Чем отличаются шумы и музыкальные инструменты?
На свете много разных звуков, мы всегда что-нибудь слышим: шорохи, скрип веток, журчание воды, стрекотание кузнечика. Это Звуки-шумы.
Чтобы с ними познакомиться, нужно только хорошенько прислушаться ко всему, что происходит вокруг. Все что движется вокруг нас, издает звуки, шумы. И даже самые слабые звуковые волны воздействуют на нас помимо нашей воли.
Шум может быть приятен или неприятен, в зависимости от нашего настроения. Иногда мы говорим "шум дождя", а иногда - "музыка дождя" Правда красиво звучит?
Но шумы нельзя превратить в ноты, хотя многие музыкальные инструменты научились ПОДРАЖАТЬ им.
Мир вокруг нас наполнен звуками – тихими и громкими, успокаивающими и раздражающими, необычными и знакомыми, но все они делятся лишь на две категории – музыкальные и шумовые.
Шумовые звуки – шелест листвы, шум прибоя, дождя, стук, скрип, шорох. У шумовых звуков нет точной высоты и воспроизвести в точности как шумит дождь или журчит ручей мы не можем ни голосом, ни с помощью музыкальных инструментов. Шум и есть шум.
В музыке основное значение имеют музыкальные звуки, хотя используются и шумовые - они создаются при помощи ударных инструментов. У каждого отдельного музыкального звука четыре основных свойства – высота, громкость, длительность звучания и тембр.
Музыкальный звук имеет свою высоту – в этом его главное отличие от шумового. Высота музыкального звука отличает один звук от другого и дает возможность повторить услышанный звук на музыкальном инструменте или голосом. Высота звука зависит от частоты колебаний источника звука, например определенной струны гитары. Чем она чаще, тем выше звук. Громкость звука определяется амплитудой колебаний той же струны – чем она больше, тем сильнее звук. Время, занимаемое звуком – длительность звучания. Тембр – это окраска звука. У каждого музыкального инструмента или голоса свой, присущий только ему тембр звучания. Одна и та же нота, если ее спеть или взять на фортепиано будут иметь различную музыкальную окраску, тембр звучания. Для более точной характеристики тембра используют слова, передающие ощущения – бархатный, мягкий, густой, звенящий.
http://www.muz-urok.ru/muz.htm
Можно ещё вот с какой стороны подойти к вопросу.
Когда школьники по физике проходят звуковую волну, то её часто представляют как одну простую синусоиду (гугл в помощь). Так проще объяснить волновую природу звука. Такой звук, имеющий только одну частоту, звучит примерно так: https://www.youtube.com/watch?v=3njsZP9MZ_M . Нравится? И мне тоже не очень... Но в реальности любой звук, который мы воспринимаем (и не воспринимаем) есть сумма всевозможных подобных вышеупомянутой простых звуковых волн. То есть, подобно тому, как солнечный (и любой другой) свет имеет свой спектр, звук тоже имеет свой звуко-частотный спектр. Одну простую звуковую волну можно выразить через функцию f(t)=Asin(2πft+φ), где A-амплитуда (показывает интенсивность данной простой звуковой волны), f-её частота и φ-фаза. Такая функция, как говорилось выше, имеет график простой красивой синусоиды.
Сейчас чуток абстракции: представьте, что существует вселенский эквалайзер, в котором представлены все возможные звуковые частоты от 0 до ∞. И интенсивность каждой из них (амплитуда) стоит на нуле. Так выглядит тишина! Абсолютный Дзен, если хотите :) Но как только мы производим какой-то звук, то амплитуда каких-то конкретных частот (довольно многих!) становится больше нуля.
Теперь к вопросу поста. Когда мы берём конкретный шум, пусть он даже периодичен (шум, который мы производим, когда говорим, не периодичен... ну.. или периодичен на крайне малых временных промежутках), то разброс значения интенсивности (амплитуды) различных составляющих его простых волн (их частот) будет хаотичным. Однако именно различие в интенсивности различных составляющих звук частот и определяют, к примеру, тембр голоса различных людей, музыкальных инструментов, различных букв и т. д. Послушайте, к примеру, белый шум: https://www.youtube.com/watch?v=0GBZQUczIvo . Это когда берутся все воспринимаемые человеком частоты 20-20000Гц и задают им одинаковый уровень интенсивности.
Ещё раз, шум - это когда уровни интенсивности конкретных частот хаотично разбросаны. В такой перспективе музыкальный звук также является подмножеством шумового звука. Но в чём же фишка музыкального звука? А вот в чём. Если мы дёрнем, к примеру, гитарную струну, то она сыграет нам определённую ноту. Первая струна - это ми первой октавы она считается нотой в 330Гц, тогда как нота ля первой октавы - 440Гц. Однако! Звук, создаваемый струной, состоит не только из частоты 330Гц, но и из других частот, составляющих тембр инструмента. И в отношении музыкального инструмента есть вполне конкретные чатоты, которые имеют наибольшую интенсивность. И эти частоты закономерны! то есть, есть сама частота ми - 330Гц - это называется ОСНОВНОЙ ТОН; его интенсивность наиболее велика. Далее идут обертоны (гармоники). Первый обертон для ми будет его октавный тон - 660Гц. То есть 330*(2/1) Второй обертон будет иметь частоту 330*(3/1)=990Гц, третий 330*(4/1)=1320Гц (второй октавный тон) и т. д. Все остальные частоты будут менее выражены, чем конкретные обертоны. Для примера, зайдите на этот спектральный анализатор: https://academo.org/demos/spectrum-analyzer/ . Там попробуйте включить, как поёт птичка, а также как звучит скрипка. По спектру вы увидите, что у птички спектр сплошной, а у скрипки с явно выраженными конкретными частотами.