Высота тона
Физическая основа
С физической точки зрения, высота тона определяется частотой звуковой волны, которая измеряется в герцах (Гц). Частота показывает, сколько колебаний в секунду совершает источник звука.
- Чем выше частота, тем звук воспринимается как более высокий (например, писк комара, высокий женский голос).
Фотография сделана в ходе опыта по воздействию на воду звуковыми частотами. Частота 19 Гц оказалась резонансной для колебательной системы: стоячая волна проявилась структурно, что хорошо видно по игре света и тени. Светлые, бликующие линии — узлы, тёмные области — пучности. Фотография сделана в Санкт-Петербурге в лаборатории «Сфера звука». - Чем ниже частота, тем звук воспринимается как более низкий (например, гул мотора, бас).
Диапазон слышимости
Человеческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне частот примерно от 20 Гц до 20 000 Гц.
- Звуки с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком.
- Звуки с частотой выше 20 000 Гц называются ультразвуком.
Обычный человек слышит не весь этот диапазон с одинаковой чёткостью — чувствительность уха максимальна в области 1-4 кГц, где находятся частоты человеческой речи.
Высота тона и частота в музыке
В музыке эта связь закреплена в виде нот. Например, нота «Ля» первой октавы имеет частоту 440 Гц. Каждая следующая нота (вверх по гамме) имеет более высокую частоту. Октава — это интервал, в котором частота звука увеличивается или уменьшается ровно в два раза.
Зависимость от других параметров
Восприятие высоты тона не является чисто физической величиной. Помимо основной частоты, на субъективное ощущение высоты могут влиять и другие факторы:
- Громкость: При очень малой громкости высокие и низкие звуки могут казаться тише, чем звуки средней частоты. Эта особенность описывается кривыми равной громкости.
- Тембр: Богатство обертонов у сложных звуков может влиять на восприятие их высоты. Например, некоторые низкие звуки могут восприниматься как более высокие из-за наличия ярких высокочастотных обертонов.
Октавы
По высоте звуки принято делить на октавы. Октавой называется полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше, чем нижняя.
В качестве частоты, характеризующей частотную полосу в целом, берётся среднегеометрическая частота. Среднегеометрические частоты октавных полос стандартизованы: 32, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Высота тона и частота в музыке
В музыке эта связь закреплена в виде нот. Например, нота «Ля» первой октавы имеет частоту 440 Гц. Каждая следующая нота (вверх по гамме) имеет более высокую частоту. Октава — это интервал, в котором частота звука увеличивается или уменьшается ровно в два раза.
Диапазон современного симфонического оркестра воспроизводит почти все слышимые частоты. Диапазон рояля охватывает тона с частотами примерно от 25 до 4000 Гц.
Таблица частот музыкальных нот
Ниже приведены значения частот для основных нот в разных октавах (в герцах).
| Нота | Малая октава | Первая октава | Вторая октава | Третья октава |
|---|---|---|---|---|
| до | 130.810 | 261.630 | 523.250 | 1046.500 |
| до # | 138.590 | 277.180 | 554.370 | 1108.730 |
| ре | 146.830 | 293.660 | 587.330 | 1174.700 |
| ре # | 155.560 | 311.130 | 622.260 | 1244.510 |
| ми | 164.810 | 329.630 | 659.260 | 1318.500 |
| фа | 174.610 | 349.230 | 698.460 | 1396.900 |
| фа # | 185.000 | 369.990 | 739.990 | 1479.980 |
| соль | 196.000 | 392.000 | 783.990 | 1568.000 |
| соль # | 207.650 | 415.300 | 830.610 | 1661.220 |
| ля | 220.000 | 440.000 | 880.000 | 1760.000 |
| ля # | 233.080 | 466.160 | 932.330 | 1864.660 |
| си | 246.940 | 493.880 | 987.770 | 1975.000 |
Интервалы
Сочетание двух чистых тонов по высоте называются музыкальными интервалами. Простейшие для слуха интервалы соответствуют следующим отношениям частот звуков:
- унисон — 1:1 (два звука одинаковой частоты);
- октава — 1:2;
- квинта — 2:3;
- кварта — 3:4;
- большая терция — 4:5;
- малая терция — 5:6;
- большая секунда (или тон) — 8:9;
- малая секунда (или полутон) — 15:16.
Особенности восприятия
Восприятие высоты звука — сложный процесс, который зависит от многих факторов, включая анатомию уха и работу мозга. На практике это означает, что один и тот же физический звук (с одинаковой частотой) может восприниматься немного по-разному разными людьми. Эталоном для настройки музыкальных инструментов является камертон, который даёт чистый тон, например, ноту «Ля» первой октавы (440 Гц).
Теория музыки
Высота тона в теории музыки — это позиция тона, низкая или высокая. Частота звуковых волн, производящих высоту тона, может быть точно измерена, но восприятие тона сложнее для понимания, потому что отдельные ноты, основанные на звуках из природных источников, как правило, представляют собой сложное сочетание нескольких частот. Соответственно, теоретики часто описывают высоту звука как субъективное ощущение, а не как объективное измерение звука.
Разница в высоте тональности между двумя нотами называется интервалом. Самый основной интервал — это прима, то есть просто две ноты одной и той же высоты тона. Октавный интервал — это две ступени, которые либо вдвое больше, либо вдвое меньше частоты друг друга.
⚠️Подсказка для ЕГЭ/ОГЭ
Для успешной сдачи заданий по физике необходимо помнить ключевые моменты.
Важно знать и уметь применять связь между частотой колебаний и высотой тона. При решении задач это часто используется в заданиях на тему волн.
Задача-пример: Частота колебаний камертона равна 440 Гц. Что произойдёт с высотой звука, если частоту увеличить до 880 Гц? Решение: При увеличении частоты в 2 раза высота тона повысится на одну октаву (звук станет выше).
В экзаменационных заданиях часто встречаются графики колебаний. Научитесь визуально определять частоту:
- Чем чаще расположены гребни (пики) на графике, тем выше частота, а значит и высота тона.
Примечания
Литература
Ахмад Х. М. Определение высоты тона методом произведения гармоник спектра речевого сигнала // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 2007. — № 3.
|
Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ». |