Harmonikas (overtoni) mūzikā: harmoniskā sērija, pamattones un to loma
Uzzini, kā harmonikas (overtoni) veido skaņu — harmoniskā sērija, pamattones un to loma tembrā, instrumentu atpazīšanā un mūzikas analīzē.
Harmonika mūzikā jeb overtoni ir papildu frekvences, kas skan vienlaikus ar pamatnoti un nosaka skaņas krāsu (timbru). Tās rodas, kad skaņas avots — piemēram, mūzikas instrumenta stīga — vibrē ne tikai kā vienots gabals, bet arī ar iekšējām sadalītām vibračiju formām. Šīs vibācijas veido īpašu secību, ko sauc par harmonisko sēriju.
Kā rodas harmonikas
Ja stīga vibrē ideālā sinusoidālā veidā, tā ražotu tikai vienu frekvenci. Taču reālas stīgas un citi skaņas avoti (piem., pūšamie vai balss) vibrē sarežģītāk, un rezultātā skan vairākas frekvences vienlaikus. Tās ir pamattona (pamatnots) un virkne virskanīgu komponentu — harmoniku. Katra harmonika ir pamattones vesela skaitļa reizinājums: ja pamattones frekvence ir f, tad harmoniku frekvences ir 2f, 3f, 4f, utt.
Skaitliskās attiecības un mūzikas intervāli
Harmoniskā sērija balstās uz veselu skaitļu attiecībām:
- 1f — pamatnots (fundamentālā frekvence).
- 2f (attiecība 2:1) — otrais tonis, kas ir viena oktāva augstāk.
- 3f — trešā harmonika, kas sakrīt ar pamattones oktāvu un papildus pievieno perfektu kvintu (tātad «oktāva + kvinta» attiecība).
- 4f — divas oktāvas virs pamattones.
- 5f, 6f... — augstākās harmonikas, kas rada intervālus, piemēram, mazlietā vai lielā trejdeķa, piektu utt.; jo augstāk harmonika, jo tās attiecība kļūst sarežģītāka un tā bieži nesaņemas ideāli vienādas ar temperamentā sinhronizētām notīm.
Piemēram, A virs vidējā C (parasti tune A = 440 Hz) ir pamattonis. Otra harmonika ir 880 Hz (A oktāvā augstāk). Trešā harmonika ir 1320 Hz, kas atbilst pamattones oktāvai plus kvintai — tāpēc tas skan kā E attiecībā pret pamattoni.
Pamattones, overtoni un parciāli
Bieži lietotie termini:
- Pamatnots (fundamentāle) — tas, ko parasti uztveram kā noti.
- Harmonika — harmoniskā sērijas elements, kura frekvence ir vesels skaitlis reizes lielāka par pamattones frekvenci.
- Overtons — jebkura virskanīgā komponenta virs pamattones; reizēm skaitīšana sākas no otrās harmonikas (t.i., overtons = harmonika bez pamattones).
- Parciāls — vispārīgāks termins, kas attiecas uz jebkuru skaņas spektra komponenti; parciāls var būt harmonisks (vesela reizinājuma attiecība) vai inharmonisks (nevesels reizinājums), kā tas bieži ir pianu stīgām ar cietumu.
Timbra un instrumenta atpazīšana
Katra instrumenta skaņa ir raksturojama ar tās harmoniku amplitūdēm un fāzēm. Tas, kāda harmoniku sekvence dominē un cik spēcīgas ir augstākās harmonikas, nosaka, vai mēs atpazīsim skaņu kā klarnetes, vijoles vai cilvēka balss. Augstākas harmonikas parasti ir vājākas (klusākas), tādēļ tās vairāk piešķir nianses nekā nosaucamo melodisko augstumu.
Praktiski piemēri un tehnika
Uz stīgu instrumentiem (vijole, ģitāra, vijole u.c.) var radīt dabiskos harmonikus, viegli pieskaroties stīgai noteiktā vietā (1/2, 1/3, 1/4 utt. garuma punktā) un ieplēšot vai nospiežot stīgu. Tas izolē attiecīgo harmoniku un rada skaidru, zilganu tonāli «virsotni».
Vijolnieka piemērs: kad vijolnieks nospēlē noti, stīga vibrē kompleksā veidā — tai ir pamatnots, bet arī virkne harmoniku, kas kopā veido raksturīgo vijoles skaņu. Uz klavierēm var demonstrēt rezonansi: turiet nospiestu augstāku C (damperis paceļas), tad skaļi spēlējiet zemāko C — augstākais C sāks klusīti vibrēt rezonanses dēļ, jo tā ir harmonika zemākajam tonim.
Harmonikas un mūzikas teorija
Harmoniskā sērija ir pamats, no kura izriet daudzas mūzikas teorijas un skaidrojumi par konsonansi un disonansi. Dabiskā skaņas harmonija ved pie tīrajām intervālu attiecībām (piem., 3:2 perfekta kvinta), kas savukārt ir iemesls, kāpēc noteikti intervāli šķiet īpaši saskanīgi. Tomēr mūsdienu mūzikas praksē bieži izmanto temperētas skalu (piem., vienādtemperamentu), kur attiecības ir nelielā pretrunā ar precīzajām harmoniku attiecībām — tas ļauj pāriet starp tonalitātēm, bet nedaudz maina toņu tīrību.
Reālie instrumenti un inharmonisks parciāls
Daudzi instrumenti nerada perfekti harmoniskas sērijas. Piemēram, stīvākas pianu stīgas rada nedaudz pavērstas (šarpas) virskanīgās frekvences — to sauc par inharmoniskumu. Tas ietekmē toni un prasību pielabot stīgu nomainīšanu (piano uztunēšana bieži kompensē šo efektu).
Kopsavilkums
Harmoniskā sērija — pamattones un tās veselo reizinājumu kopums — ir fundamentāls jēdziens, kas skaidro, kā veidojas skaņas krāsa un kāpēc dažādi instrumenti skan atšķirīgi. Harmonikas nosaka mūzikas harmonijas pamatprincipus, ietekmē instrumenta timbru, kā arī praktiskas tehnikas (piem., dabiskie harmoniki uz stīgām vai rezonanse uz klavierēm). Sapratne par harmonikām palīdz gan instrumentu mūziķiem, gan komponistiem un inženieriem labāk kontrolēt un izmantot skaņu.
Lai noklausītos harmoniskās sērijas notis, noklikšķiniet šeit: klikšķinot šeit.
Ilustrācija par harmonisko virkni kā mūzikas notāciju. Ne visas notis ir precīzi saskaņotas; sīkāku informāciju skatiet tālāk.
Harmonikas atskaņošana uz instrumentiem
Mūziķiem dažkārt ir nepieciešams uz saviem instrumentiem atskaņot harmonikas. Mūzikas notācijā to parāda, virs nots uzliekot nelielu apliņu.
Vijolnieks var ļoti viegli uzlikt pirkstu uz stīgas tā, ka tas sadala stīgu uz pusēm. Viņš dzirdēs harmoniku (skaņa, kas ir par oktāvu augstāka par atvērto stīgu). Novietojot pirkstus citās vietās, var iegūt vairāk harmoniku, piemēram, pieskaras stīgai ceturtdaļstundā zemāk, iegūst nākamo harmoniku. "Mākslīgās harmonikas" var spēlēt, ar pirkstu apstādinot stīgu parastajā veidā (tā, ka stīga tagad ir īsāka) un novietojot mazo pirkstu tālāk uz augšu, lai iegūtu apstādinātās nots harmoniku. Mākslīgās harmonikas tiek rakstītas ar rombveida notu galviņām. Tās ir ļoti grūti labi nospēlēt.
Arfisti var spēlēt harmonikas ar kreiso roku, apstādinot stīgu ar rokas sānu (pie mazā pirksta) un ar īkšķi vai pirkstu nospiežot. Ar kreiso roku var spēlēt līdz 3 notīm. Ar labo roku var spēlēt harmonikas, apstādinot stīgu ar otrā pirksta augšdelmu un nopūšot ar īkšķi. Ar labo roku var spēlēt tikai vienu harmonisko noti. Arfas harmonikas skan ļoti skaisti.
Koka pūšaminstrumentu un pūšaminstrumentu spēlētāji daudzas notis spēlē, pūšot nedaudz spēcīgāk (overblowing), lai iegūtu augstāku notu sēriju. Tādi instrumenti kā, piemēram, flauta var spēlēt akordus, liekot skanēt kopā vairākām harmoniskām skaņām, taču to ir ļoti grūti labi izdarīt, un mūsdienu mūzikā to var atrast tikai virtuozu spēlētāju izpildījumā.
| ||||||||
Jautājumi un atbildes
J: Kas mūzikā ir harmonikas?
A: Harmonikas mūzikā ir notis, kas tiek veidotas kā daļa no "harmoniskās virknes". Šīs notis tiek radītas īpašā veidā, un tās ietver pamatviļņu pievienošanu viļņiem.
J: Kā darbojas skaņas viļņi?
A: Skaņas viļņus var saprast, aplūkojot mūzikas instrumenta stīgas. Kad vijolnieks uz vijoles stīgas nospēlē noti, stīga sāk ļoti strauji vibrēt, un šī vibrācija liek gaisam vibrēt, radot skaņas viļņus, kas nokļūst līdz mūsu ausij, lai mēs to varētu dzirdēt.
J: Kāda ir attiecība starp dažādām harmoniskajām skaņām?
A: Jo augstāka harmonika, jo klusāka, bet attiecība vienmēr ir vesels skaitlis (nevis daļa). Piemēram, A virs vidējā C (vijolnieka A stīga) vibrē ar frekvenci 440 Hz (440 reižu sekundē), ko sauc par "pamatharmoniku" vai "pirmo harmoniku". Otrā harmoniskā vibrē divreiz ātrāk (attiecība 2:1): Tas nozīmē, ka A ir par oktāvu augstāka. Trešā harmonika vibrē ar attiecību 3:2, iegūstot E (par oktāvu un kvintu augstāk par fundamentālo).
Jautājums: Kā no viena instrumenta var dzirdēt vairākas notis?
A: Katra instrumenta atskaņotā nots patiesībā sastāv no vairākām notīm jeb "harmonikām", lai gan mēs neapzināmies, ka dzirdam vairākas notis vienlaicīgi. To var demonstrēt, uz klavierēm nospēlējot zemāko C un pēc tam lēnām nospiežot vēl vienu C, kas ir par oktāvu augstāka, to neskanot; kad atkal nospēlēsiet zemo C, padarot to skaļu un īsu, jūs dzirdēsiet arī kluso C, jo tās stīgas ir vibrējušas, jo ir tikušas klusu nospiestas, bet joprojām ir daļa no tās harmoniskās virknes.
J: Kā izskatās harmonisko virkņu muzikālā notācija?
A: Mūzikas notācija harmoniskām skaņām parāda visas to atsevišķās notis attiecīgajā harmoniskajā virknē.
J: Vai ir pieejams kāds audio piemērs, lai noklausītos harmonikas?
A Jā - noklikšķinot šeit, ir pieejami audio piemēri, kuros ir redzams, kā dažādas harmonikas skan, kad tās apvienotas vienā notī vai akordā.
Meklēt