Тембр — индивидуальный облик звука¶

Тембр (от фр. timbre — звонкий колокол, от лат. tintinnabulum) — индивидуальная окраска звука, позволяющая отличать звучание одного и того же тона, издаваемого разными источниками или голосами. Тембровая характеристика определяется спектральным составом звуковых колебаний: соотношением основного тона и обертонов, их интенсивностью, фазовыми соотношениями и динамикой изменения спектра во времени. Именно тембр позволяет на слух различать голоса людей, звучание музыкальных инструментов и шумовые эффекты при одинаковой высоте и громкости звука.

¶Физическая природа

Любой звук, воспринимаемый как музыкальный тон, состоит из основной частоты и набора обертонов — частот, кратных основной. Тембр определяется прежде всего тем, какие обертоны присутствуют в спектре и какова их относительная амплитуда. Струна, труба, голосовой аппарат и колокол при извлечении одного и того же тона дают принципиально разные спектры, и именно это различие слух человека интерпретирует как разницу в тембре.

Важную роль играют также:

• Формантная структура — резонансные усиления, создаваемые формой резонатора (у голоса — глотка, рта, носовой полости; у духовых инструментов — трубы и мундштука).
• Атака и затухание — как быстро звук набирает полную силу и как он ослабевает. У фортепиано атака ударная, у скрипки — более плавная, у духовых — зависит от артикуляции.
• Нестационарность спектра — во время игры тембр меняется: обертоновые соотношения на атаке, в устойчивой фазе и на затухании различаются, что существенно для восприятия.

¶Тембр в музыкальной акустике

Классификация музыкальных инструментов по способу звукоизвлечения (струнные, духовые, ударные, клавишные) во многом отражает различия в их тембре. Скрипка и виолончель, играющие одинаковые ноты, различаются прежде всего регистром и тембровой окраской: у виолончели больше низших обертонов, звук плотнее и темнее. Духовые инструменты одной группы — например, валторна и труба — также различаются формантной структурой, обусловленной диаметром и формой труб.

В оркестровке тембр — один из главных инструментов композитора. Сочетание инструментов строится на тембровом контрасте или тембровом слиянии: например, гобой и фагот в унисон дают сложный, узнаваемый тембр, а виолончели и альты в унисон создают плотную, тёплую окраску. Русская композиторская школа — М. И. Глинка, Н. А. Римский-Корсаков, А. К. Глазунов — уделяла тембровой оркестровке особое внимание; Римский-Корсаков в учебнике «Основы оркестровки» подробно разобрал тембровые возможности каждого инструмента.

¶Тембр голоса

Вокальный тембр определяется анатомией и нейромышечной координацией говорящего или поющего. Различают тембры певческих голосов по классификации: сопрано, меццо-сопрано, контральто, тенор, баритон, бас. Тембр голоса зависит от размеров гортани, длины и массы голосовых связок, формы голосового тракта, а также от способа артикуляции и дыхательной техники.

В лингвистике тембр голоса (тембральные особенности речи) используется как один из признаков идентификации говорящего — на нём основана работа систем автоматического распознавания речи и судебно-фонетической экспертизы. Индивидуальный тембр голоса формируется в процессе речевого развития и остаётся относительно стабильным на протяжении жизни, хотя меняется с возрастом, при болезнях и под воздействием гормональных факторов.

¶Тембр в психоакустике

Психоакустика изучает, как физические параметры звука соотносятся с субъективным восприятием. Тембр — одна из трёх основных слуховых модальностей (наряду с высотой и громкостью), и его измерение сложнее, чем измерение частоты или амплитуды. Существуют попытки количественной оценки тембра — например, шкала «тёплый — холодный», «тёмный — светлый», «глубокий — поверхностный», — но они остаются в значительной мере субъективными.

Эксперименты показывают, что тембральное восприятие зависит от контекста: один и тот же звук может восприниматься иначе в зависимости от окружения, уровня громкости и индивидуальных особенностей слуха. Важную роль играют и культурные факторы: обученные музыканты различают тембры тоньше, чем неспециалисты.

¶Применение

Понятие тембра используется в широком спектре областей:

• Музыкальная практика — подбор инструментов, оркестровка, вокальная педагогика, звукозапись и сведение.
• Речевые технологии — синтез речи, идентификация говорящего, создание виртуальных голосов.
• Акустический дизайн — проектирование помещений с учётом тембрового окраса отражённого звука.
• Медицина — анализ тембра голоса при диагностике ларингологических заболеваний.
• Инженерная акустика — шумоподавление и звукоизоляция с учётом спектральных характеристик.

В цифровой обработке сигналов тембр воспроизводится с помощью синтеза обертонов, фильтрации и преобразований спектра; именно поэтому электронные инструменты и сэмплеры стремятся максимально точно воспроизвести тембр акустических прототипов.

Источники:

• Римский-Корсаков Н. А. «Основы оркестровки»
• Гарбузов Н. И. «Психоакустика»
• Фрумкис И. Б. «Музыкальная акустика»
• Хайкин С. Е. «Акустика»
• Бергман Г. М. «Введение в теорию оркестровки»