Dźwię­ki instru­men­tów muzycz­nych, któ­re sły­szy­my, powsta­ją wsku­tek wpra­wia­nia czą­ste­czek powie­trza w drga­nia – ich źró­dłem może być stru­na instru­men­tu, mem­bra­na bęb­na czy stru­ny gło­so­we woka­li­sty. W zależ­no­ści od rodza­ju instru­men­tu mecha­nizm powsta­wa­nia dźwię­ku może być róż­ny, co nada­je mu cha­rak­te­ry­stycz­ne brzmienie.

Poni­żej omó­wi­my szcze­gó­ło­wo, jak te pro­ce­sy zacho­dzą w instru­men­tach stru­no­wych, dętych i per­ku­syj­nych. W dru­giej czę­ści arty­ku­łu wyja­śni­my isto­tę róż­nej bar­wy dźwię­ku instru­men­tów muzycznych.

Powsta­wa­nie dźwię­ku w instru­men­tach muzycznych

Dźwięk w instru­men­tach stru­no­wych powsta­je na sku­tek drgań strun, roz­pię­tych nad pudłem rezo­nan­so­wym lub inną for­mą rezo­na­to­ra, któ­ra wzmac­nia brzmie­nie. Stru­ny są wpro­wa­dza­ne w ruch za pomo­cą róż­nych tech­nik, takich jak szar­pa­nie (gita­ra, har­fa), smycz­ko­wa­nie (skrzyp­ce, altów­ka) lub ude­rze­nie (for­te­pian).

źró­dło: kanał TouTu­be pt. Kra­ina Nauczyciela 

Kie­dy stru­na zosta­je wpra­wio­na w drga­nie, poru­sza się w spo­sób oscy­la­cyj­ny, two­rząc falę sto­ją­cą. Fala ta roz­prze­strze­nia się wzdłuż stru­ny, powo­du­jąc lokal­ne zmia­ny ciśnie­nia powie­trza w jej oto­cze­niu. Są one następ­nie prze­no­szo­ne na pudło rezo­nan­so­we, któ­re inten­sy­fi­ku­je drga­nia (zwięk­sza gło­śność dźwię­ku), i wów­czas fale aku­stycz­ne docie­ra­ją do uszu człowieka.
Czę­sto­tli­wość drgań stru­ny, a tym samym wyso­kość powsta­ją­ce­go dźwię­ku, zale­ży od dłu­go­ści stru­ny, jej napię­cia (siły nacią­gu) oraz jej masy, któ­ra jest pochod­ną gru­bo­ści stru­ny. Krót­sze, bar­dziej napię­te i cień­sze stru­ny wibru­ją z więk­szą czę­sto­tli­wo­ścią, co skut­ku­je wyż­szym dźwię­kiem. Z kolei dłuż­sze, mniej nacią­gnię­te i grub­sze stru­ny wytwa­rza­ją dźwię­ki o niż­szej częstotliwości.

Pudło rezo­nan­so­we peł­ni klu­czo­wą rolę w ampli­fi­ka­cji dźwię­ku. Drga­nia stru­ny prze­no­szo­ne są na pudło, któ­re dzię­ki swo­jej kon­struk­cji – obej­mu­ją­cej mate­riał i kształt – wzmac­nia i mody­fi­ku­je bar­wę dźwię­ku, a przy tym nada­je instru­men­to­wi jego cha­rak­te­ry­stycz­ne brzmienie.

Instru­men­ty dęte gene­ru­ją dźwięk poprzez wpra­wia­nie w drga­nia słu­pa powie­trza wewnątrz ich rur­ki, zwa­nej tubą. Wyróż­nia­my dwa głów­ne rodza­je instru­men­tów dętych: drew­nia­ne, takie jak np. flet, klar­net, sak­so­fon oraz bla­sza­ne, np. trąb­ka, puzon, tuba.
W instru­men­tach dętych powie­trze jest wpro­wa­dza­ne w drga­nia poprzez dmu­cha­nie w ust­nik lub otwór. W instru­men­tach dętych drew­nia­nych, takich jak klar­net, drga­nia są gene­ro­wa­ne przez stro­ik, któ­ry wpra­wia w ruch powie­trze wewnątrz instru­men­tu. W instru­men­tach dętych bla­sza­nych, takich jak trąb­ka, drga­nia powsta­ją dzię­ki wibra­cjom warg muzy­ka, któ­re dzia­ła­ją jak zawór kon­tro­lu­ją­cy prze­pływ powietrza.

źró­dło: kanał TouTu­be pt. Kra­ina Nauczyciela 

Wyso­kość dźwię­ku zale­ży od dłu­go­ści i śred­ni­cy rur­ki instru­men­tu. Dłuż­sza rur­ka gene­ru­je niż­sze dźwię­ki, ponie­waż powie­trze wibru­je wol­niej, nato­miast krót­sza wytwa­rza dźwię­ki o wyż­szej czę­sto­tli­wo­ści. Śred­ni­ca rur­ki rów­nież wpły­wa na bar­wę dźwięku.
Muzyk kon­tro­lu­je wyso­kość dźwię­ku regu­lu­jąc efek­tyw­ną dłu­gość rur­ki za pomo­cą tło­ków, suwa­ków lub otwo­rów pal­co­wych, jak ma to miej­sce we fle­cie. Zmia­ny w napię­ciu warg oraz sile dmu­cha­nia rów­nież warun­ku­ją wyso­kość i bar­wę dźwięku.

Instru­men­ty per­ku­syj­ne gene­ru­ją dźwięk przez wpro­wa­dze­nie w drga­nia powierzch­ni instru­men­tu, zazwy­czaj poprzez ude­rze­nie, pocie­ra­nie lub wstrzą­sa­nie. Te moż­na podzie­lić na mem­bra­no­fo­ny (np. bęb­ny) i idio­fo­ny (np. dzwon­ki, trójkąt).
Ude­rze­nie powo­du­je drga­nia tej powierzch­ni, któ­re następ­nie prze­no­szą się na ota­cza­ją­ce powie­trze, two­rząc fale akustyczne.

źró­dło: kanał TouTu­be pt. Kra­ina Nauczyciela 

Rodzaj mate­ria­łu i kształt instru­men­tu zna­czą­co wpły­wa­ją na cha­rak­ter powsta­ją­ce­go dźwię­ku. Na przy­kład bęb­ny z mem­bra­na­mi nacią­gnię­ty­mi na drew­nia­ne lub meta­lo­we ramy cha­rak­te­ry­zu­ją się „cie­płym”, rezo­nu­ją­cym brzmie­niem, pod­czas gdy meta­lo­we idio­fo­ny, takie jak trój­kąt, wytwa­rza­ją jasne, meta­licz­ne (brzę­czą­ce) dźwięki.
W instru­men­tach per­ku­syj­nych wyso­kość dźwię­ku jest zazwy­czaj trud­niej­sza do kon­tro­lo­wa­nia niż w instru­men­tach stru­no­wych czy dętych. Jed­nak­że, przez regu­la­cję napię­cia mem­bra­ny, zmia­nę spo­so­bu ude­rze­nia (siła, miej­sce ude­rze­nia) oraz wybór narzę­dzi, takich jak pałecz­ki, mio­teł­ki czy inne, moż­na zna­czą­co mody­fi­ko­wać brzmie­nie oraz gło­śność dźwięku.

Każ­dy z tych trzech wymie­nio­nych rodza­jów instru­men­tów wyko­rzy­stu­je uni­kal­ny mecha­nizm do wpra­wia­nia powie­trza w drga­nia, two­rząc w ten spo­sób róż­no­rod­ne brzmie­nia i dźwię­ki, któ­re są pod­sta­wą muzy­ki. To wła­śnie te sub­tel­ne róż­ni­ce w budo­wie i dzia­ła­niu instru­men­tów są źró­dłem bogac­twa i róż­no­rod­no­ści świa­ta dźwięków.

Bar­wa dźwię­ku instru­men­tów muzycznych

Bar­wa dźwię­ku, czę­sto okre­śla­na jako jego „kolor”, to cecha, któ­ra pozwa­la nam roz­róż­niać dźwię­ki o tej samej wyso­ko­ści i gło­śno­ści, ale wydo­by­wa­ne przez róż­ne instru­men­ty. Na przy­kład, nuta C zagra­na na fle­cie brzmi zupeł­nie ina­czej niż ta sama nuta zagra­na na gita­rze. Co powo­du­je te różnice?

Bar­wa dźwię­ku to wła­ści­wość, któ­ra decy­du­je o cha­rak­te­rze dźwię­ku, czy­li o tym, jak jest postrze­ga­ny. Odgry­wa klu­czo­wą rolę w naszym postrze­ga­niu muzy­ki. Bar­wa dźwię­ku wyni­ka ze spo­so­bu, w jaki dźwięk powsta­je i jak roz­wi­ja się w czasie.
Dźwięk, któ­ry sły­szy­my, jest zło­że­niem wie­lu róż­nych tonów, zwa­nych har­mo­nicz­ny­mi, two­rzą­cych razem tzw. wid­mo dźwię­ku. Gdy ude­rza­my kla­wisz for­te­pia­nu, to oprócz fali dźwię­ko­wej o tej pod­sta­wo­wej czę­sto­tli­wo­ści (np. nuta C), two­rzą się w powie­trzu rów­nież fale aku­stycz­ne o wyż­szych czę­sto­tli­wo­ściach, któ­re są wie­lo­krot­no­ścia­mi tej pod­sta­wo­wej czę­sto­tli­wo­ści. Har­mo­nicz­ne tony róż­nią się inten­syw­no­ścią w zależ­no­ści od instru­men­tu, co skut­ku­je róż­ny­mi bar­wa­mi dźwięku.


Gdy stru­na wibru­je, nie tyl­ko drga jako całość w jed­nym tem­pie, ale rów­nież dzie­li się na mniej­sze seg­men­ty, któ­re drga­ją w innym tem­pie. Na przy­kład, stru­na może drgać w cało­ści (two­rząc pod­sta­wo­wy dźwięk), ale jed­no­cze­śnie jej połów­ki mogą drgać dwa razy szyb­ciej, a jej trze­cie czę­ści – trzy razy szyb­ciej, i tak dalej.

Oprócz har­mo­nicz­nych, na bar­wę dźwię­ku wpły­wa tak­że obwied­nia dźwię­ku, czy­li spo­sób, w jaki roz­wi­ja się on w cza­sie. Obwied­nia skła­da się z kil­ku etapów:
atak – jak szyb­ko dźwięk osią­ga swo­ją peł­ną gło­śność po roz­po­czę­ciu. Na przy­kład dźwięk for­te­pia­nu ma szyb­ki atak, pod­czas gdy dźwięk instru­men­tów smycz­ko­wych roz­wi­ja się wolniej.
pod­trzy­ma­nie – czas, przez któ­ry dźwięk utrzy­mu­je pozio­mie okre­ślo­ny poziom gło­śno­ści po fazie ataku.
zani­ka­nie – jak dłu­go dźwięk wyga­sa po tym, jak prze­sta­nie­my go wyda­wać (np. po zwol­nie­niu kla­wi­sza fortepianu).
Te róż­no­rod­ne cechy przy­czy­nia­ją się do nasze­go odbio­ru akustycznego. 

Ten sam dźwięk może wyda­wać się „ostry” lub „łagod­ny”, „jasny” lub „ciem­ny”, w zależ­no­ści od instrumentu:

Bar­wa dźwię­ku for­te­pia­nu jest boga­ta i zło­żo­na, z wyraź­nym ata­kiem i szyb­kim wyci­sza­niem się. For­te­pian cha­rak­te­ry­zu­je się peł­nym brzmie­niem , któ­re jest zarów­no cie­płe, jak i jasne.

Skrzyp­ce mają bar­dziej mięk­ką bar­wę, z wol­niej­szym ata­kiem i deli­kat­nym pod­trzy­ma­niem. Ich brzmie­nie jest lirycz­ne i śpiew­ne, czę­sto koja­rzo­ne z emo­cjo­nal­nym wyrazem.

Bar­wa trąb­ki jest jasna, moc­na i czę­sto ostra, z szyb­kim ata­kiem. Trąb­ka czę­sto przy­cią­ga uwa­gę w orkie­strze swo­im dono­śnym i wyraź­nym brzmieniem.

Bar­wa dźwię­ku jest klu­czo­wym ele­men­tem, któ­ry pozwa­la kom­po­zy­to­rom i wyko­naw­com prze­ka­zy­wać róż­ne emo­cje i nastro­je w muzy­ce. Wybór odpo­wied­nie­go instru­men­tu do okre­ślo­nej melo­dii może rady­kal­nie zmie­nić jej per­cep­cję – ta sama melo­dia może brzmieć trium­fal­nie na trąb­ce, lirycz­nie na skrzyp­cach czy melan­cho­lij­nie na wiolonczeli.

Mate­riał, z któ­re­go wyko­na­ny jest instru­ment, oraz jego kon­struk­cja rów­nież mają zna­cze­nie dla bar­wy dźwię­ku. W instru­men­tach stru­no­wych, takich jak skrzyp­ce czy gita­ra, rodzaj drew­na uży­te­go do budo­wy pudła rezo­nan­so­we­go i strun wpły­wa na jakość i cha­rak­ter dźwię­ku. Stru­ny wyko­na­ne z meta­lu będą brzmia­ły jaśniej i ostrzej niż te wyko­na­ne z nylo­nu, któ­re ofe­ru­ją cie­plej­sze i bar­dziej mięk­kie brzmie­nie. W instru­men­tach dętych, jak trąb­ka czy flet, mate­riał, z któ­re­go wyko­na­ne są rury (mosiądz, sre­bro, drew­no), oraz kon­struk­cja ust­ni­ka i dłu­gość rury rów­nież zna­czą­co wpły­wa­ją na bar­wę dźwię­ku. Drew­nia­ne fle­ty mają bar­dziej cie­płe i mato­we brzmie­nie w porów­na­niu z meta­lo­wy­mi fle­ta­mi, któ­re są jaśniej­sze i bar­dziej przenikliwe.

Tech­ni­ka gry muzy­ka rów­nież ma ogrom­ny wpływ na bar­wę dźwię­ku. Na przy­kład, w instru­men­tach stru­no­wych, spo­sób szar­pa­nia stru­ny siła naci­sku smycz­ka, a tak­że miej­sce, w któ­rym smy­czek doty­ka stru­ny, mogą znacz­nie zmie­nić brzmie­nie. W for­te­pia­nie inten­syw­ność ude­rze­nia w kla­wi­sze i spo­sób wyko­rzy­sta­nia peda­łu pozwa­la­ją na kształ­to­wa­nie bar­wy od sub­tel­nej i deli­kat­nej do moc­nej i dra­ma­tycz­nej.. W instru­men­tach dętych tech­ni­ka zadę­cia i kon­tro­la odde­chu mają klu­czo­wy wpływ na cha­rak­ter dźwię­ku. Muzy­cy mogą uży­wać róż­nych tech­nik arty­ku­la­cyj­nych, takich jak lega­to, stac­ca­to czy vibra­to, aby uzy­skać pożą­da­ny efekt brzmie­nio­wy. Dodat­ko­wo uło­że­nie ust i napię­cie warg (w przy­pad­ku instru­men­tów bla­sza­nych) mogą rów­nież kształ­to­wać bar­wę dźwięku.

Zro­zu­mie­nie bar­wy dźwię­ku poma­ga nam lepiej doce­nić róż­no­rod­ność instru­men­tów oraz sub­tel­no­ści, jakie muzy­cy wpro­wa­dza­ją do swo­ich wyko­nań, two­rząc boga­te, emo­cjo­nal­ne i wie­lo­wy­mia­ro­we doświad­cze­nia muzycz­ne. Jako jeden z naj­bar­dziej zło­żo­nych i subiek­tyw­nych aspek­tów dźwię­ku, bar­wa odgry­wa fun­da­men­tal­ną rolę w muzy­ce. To dzię­ki niej każ­dy instru­ment ma swo­je uni­kal­ne brzmie­nie, któ­re przy­czy­nia się do bogac­twa i róż­no­rod­no­ści muzy­ki, jaką sły­szy­my i kochamy.

dr Mag­da­le­na Andrys
Aka­de­mia Muzycz­na im. I.J. Pade­rew­skie­go w Poznaniu


W następ­nych arty­ku­łach z cyklu Muzy­ka i mate­ma­ty­ka zosta­ną zgłę­bio­ne teo­re­tycz­ne pod­sta­wy muzy­ki, takie jak ska­la pita­go­rej­ska i ska­la 12-tonowa, a tak­że kon­so­nans melo­dycz­ny i har­mo­nicz­ny oraz budo­wa ska­li duro­wej i akor­du durowego.