В науке музыкальным называется тот звук, в котором изменение акустического давления, воспринимаемого ухом, упорядочено и повторяется регулярно, через равные промежутки времени. Звук перестает быть музыкальным, и его называют шумом, если звуковое давление изменяется беспорядочно.
Всякое вибрирующее тело создает одновременно звуки нескольких тонов или частот и при этом различной интенсивности. Самый низкий из них называют основным тоном; более высокие тоны, сопровождающие основной,— обертонами. В совместном звучании основной тон и обертоны создают тембр звука. Каждому музыкальному инструменту, каждому человеческому голосу присущ свой тембр. Один тембр отличается от другого числом и силой обертонов. Чем больше их в звучании основного тона, тем приятнее тембр звука.
Ухо человека способно анализировать звук, т. е. разбираться в совокупности тонов и обертонов, и это позволяет ему отличать один тембр от другого.
Если высокие обертоны преобладают в человеческом голосе над низкими, говорят, что в голосе «слышится звучание металла». Когда же преобладают низкие обертоны, голос называют мягким, бархатистым. При этом нельзя упускать из виду, что восприятие голоса слухом зависит не только от частоты колебаний и интенсивности звука, не только от тонов и обертонов, но и от чувствительности уха к тонам различной высоты.
Человеческий толос — это сложное колебание, состоящее из многих простых колебаний различного тона и громкости.
Созвучие — это одновременное звучание нескольких музыкальных тонов. Отношение частот колебаний двух тонов называют интервалом. Если отношение равно:
1:1 — унисон.
1:2 — октава,
2:3 — квинта,
3:4 — кварта,
4:5 — большая терция,
5:6 — малая терция.
Если частоты двух тонов очень мало отличаются друг от друга, их совместное звучание создает своеобразное завывание — биения: совместное звучание периодически то усиливается, то ослабляется. Количество усилений в одну секунду называют частотой биений. Если частота биений не больше четырех в секунду, они не мешают слуховому восприятию. Если же частота достигает тридцати (и особенно тридцати трех), звуковое ощущение нестерпимо. Однако при большой частоте (около 130 Гц) влияние биений на слуховые ощущения исчезает.
На практике рассчитывают тоны мажорной гаммы по частоте колебаний ля первой октавы — 440 Гц.