Где и как мы слушаем музыку

«Музыка воодушевляет весь мир, снабжает душу крыльями, способствует полету воображения; музыка придает жизнь и веселье всему существующему… Ее можно назвать воплощением всего прекрасного и всего возвышенного. »
Платон

Для того чтобы существовать, музыке нужны не только создатель и исполнитель. Безусловно, музыке нужен слушатель! И восприятие мелодий и гармоний, мнение о мастерстве музыкантов и эмоциональное воздействие — все это зависит от законов акустики, от того, где и как мы слушаем музыку. Так каковы же эти законы и где живет самая красивая музыка?

От начала времен до мира IT

Акустика (от греч. акобю — слышу) — наука о звуке, которая изучает физическую природу звука, его возникновение, распространение, восприятие и воздействие. Но не будем путать этот раздел физики (а еще точнее, механики), исследующий упругие колебания и волны, с музыкальной акустикой. Эта наука изучает объективные физические закономерности музыки в связи с ее исполнением и восприятием.

На первый взгляд ну и чем таким особенным отличается музыкальная акустика от классической? Да ничем! Но это только так кажется. В область интересов музыкальной акустики попадают такие явления, как высота, громкость и тембр музыкальных звуков, звучание музыкальных инструментов и человеческих голосов, лад, строй, гармония, консонанс и диссонанс. Один из главных вопросов, которым занимается эта наука в настоящее время,— установление того, как физические и психофизические закономерности музыки воздействуют на эволюционный процесс. Музыкальная акустика — это дисциплина на стыке сразу нескольких наук, она тесно связана не только с физиологией слуха и голоса, то есть физиологической акустикой, но и с акустикой архитектурной, с психологией восприятия и многими другими.

Термин «музыкальная акустика» был введен в науку в 1898 году, когда в Лейпциге вышла работа швейцарского ученого А. Жанкьера «Основы музыкальной акустики»

История музыкальной акустики насчитывает много веков, в течение которых постепенно выстраивалась система музыкального языка, подчиненного художественно-эстетическим принципам и обладающего своими специфическими закономерностями.

Первые теоретические изыскания проводили в этой области еще великие ученые античности. Пифагор и его последователи изучали связь между высотой тона и длиной колеблющейся струны. Ученики Аристотеля предполагали, что звуки проникают в человеческий мозг через движение воздуха. Стратон писал о том, что звуковая волна представляет собой чередования уплотнений и разрежений в воздухе, а римский архитектор Витрувий достаточно точно определил механизм распространения звуковой волны в помещении, в частности эффекты отражения и эха. На его трудах была разработана акустическая конструкция амфитеатров. А выводы римского философа Боэция о приятных и неприятных созвучиях были очень близки к современной теории консонанса и диссонанса.

В XVI-XVIII веках звук и законы акустики изучали самые великие умы. Да Винчи и Царлино, Галилей, Мерсенн и Ньютон накапливали эмпирические данные и строили различные теории — от изучения процессов распространения звука в воздухе до состава обертонов. Но долгое время основным объектом музыкальной акустики были численные соотношения между частотами в музыкальных интервалах, строях и системах. Прочие разделы появились куда позже и базировались на практике изготовления музыкальных инструментов и педагогических исследованиях певцов-исполнителей и педагогов.

XIX век оказался богат на открытия в области акустики так же, как и в других отраслях науки. Ж. Фурье предложил метод представления сложного сигнала как суммы простых гармонических колебаний и основал теорию рядов. Эта теория легла в основу спектрального анализа и синтеза звука, с которым работают сейчас многие музыкальные редакторы и программы компьютерной обработки звука. Немецкий физик Г. Ом установил, что слух восприимчив к амплитудам, сформулировав так называемый «слуховой закон Ома». Его французский коллега Ф. Савар определил слышимый диапазон частот, позже получивших название «Герц», в честь немецкого физика, открывшего новую эру в изучении электромагнитных волн. Двухтомная «Теория звука» Дж. Стретта, лорда Рэлея, обобщила результаты многочисленных работ по анализу колебаний и теории распространения колебаний в упругих средах, создав базу для развития сразу нескольких научных направлений, включая и современную акустику музыкальных инструментов.

Огромный вклад внес в развитие акустики Г. Гельмгольц, немецкий профессор физиологии, а позже и физики, директор первого физико-технического института в Берлине. Его труд «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа теории музыки» содержал в себе концепцию резонансной теории слуха. Он предложил теорию голосообразования, объяснил возникновение разностных тонов нелинейной обработкой сигналов в слуховой системе (эффект Тартини), начал изучение спектрального состава звука (резонаторы Гельмгольца). Именно труды Гельмгольца стали основой для развития психоакустики.

Это столетие стало эпохой, когда музыкальная акустика как наука сформировалась окончательно во всех своих основных направлениях, включающих исследование проблем создания, распространения и восприятия музыкальных звуков.

Век ХХ стал для музыкальной акустики эпохой разительных и стремительных перемен. Рождение принципиально новых средств создания и передачи звука, таких как радио, телевидение и мультимедиа, дало толчок возникновению мощнейшей индустрии по созданию технических средств записи, передачи и воспроизведения звука, а во всех областях науки был достигнут невиданный ранее прогресс как в исследовании возникновения звука (акустика музыкальных инструментов, акустика певческого голоса, электроакустика и компьютерные музыкальные технологии), так и в изучении способов их передачи (акустика концертных залов, студий и др.) и восприятия (психоакустика).

Первые два десятилетия XXI века можно смело назвать компьютерной эпохой. Именно с помощью IT-технологий создаются модели музыкальных инструментов, модели концертных залов, развиваются технологии аурализации и поднимается на новый уровень расшифровка механизма слуха и слухового образа. Все это открывает совершенно новые возможности для развития музыкального творчества.

«Мне голос был»

Человек — удивительное создание природы, такие его системы, как слуховая, осязательная или зрительная, представляют собой удивительные «аппараты» для совмещения несовместимого, демонстрируя удивительный баланс и тончайшую настройку для одновременного восприятия и оценки противоположных сигналов (как, например, четкость и широта поля обзора в зрении). И голос не стал исключением.

По сложности голосовой аппарат человека уникален. Веками ведутся исследования, веками человек пытается при помощи музыкальных инструментов скопировать звучание собственного голоса, но достиг в этом весьма относительных успехов. Голос остается непревзойденным по своим качествам: тембру, гибкости, многогранности, передаче тончайших нюансов. И потому вряд ли вообще когда-нибудь голос уступит место инструменту, а значит, пение будет оставаться одним из самых сложных и требующих тщательного изучения явлений.

И если сольное исполнение музыкального произведения предъявляет больше требований к акустике самого помещения,— а давно признано, что звук требует физического «обрамления», мало кому придет в голову спорить, что звук на открытом воздухе становится совершенно иным, и уловить тончайшие его нюансы возможно лишь там, где есть отражающие поверхности (стены и потолок),— то хоровое пение требует еще и знания законов акустического воздействия и взаимодействия певческих голосов.

Наиболее значимыми для хорового пения являются степень унисона, точность интервала и спектральная однородность (то есть однородность тембра) исполнителей. Многочисленные исследования, проводимые в последние несколько десятилетий, показали, что фонационная частота (основная частота колебания связок) при высокой степени согласованности певцов в хоре, то есть по степени унисона, составляет около 13 центов.

От чего же зависит эта важнейшая характеристика? Ответ очевиден и достаточно прост: чтобы петь в унисон, нужно слышать себя и голоса других певцов. А на это влияет множество факторов: артикуляция при пении, слуховое восприятие окружающего пространства и восприятие реверберационного процесса в нем и так далее.

Интересно, что более опытные певцы предпочитают более широкую расстановку хора при пении, когда лучше слышно собственный голос, плотное расположение предпочитают менее уверенные в своем мастерстве исполнители.

Экспериментально установлено, что основной уровень звукового давления при хоровом пении должен составлять 80-90 дБ. При таком уровне голоса певца расхождения в настройке голосов составляли минимальные значения. При значениях выше 90 дБ исполнитель перестает слышать свой голос, при значениях ниже 65 дБ — голоса других певцов.

Дом, в котором...

Ну и, разумеется, огромное значение для звука имеет помещение, в котором он распространяется. Недаром с древности архитекторы бились над загадками отражения и усиления звука, недаром на протяжении веков велись исследования в области теории расчета звуковых полей, разрабатывалась теоретическая база для анализа процессов колебания и излучения звука.

В течение очень долгого времени помещения для исполнения музыки — от греческих амфитеатров до церквей и концертных залов — были ориентированы только на естественное звучание голоса и различных музыкальных инструментов. Но с появлением электронной составляющей в музыке, а также с развитием радио, телевидения и мультимедиа требования к дому, в котором живет музыка, возросли многократно.

В настоящее время можно представить следующую классификацию музыкальных помещений различного назначения: помещения с естественной акустикой, где качество звучания оркестра, хора, солиста, оратора и др. определяется исключительно акустическими параметрами помещения и передача звука происходит непосредственно от исполнителя к слушателю. Несмотря на высочайшее качество звука, которого удалось достигнуть самым известным музыкальным площадкам, у них есть один очевидный недостаток: сравнительно небольшой объем и ограниченная вместимость; помещения для передачи звука только с помощью системы озвучивания (например, кинозал).

Акустические характеристики самого помещения здесь играют меньшую роль, они компенсируются за счет системы звукозаписи и звуковоспроизведения; помещения, где передача звука происходит и непосредственно, и через систему звукоусиления (концертно-театральный комплекс). Большие размеры, большая вместимость, качество звука, обеспечиваемое сложной аппаратурой,— это явные преимущества таких площадок, хотя высокие требования к акустике здесь сохраняются; помещения для записи и обработки звука (студии звукозаписи, тон-ателье, радиовещательные и телевизионные студии и т. д.). Это особый вид помещений со специальными требованиями к акустическим характеристикам и, соответственно, к их конструкции. Они появились только в 30-е годы XX столетия и развиваются в настоящий период быстрыми темпами.

Каждое музыкальное произведение лучше всего звучит и воспринимается в подходящей обстановке, и современная наука и техника предоставляют музыкантам массу возможностей для выбора той или иной площадки, где их творение раскроется в полной мере.

Самые известные концертные залы мира:

Wigmore hall (Лондон)

Carnegie hall (Нью-Йорк)

Suntor hall (Токио)

Festspielhaus (Баден-Баден)

Grosser Musikverein (Вена)