тон, высота, тембр и громкость звука

Понятие тона как характеристики звука ввёл в изучение о звуке Галилео Галилей. Высота тона определяется частотой колебаний звучащего тела. Если частота колебаний мала, то звук будет низкого тона; если частота колебаний велика, то звук будет высокого тона.

Если бы звучащие тела создавали колебания только одной единственной частоты, то мы бы не смогли различать музыкальные инструменты, голоса людей. Однако всякое звучащее тело создает целую смесь тонов, отличающихся по высоте и силе. Наиболее низкий из них называют основным тоном. Более высокие тона, сопровождающие основной тон, называют обертонами.

Разное количество обертонов, подобно световым оттенкам основного цвета, "окрашивает" звук. Звучание основного тона совместно с обертонами создает звуковое восприятие, которое называют тембром звука. Каждому музыкальному инструменту и голосу присущ свой тембр.

Отличие одного тембра от другого обусловлено различным числом и силой обертонов, сопровождающих звучание основного тона. Чем больше обертонов в звучании основного тона, тем приятнее тембр звука.

Голоса некоторых людей, как говорят, имеют "металлический" оттенок, а у других - "мягкий, бархатистый". Такое различие в голосах обусловлено числом и силой обертонов. Если высокие тона преобладают над низкими, то говорят, что в голосе слышится "звучание металла". Если же преобладают низкие тоны, то голос более мягкий. При этом нельзя упускать из виду, что восприятие голоса на слух зависит не только от количества и силы звука сопровождающих основной тон обертонов, но и от чувствительности уха к тонам различной высоты.

Характеристикой воспринимаемого ухом звука является громкость. Сложность этого понятия в том, что громкость связана с чувствительностью уха и психическим восприятием.

Колебание одной и той же частоты, распространяясь в воздухе, может создавать различное избыточное над атмосферным давлением. Если создаваемое избыточное давление незначительно, то звук слабый, еле слышимый. При значительном избыточном давлении звук громкий. Широким пределам звукового давления, воспринимаемого ухом,приходится удивляться. Ухо способно воспринять такое малое изменение давления, как, например, сотая часть миллионной доли грамма на квадратный сантиметр, и изменения давления в сто миллионов раз больше.

Порогом слышимости называют самое незначительное изменение давления, воспринимаемое ухом.

Что касается восприятия на пороге слышимости, то для малых частот давление должно быть выше, чем для больших, чтобы звуки были одинаковой громкости. Так как звуковое давление низкого тона всегда больше, чем давление высоких тонов, входящих в звучание, то тембр звука определяется не только числом высоких и низких тонов, но и соотношением звуковых давлений между ними.

Благодаря этому обстоятельству ухо отличает один тембр от другого, так как оно способно сразу разобраться во всей совокупности тонов сложного звука. Это называется способностью уха анализировать звук.