звука в секунду. Но вместе с ней звучат и более высокие составляющие, называемые обертонами. Их соотношение и относительная громкость у каждого инструмента свои, поэтому нота приобретает характерный тембр — то, что позволяет отличить один источник звука от другого.
Как инструмент формирует тембр
В пианино молоточек ударяет по струне, закреплённой на обоих концах. В гитаре струну щиплют пальцем или медиатором, и она колеблется иначе. Форма и материал струны, способ возбуждения и корпус инструмента влияют на то, какие обертоны возникают и насколько заметны. Корпус, в свою очередь, усиливает одни частоты и ослабляет другие, превращая колебания струны в слышимый звук.
Поэтому дело не в том, что инструменты берут разные ноты: одинаковая высота не означает одинакового звучания. Даже при сопоставимой громкости ухо воспринимает различия в спектре — наборе частот, из которых складывается звук.
Важна и форма звука во времени
Нота меняется с момента извлечения до затухания. Удар пианинного молоточка даёт отчётливое начало, после которого звук постепенно стихает. У гитары атака тоже может быть резкой или мягкой — в зависимости от того, как дёрнули струну, — а затем струна и корпус создают свой рисунок затухания. Эти изменения помогают распознать инструмент даже тогда, когда два звука совпадают по высоте и громкости.
Именно поэтому одна нота может восприниматься как звонкая, тёплая или металлическая: слух различает не только её высоту, но и сочетание обертонов с тем, как звук возникает и исчезает.
