Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

На рис. 8.3 изображен спектр ноты, извлекаемой из моего саксофона сопрано – основная гармоника слева и серия пиков справа, представляющих собой гармоники кратной частоты. Спектр колокола Биг-Бена (рис. 8.4) похож на лес неравномерно распределенных пиков. Взаимодействие этих гармоник – одна из причин диссонирующего, металлического звука.

Рис. 8.3. Одиночная нота саксофона. (Иногда основную частоту называют первой гармоникой, и в этом случае следующие пики обозначаются как вторая, третья, четвертая… гармоники.)

Рис. 8.4. Спектр звона Биг-Бена

Когда две одновременно исполняемые ноты словно конкурируют и сталкиваются друг с другом, это называется диссонансом. Основа западной музыки – переключение между исполненным напряжения диссонансом и гармоничным консонансом. Ярким примером может служить слово «амен» в конце гимнов, где ноты в звуке «а» кажутся незаконченными и звук завершается только при переключении на слог «мен». Удовольствие нам доставляет именно такое переключение.

При одновременном исполнении двух нот их звук соединяется в слуховом канале. Наша реакция на объединенный звук отчасти определяется соотношением частот гармоник. Для простого интервала, например чистой квинты (рис. 8.5), когда ноты звучат приятным консонансом, два ряда гармоник распределены равномерно.

Для диссонансного интервала, например большой септимы, гармоники двух нот распределены неравномерно (рис. 8.6), и некоторые пики расположены очень близко друг к другу. Во внутреннем ухе, где вибрации превращаются в электрические импульсы, звуки близких частот совместно анализируются в диапазонах, которые называются критической полосой. Если две гармоники попадают в одну критическую полосу, но частоты их немного отличаются, то мы слышим резкий, диссонирующий звук.

Рис. 8.5. Две объединенные ноты саксофона, звучащие в консонансе

Рис. 8.6. Две объединенные ноты саксофона, звучащие в диссонансе

Диссонанс и консонанс также используются в звуковом искусстве. Работу «Гармонические поля» французского композитора Пьера Соважо я посетил за полгода до экскурсии на Биг-Бен. Подъезжая на автобусе, я увидел лес музыкальных инструментов, приводимых в действие ветром; они располагались на вершине холма Биркригг-Коммон в окрестностях Улверстона в Озерном крае. В Средние века эта возвышенность прекрасно подошла бы для замка, а в наше время она используется для того, чтобы ловить преобладающий западный ветер. Я вышел из автобуса и, охваченный волнением, стал подниматься на холм. Воздух казался совершенно неподвижным, и я боялся, что инструменты будут молчать. Но, приблизившись к каркасу с погремушками на обвисших металлических ветвях, я с облегчением услышал гудение.

«Гармонические поля» – громадное сооружение с сотнями разных музыкальных инструментов. Внешне оно не производит особого впечатления – нечто вроде индустриального пейзажа с тросами, шарами и помостами, в беспорядке расставленными на земле. Автор настаивает, что посетители должны не фотографировать, а сосредоточиться на звуках. Я лавировал между рядами вертикальных бамбуковых шестов, которые свистели, как накурившаяся опиума оркестровая группа свирелей. Звук извлекался из них так же, как из флейты; когда поток воздуха рассекается о грани прорезей в дереве, столб воздуха внутри бамбука начинает резонировать. Я прошел вдоль троса, похожего на навесную переправу, и заглянул в барабан, висящий посередине. Барабан усиливал вибрации троса, издавая звук чуть выше до третьей октавы, ноты в середине гитарного диапазона. Но гудение не было постоянным; оно то затихало, то усиливалось, словно кто-то мокрым пальцем водил по краю большого бокала для вина.

Больше всего мне понравился один простой и непритязательный инструмент. Между двумя треногами были натянуты пластиковые ленты, словно веревки для сушки белья. Когда я впервые приблизился к этой конструкции, то поднял голову, чтобы рассмотреть летящий в небе вертолет, но потом понял, что характерное тарахтенье издают сами полоски, которые вели себя как гигантская Эолова арфа.

Когда на пути ветра попадается трос, воздух выше и ниже его должен ускориться, чтобы обогнуть его. Позади троса возникает разряжение, которое попеременно заполняется потоками воздуха сверху и снизу. Прерывистый воздушный поток заставляет трос вибрировать, издавая звук[388]. Это же явление, но большего масштаба наблюдается, когда ветер обдувает острова (рис. 8.7). Для Эоловой арфы и частота, и громкость звука зависят от скорости ветра, поэтому тональность звука все время меняется.

Рис. 8.7. Спутниковые фотографии облаков, иллюстрирующие воздушные потоки вокруг острова Александра Селькирка в Чили. (Остров находится в левом верхнем углу снимка. Вихри позади него – это пульсирующие вихревые следы, визуальная демонстрация турбулентности.) © NASA Goddard Photo and Video photo stream