Обертоны или физика музыкального звука

Обертон (от нем. Oberton — "верхний тон") — это составляющая сложного звука, частота которой выше основного тона. В акустике обертоны называют также парциальными тонами или гармониками.

Физическая природа обертонов

Когда звучит любой вибрирующий объект (струна, столб воздуха, мембрана), он колеблется не только как целое, но и отдельными частями:

• Основное колебание (1-я гармоника) — вся струна целиком
• 2-я гармоника — струна делится на 2 равные части
• 3-я гармоника — струна делится на 3 части
• И так далее...

Математическое описание

Частоты обертонов образуют натуральный звукоряд:

f, 2f, 3f, 4f, 5f, 6f, 7f, ...

где f — частота основного тона. В музыке это соответствует интервалам:

• 2f — октава
• 3f — квинта через октаву
• 4f — две октавы
• 5f — большая терция через две октавы

Тембр и обертоны

Уникальный тембр каждого инструмента определяется:

1. Набором присутствующих обертонов
2. Их относительной громкостью
3. Динамикой изменения во времени

Практическое значение

Понимание обертонов важно для:

• Настройки музыкальных инструментов
• Разработки синтезаторов
• Акустического дизайна
• Вокальной техники (обертоновое пение)

Интересные факты

В тибетском и тувинском горловом пении певец усиливает отдельные обертоны, создавая впечатление одновременного звучания нескольких нот.