Тембр
Висота і гучність звуку визначаються, як ми з’ясували, частотою і амплітудою хвилі. Тембр не залежить від цих характеристик. Візьмемо два джерела звуку однакової висоти, щоб зрозуміти, чому вони мають різний тембр.
Першим інструментом буде камертон, що звучить на частоті 440 Гц (це нота ля першої октави), другим — флейта, третім — гітара. Музичними інструментами відтворимо ту ж ноту, на якій звучить камертон. Всі три мають одну висоту, але все таки звучать по-різному, відрізняються тембром. У чому причина? Вся справа в особливостях коливань звукової хвилі. Рух, який здійснює акустична хвиля складних звуків, називається негармоническим коливанням. Хвиля на різних ділянках коливається з різною силою і частотою. Ці додаткові призвуки, які відрізняються по гучності і висоті, називаються обертонами.
Не варто плутати висоту і тембр. Фізика звуку така, що якщо «додати» до основного звуку додаткові, більш високі, отримаємо те, що називається тембром. Він визначається гучністю і кількості обертонів. Частота обертонів кратна частоті найнижчого тону, тобто вона більше в ціле число разів — у 2, 3, 4 і т. д. найнижчий тон називається основним, саме він визначає висоту, а обертони впливають на темброве забарвлення.
Є звуки, взагалі не містять обертонів, наприклад камертон. Якщо зобразити рух його звукової хвилі на графіку, вийде синусоїда. Такі коливання називають гармонічними. Камертон видає тільки основний тон. Подібне звучання часто називають нудним, безбарвним.
Коли в звуці багато високочастотних обертонів, він виходить різким. Низькі обертони надають звучанню м’якість, шовковистість. Кожен музичний інструмент, голос має свій набір обертонів. Саме сукупність основного тону та обертонів надає неповторне звучання, наділяє звук певної тембрового забарвлення.
