Тони, обертони, резонатор

Додаткові тони виникають унаслідок того, що коливається не тільки все пружне тіло, яке творить основний тон, а й його частини. Частини коротші, ніж усе тіло, тому вони видають тони, вищі від основного, - обертони (нім. ober "вищий, верхній"), але слабкіші. Наприклад, якщо основний тон має висоту 100 Гц, то обертони матимуть висоту 200,400, 800,1600 Гц і т. д. Висота деяких обертонів сягає 10 000 Гц.

Основний тон і обертони утворюються в гортані за допомогою голосових зв'язок. Ротова порожнина відіграє роль змінного резонатора (його форма змінюється за допомогою язика, губів; нижньої щелепи тощо). Резонаторами можуть бути й носова та глоткова порожнини, зі зміною величини яких змінюється тембр голосу і звуків мовлення. Резонатор - це порожнє тіло з твердими стінками й отвором певного розміру. Резонатор одні обертони підсилює, інші - гасить. Так виникають голосні. Щось подібне, тільки набагато складніше, відбувається й під час творення приголосних.

Приголосні звуки складаються із основного тону та обертонів, які зазнають змін у резонаторах, один з яких може посилити основний тон, а інший - один із обертонів. Так виникають сонорні і шумні приголосні.

За своїм тембром основний тон € індивідуальним для кожної людини (За Н. Тоцькою).

Форманти звуків

Звуки мови відрізняються один від одного насамперед набором обертонів. Обертони, з яких складається певний звук мови, називаються формантами. Визначальними в розпізнаванні голосних звуків є перші дві форманти. Наприклад, за деякими даними, для а - це приблизно 700 і 1200 Гц, для о - 400 і 800 Гц, для у - 300 і 700 Гц, для і - 200 і 2200 Гц, для и - 300 і 1900 Гц, для е - це 400 і 1600 Гц (у вимові різних людей висота формант неоднакова).

Ті звуки, у яких перша і друга форманти досить близькі одна до одної, називаються компактними (наприклад, [о] і [у]). Якщо обидві форманти далекі одна від одної, то маємо справу з дифузним звуком (наприклад, [о]-[і]). Висоту звука визначає друга форманта: з цього погляду до низьких звуків належить у, до високих — і.

Ненаголошені голосні, які творяться поряд, тобто компактні звуки, можуть сплутуватися.

Сплутування можливе в таких чотирьох парах голосних:

Ненаголошені голосні [і], [у], [а] вимовляються досить виразно, мало чим відрізняючись якісно від наголошених.

Щодо приголосних, то їхню акустичну природу ще як слід не вивчено.

У різних мовах ті самі на перший погляд звуки різняться деякими своїми формантами (наприклад, звук [а] в українській, російській, англійській, німецькій, французькій мовах звучить трохи інакше, тому що не всі його форманти в цих мовах однакові).

Для відбиття і посилення форманти, тобто будь-якого звука, струнні й музичні інструменти мають деку (частина корпуса, (коробки)). Коли притискується струна до різних точок грифа музичних інструментів, вона відтягується більше або менше, відповідно змінюється амплітуда коливань. Чим більша кількість коливань за одиницю часу, тим вищий звук, що підсилюється декою, яка служить резонатором.

Примітка. Форманта - призвук, що надає звучанню музичного інструмента або голосу характерного забарвлення - тембру. Формант—частина слова, що змінює лексичне й граматичне значення кореня або основи; служить для словотвору і словозміни; афікс. Наприклад, у словах побілити і побілений лексичне і граматичне значення змінюють форманти: дієслівні суфікси -м-; -ти; дієприкметниковий суфікс -єн- і закінчення -ми.

Спектр і тембр звука

Тембром зазвичай називають індивідуальну особливість звука (якість), яка визначається характером обертонів, що нашаровуються на основний тон. Уявіть струну, що коливається. З одного боку, вона коливається вся, що дає основний тон її звучання, з другого - коливаються ЇЇ частини, у результаті чого виникають додаткові тони, або обертони. У сукупності обертони сприймаються як те чи інше забарвлення звука, або тембр.

Отже, струна чи будь-яке інше тіло здійснюють складні коливання, утворюючи різні звуки зі своїм особливим набором обертонів. Частота обертонів, або гармонік, завжди вища від частоти основного тону, а сила (інтенсивність) слабша від частоти.

Людські голосові зв'язки - це своєрідні струни, що здійснюють складні коливання. За тембром ми визначаємо голоси друзів і близьких, дітей і дорослих, чоловіків і жінок, носіїв мови та іноземців, а також представників тих чи інших говірок певних регіонів.

Співвідношення основного тону може змінюватися в резонаторі. Резонатором може бути порожня кімната, корпус гітари, труба органа та ін., що є тілом, яке наділене певною формою, об'ємом і характеризується наявною частотою.

Під час взаємодії джерела звука з резонатором виникає новий звук з іншою структурою. Резонатор підсилює одні гармоніки, які близькі до його частоти, і приглушує інші. У результаті посилення однієї з гармонік спектр набуває формантної структури й нової якості. Спектр звука - це сукупність однорідних, але відмінних його акустичних ознак. Одна з гармонік порівняно з основним тоном виявляє найбільш інтенсивно форманту звука. З характеристикою форманти і пов'язана нова якість звука, його тембр.

Якщо в музиці або віршах немилозвучно поєднуються звуки, тоді таке поєднання болісно вражає слух. У лінгвістиці немилозвучне сполучення звуків називається какофонією.

Поняття тембр трактується в мовознавстві по-різному.

• 1. Тембр - це індивідуальне забарвлення звука, що виникає внаслідок накладання на основний тон додаткових тонів, створюваних у надгортанних порожнинах
• (Н. Тоцька).
• 2. Тембр є основною акустичною ознакою кожного окремого звука мови, який несе інформацію про те, як твориться певний звук, що його чує слухач (І. Ющук).
• 3. Особливо важливим для звуків людської мови є тембр (від фр. timbre - "дзвіночок") - звукове забарвлення. Тембр виникає внаслідок накладання на основний тон додаткових тонів, які є вищими від основного. Такі токи, що є вищі за основний, називаються обертонами (від нім. ober - "верхній", "вищий"). Якщо основний тон дорівнює 100 герцам, то виникають обертони в 200,300,400 герців (За М. Кочерганом).