В работе рассматриваются вопросы восприятия звуков, определяющего содержание и структурные признаки музыкально-звуковых построений, выразительность звучащей музыки. В качестве основных элементов восприятия музыкальных звуков принимаются: интонационно-высотное, тембровое и динамическое (т. е. восприятие простых и сложных форм движения звуков по высоте, громкости и тембру на оси времени). Анализ звуковых восприятий естественно связан с учетом функционально значимых структурных признаков самих звуков. Сложность структуры музыкальных звуков приводит к тому, что их прямой объективный анализ, особенно относящийся к звукам в движении (а таковы все действительно музыкальные звуки), не создает необходимых предпосылок для надлежащей интерпретации этой структуры и выявления закономерностей их восприятия. Поэтому в работе принят метод анализа через синтез, позволяющий моделировать звуковые объекты со структурами, оптимально отвечающими условиям выявления всех элементов восприятия.
В отличие от многочисленных опытов по синтезу статических звуковых структур, в работе синтезатор рассматривается как музыкальный инструмент с некоторыми предопределенными параметрами звука, позволяющий исследовать звуковые восприятия в их естественном музыкально-психологическом контексте. Предопределение параметров звукового объекта требует известных теоретических предпосылок, которые отрабатываются, в частности, на материалах предшествующих опытов по восприятию звуков. В связи с этим научные и технические основы звукового синтеза и результаты исследования восприятия звуков диалектически обуславливают возможный уровень решения проблемы. Вопросы техники синтеза музыкальных звуков, с учетом специфического их значения, выделены в самостоятельный том. Если основная часть работы может быть отнесена к психологии музыкальных способностей, то часть, связанная с техникой синтеза музыкальных звуков, относится так же к инженерной психологии. Некоторые элементы работы могут быть использованы в педагогической психологии в области музыкального образования, а в смежных науках - применительно к искусствоведению, теории информации и связи. Имеются, кроме того, определенные аспекты, в которых выступает связь закономерностей восприятия музыкальных и речевых звуков. В этой части некоторые результаты работы представляют интерес в решении психологических проблем речи и речевого восприятия.
Диссертация состоит из 2-х томов и приложения.
Том I - "Психологические аспекты восприятия музыкальных звуков" (223 стр., 37 илл., 9 нотных примеров) - заключает в себе теоретическую часть разработки в плане исследования звукоощущений и музыкально-звуковых восприятий. Том содержит предисловие, введение, 9 глав и резюме.
В введении дается краткий анализ работ, выполненных различными школами и авторами по исследуемой проблеме. В качестве основополагающего исследования предсовременного периода рассмотрены главные результаты опытов и теоретические положения работ Гельмгольца, подвергшиеся в последующий период многочисленным дополнениям, уточнениям и в некоторой части - полному пересмотру с позиций новых опытов и теоретических исследований. Показан вклад в эту комплексную проблему со стороны специалистов различных направлений: собственно психологов, психофизиков, музыкальных акустиков, искусствоведов и специалистов других областей знаний.
В главе 1 подвергнуты анализу существующие представления о музыкальных звуках, их структуре, границах, относящихся к их характеристикам понятий. Необходимость такого анализа вытекает из того, что по мере накопления практических и научных представлений о содержании музыкальных звуков, многие ранее сложившиеся понятия и определения оказались недостаточными для правильной характеристики звуков на достигнутом теперь уровне представлений. Термины, которые раньше вполне охватывали то или иное явление, то или иное понятие, по мере научного дифференцирования такого явления или понятия в некоторый момент времени оказывались пригодными только для обобщенного определения, распадающегося на целую группу более детальных определений. В некоторых случаях старые термины вообще потеряли научную определенность и оказались вне той среды, в которой они родились.
Анализируется различие и связь интонационно-высотного и тембрового отражения звукового спектра, рассматривается место и роль в восприятии переходных звуковых процессов. Рассмотрен вопрос о негармонических звуковых структурах и о содержании их восприятия. Определена роль и значение психологического звена в цепи понятий о звуке: от звукового объекта до эстетического представления и переживания.
В главе 2 критически рассмотрены и частично уточнены известные данные по ощущению простых тонов, дан анализ возможной четкости звукоощущений в границах слышимых звуков и анализ возможностей слухового анализатора по отражению спектральных комплексов и возникающих при этом побочных эффектов (интерференция смежных компонентов, субъективные тоны, маскировка). Показана неравнозначность компонентов гармонического спектра в зависимости от смежных интервальных коэффициентов в их действии на слуховой рецептор и определяются границы гармонического анализа звуков слухом. Рассматривается вопрос о содержании слухового образа и его связи с элементами звуковой структуры. Устанавливается различие между элементами звукового ощущения и звукового восприятия.
В главе 3 анализируется интонационно-высотное восприятие гармонического спектра и его ладо-гармонические функции. Дается количественный анализ явлений консонанса и диссонанса. Устанавливается возможный механизм разделения слуховым анализатором высотных и тембровых характеристик звука. Разрабатывается концепция изменения высотного восприятия в зависимости от высоты звуков. Анализируется проекция звукового спектра на рецептор для низких, средних и высоких звуков, на основании чего устанавливается критерий высотного восприятия в каждом из этих регистров. Отдельно рассматривается механизм восприятия самых низких звуков. Дается анализ типичного строения музыкальной ткани по вертикали в функции от структуры и критерия восприятия низких, средних и высоких звуков.
В главе 4 рассматриваются тембровые средства звука, имеющие своим происхождением структурные признаки спектра возбудителя, такие как протяженность, напряженность, отсутствующие или доминирующие гармоники определенных номеров, степень негармоничности обертонового ряда. Критически рассматривается принцип параллельного перемещения спектрально-гармонических признаков структуры звука с его высотой в качестве критерия сохранения тембра в звуковысотном диапазоне и рассматриваются противоречия, возникающие в системах, основанных на таком принципе, между мелодико-гармонической и тембровой характерностью звучания.
Приводятся экспериментальные данные о роли отдельных гармоник для интонационного и тембрового восприятия звука в зависимости от регистра, приводятся данные о необходимом и достаточном составе спектра звука в низком, среднем и высоком регистре для образования в восприятии впечатления высотного единства.
Глава 5 посвящена анализу музыкальных функций формант, как в отношении тембрового восприятия, так и в отношении их влияния на интонационную содержательность звуков. Особое внимание уделено определяющему значению формант для звуковысотного диапазона инструмента и диалектическому противоречию в интонационно-тембровом восприятии звуков в связи с их формантой структурой. Дается количественный анализ соотношения оптимальной тесситуры тембра к частоте его форманты, в частности - па примере фагота.
Содержится сопоставление формантных структур музыкальных и речевых звуков и определены некоторые оптимальные формантные структуры музыкальных звуков. В частности, рассмотрен вопрос о когерентности формантных частот музыкальных звуков, о системах гармонических формант и вопрос об оптимальных параметрах формант при их одиночном и групповом действии.
Рассмотрен вопрос об определяющей роли формант речевых звуков для формирования характеристик слухового анализатора и о статистически достоверной употребительности музыкальных звуков оркестра и фортепиано по диапазону их высоты в связи с этими характеристиками, а так же в случаях, относящихся к оркестровым инструментам с характерной формантной структурой, о статистически достоверной употребительности звуков по диапазону высоты этих инструментов (гобой, скрипка, виолончель).
Глава 6 посвящена анализу звуков в движении в связи с изменением их высоты, громкости и для различных моментов времени. Тембровая характерность звуков рассматривается как статистически воспринимаемое качество в функции высотного, громкостного и временного их движения. Устанавливается соотношение собственно тембровых и штриховых элементов звукового образа и анализируются некоторые критерии выразительности звучания музыкальных инструментов. Рассматриваются типичные формы музыкальных переходных звуковых процессов (начальная, срединная и концевая фазы звучания) и связанные с этим проблемы распознаваемости и выразительности звуков.
Анализируются некоторые музыкально-композиционные приемы, примыкающие, в восприятии, к штриховым признакам звуков музыкальных инструментов. Рассматривается различие содержания и воспринимаемой выразительности многоголосного инструмента и оркестра. Рассматривается различие выразительности мелодических и гармонических инструментов.
Глава 7 содержит анализ ощущения и восприятия вибрато, его роли в интонационном и тембровом восприятии с учетом различных форм вибрато. Детально рассматривается механизм, действия высотного вибрато на слуховой рецептор и анализируется результат этого действия в связи с восприятием высоты, громкости и тембра звука, а так же в связи с эффектами сенсибилизации и адаптации слухового ощущения. Сопоставляется эффективность вибрато по частоте и по амплитуде звука.
Рассматривается связь вибрато, тремоло и трели. В этой же главе рассматриваются закономерности и особенности восприятия звуков с не вполне гармоническими и негармоническими обертонами, а также восприятие звуков музыкальных шумовых инструментов. Устанавливается различие в механизме восприятия звуков с негармоническими обертонами и собственно шумов. Приводятся некоторые сведения по квазигармоническим структурам, в частности - по спектрам звуков фортепиано.
В главе 8 рассмотрены: воспринимаемое взаимодействие звуков как элементов звуковой ткани, относительность консонанса и диссонанса созвучий в связи с тембровой структурой образующих их звуков, тембро-структурные признаки оркестрового целого как основы четкого и содержательного восприятия музыкальной ткани.
Анализируется различие в восприятии отдельных, изолированных звуков и звуков, как элементов мелодического, гармонического и тембрового комплекса. Рассматриваются функции тембров звуков мелодического голоса, гармонического фона и опорного баса. Устанавливается зависимость четкости восприятия созвучий в зависимости от тембровой структуры этих созвучий. Обосновывается желательная степень дифференцирования созвучий по тембрам составляющих их звуков и анализируются возможности такого дифференцирования в группах симфонического оркестра, камерного и эстрадного ансамбля. Дается качественный анализ консонанса в функции спектральных структур звуков.
В главе 9 приводятся некоторые данные по экспериментальной части работы, относящиеся к воплощению рассмотренных в предыдущих главах закономерностей в системе электронного синтеза звука. Приводятся основные характеристики и результаты экспертизы звучаний электронного музыкального инструмента Экводин, работы по которому были начаты автором в 1932 г. и завершились в последние годы созданием одиннадцатой модели ("В-11"). Приводятся некоторые данные по применению Экводина в концертной практике, использованию в составе симфонического оркестра в партиях классических инструментов, и в новых тембрах - в музыке советских композиторов, специально написанной для данного инструмента. В части технического описания материалы этой главы представляют краткое изложение прикладной части исследований в области электронного синтеза музыкальных звуков, которым посвящен II-й том диссертации.
Список литературы, относящейся к материалам первого тома включает 137 работ отечественных и зарубежных авторов.
Том II - "Электронный синтез музыкальных звуков как техническая основа 'исследования их восприятия" (285 стр., 106 илл.) - содержит две части: I--"Элементы синтеза музыкального звука" (главы 1.1 - 1.5) и II - "Техника синтеза музыкального звука и электронные музыкальные инструменты" (главы II.1-II.4).
Глава 1.1 содержит постановку задачи о синтезе и обоснование общей схемы синтезатора музыкальных звуков в форме музыкального инструмента, т. е. аппарата, допускающего, музыкально-исполнительское применение синтезированных звуков и позволяющего таким образом исследовать восприятие музыкальных звуков в их реальной сфере. Определяется состав и последовательность звеньев канала интонированного звука и шумового канала, а также общих элементов.
В главе 1.2 приводится математический анализ спектрального состава колебаний, типичных для электронных схем форм и дается оценка музыкальной содержательности таких спектров. В частности, рассмотрены: синусоидальные колебания и некоторые формы их преобразования в нелинейных системах; пилообразные
колебания и их преобразования; колебания прямоугольно-импульсной формы; составные спектры из компонентов октавного соотношения; составные спектры из компонентов октавно-квинтового соотношения. Приводятся практические электрические схемы для получения колебаний желательного состава спектра.
В главе 1.3 рассматриваются физические параметры формант и формантных систем и схемы для получения формантных эффектов при электронном синтезе музыкальных звуков. Выводятся расчетные определения для оптимальных параметров одиночной форманты и системы двухформантного тембра с различными интервалами формантных частот. На базе двухформантной структуры, имеющей значение элемента формантного множества, анализируется структура гармонических кратных формант.
В ряду некоторых специальных схем рассматривается действие и возможности оригинальной -схемы формантного генератора (релаксатора) и приводятся данные по восприятию "формантной высоты звука", полученные при работе с этой схемой. Дается математический анализ спектральных структур в схеме формантного генератора, а так же в системе нелинейного преобразования (гармонического обогащения) колебательного цикла, получаемого в системе формантного контура.
Глава 1.4 посвящена функциональным и электрическим схемам формирования переходных процессов, относящихся к изменениям звуков по высоте, громкости, тембру и к комплексным переходным процессам. Рассмотрены системы управления плавным переходом по высоте звука, системы автоматической и пальцевой вибрации, формирования амплитудной огибающей, ударного и нажимного управления громкостью и многоканальные системы формирования переходных процессов со сложной спектральной структурой на базе гармонических и шумовых спектров. Рассмотрены схемы автоматической корреляции отдельных параметров звука по диапазону высоты и громкости.
Глава 1.5 является заключением по первой части, в котором дается краткий обзор разработанных в предыдущих главах элементов электронного синтеза звуков.
Глава II.1 представляет собой введение к технике синтеза некоторых конкретных звуковых структур на основе элементов, разработанных в 1-й части. Рассматриваются необходимые и достаточные условия имитации звучаний классических музыкальных инструментов, как звуковых объектов восприятия на базе сложившихся музыкальных представлений и практики.
Глава II.2. Посвящена обоснованию конкретных схем синтеза звуков, относящихся к классическим и народным инструментам (смычковые, духовые амбушюрные, духовые тростьевые, щипковые и ударные на основе гармонических спектров), а также некоторых новых звучаний, совместимых по элементам синтеза с основными звучаниями (имитациями). Обоснование схем синтеза (имитации) звучания классических музыкальных инструментов сопровождается анализом звукообразования и конкретных параметров структуры звуков классических эталонов в функционально важных для восприятия признаках. Анализ и обоснование структур звуков производится по двум этапам: групповые признаки (например, смычковые инструменты в целом) и индивидуальные признаки (соответственно, для приведенного выше примера - скрипка, альт, виолончель, 'контрабас).
При обосновании структур синтеза использованы данные по физическому анализу спектров музыкальных инструментов и другие известные данные. Приводятся осциллограммы синтезированных тембров, позволяющие сопоставить физические признаки синтетических звуков и их эталонов.
В главе П.З в качестве примера суммирования в одной системе синтеза различных звучаний относительно подробно описана функциональная схема электронного музыкального инструмента Экводин (модель "В-11"), содержащая: ведущий генератор, управляемый клавиатурой со средствами плавного перехода по высоте звука и пальцевой и автоматической вибрации, октавные делители частоты для расширения диапазона инструмента (имеющего в целом 7 октав с большой терцией), преобразователь структуры спектра, модулятор для формирования амплитудной огибающей звука, формантный и широкополосный частотные фильтры, корреляторы спектральных и частотных характеристик по высоте звука, частотнозависимый регулятор уровня громкости, усилитель, акустическую (воспроизводящую) систему и ряд вспомогательных элементов (рис. 1). Приведены некоторые музыкально-технические и конструктивные характеристики инструмента Экводин ("В-11"). Приводится критическая оценка научно-технического уровня инструмента, его возможностей для психологических исследований. Кратко излагаются вопросы перспективы развития техники мелодических электронных инструментов.
Глава II.4 представляет эскизный проект создания электронного инструмента типа фортепиано. Рассмотрены важнейшие характеристики классического фортепиано, определяющие его исключительное положение в ряду существующих многоголосых инструментов и рассматриваются средства создания электронного аналога с расширением некоторых звуковых и исполнительских возможностей. Приведен возможный вариант функциональной схемы инструмента и обосновываются некоторые элементы технического решения, вытекающего из приведенной схемы.
Список литературы, относящейся к материалам второго тома, включает 115 работ отечественных и зарубежных авторов.
Приложение (звукозапись, около 25 мин. звучания) содержит примеры синтезированных тембров (скрипка, виолончель, гобой, кларнет, фагот, труба и др. оркестровые инструменты, народные духовые и ударные инструменты, особые звучания), а также некоторые примеры звучания инструментов Экводин в ансамбле, в практических формах музыкального применения.

Рис. 1. Функциональная схема инструмента-синтезатора Экводин В-11.
1-клавиатура с подклавишным механизмом, 2 - регулятор глиссандо с педальным приводом, 3 - задающий генератор, 4 - преобразователь пальцевой (клавишной) вибрации, 5 - генератор автоматического вибрато, 6-7-8 - октавные делители частоты, 9 - преобразователь состава спектра, 10 - коррелятор спектра по высоте звука, 11 - амплитудный модулятор, 12 - подклавишный манипулятор и схема формирования амплитудной огибающей звука, -13 - формантный фильтр. 14 - полосовой фильтр, 15 - регулятор громкости с педальным приводом, 16 - коррелирующий фильтр, 17 - усилитель, 18 - репродуктор.
Исходные положения и принципы исследования
В психологии музыкальных способностей большое место занимают проблемы восприятия самих музыкальных звуков. Конкретные в своей структуре звуки являются элементами материализации музыкальных мыслей, ее вещественным носителем. Чем лучше мы понимаем звуковой материал в его структурном и функциональном значении, тем выше для нас результат восприятия звуков. Как для самой музыки, так и для звуков музыкального значения, осознанная красота является источником несравненно более высокого переживания, чем красота, воспринимаемая вне анализа конструктивных ее элементов, вне ее отношения к другим, связанным с ней явлениям. Понятием звука охватываются и физические явления, и слуховые ощущения и восприятия, и самые высокие формы переживания и сознания. Музыканты, психологи и физики до сих пор не выработали общих критериев для оценки музыкальных звуков, а лишь создали частные определения, каждая группа которых остается непривлекательной и зачастую непонятной для специалистов другого направления. Попытки анализа звукового материала с позиций эстетических наук не привели к необходимо широким понятиям. Столь же мало для понимания воспринимаемого содержания музыкальных звуков дает физический анализ их структуры.
Целостное представление музыкального звука, и в отношении его структуры и в отношении его эстетического содержания, требует синтетического научного подхода. При этом, психологическое звено, в системе: звучащий инструмент - ... - эстетическое сознание, представляется наиболее ёмким по сумме захватываемых явлений и понятий, наиболее существенным для объяснения действия такой системы. Вместе с тем, комплексная разработка вопроса (являющаяся, кстати сказать, все более необходимой во многих областях знаний) приводит к синтезу в сознании исследователя таких понятий, определений и методов познания, которые представлялись раньше совершенно несовместимыми.
Первоначально, данное исследование появилось как составная часть работы по синтезу звуков в электронных музыкальных инструментах. Однако, уже вскоре оно в значительной степени оторвалось от названий утилитарной базы, которая осталась для него средством экспериментальной методики (анализ через синтез), и приобрело последовательно теоретический характер.
Приступая к исследованию автор сначала имел в виду разработать лишь проблему восприятия тембра. В процессе этого исследования, однако, пришлось убедиться, что тембровую характеристику бессмысленно, а в некоторых случаях принципиально невозможно вычленить из общего комплекса характеристик музыкального звука. Попытка отдельной разработки проблемы тембра сводила исследование к статическим звукам. Однако, музыкальные звуки тем и отличаются от статических звуков, обычно исследовавшихся физиками, акустиками и другими естествоиспытателями, что они входят в живую музыкальную ткань и в живое отображение музыкальной идеи, темы, сюжета, что они вызывают эстетическое переживание как сами по себе, так и в своих музыкальных функциях, вызывают образы и представления. Поэтому, исследование законов восприятия музыкальных звуков может быть реально ценным и успешным только тогда, когда оно анализирует восприятие в условиях соответствующих форм применения таких звуков.
Данное исследование по принципу анализа было разбито на три основных этапа или раздела, которые условно можно назвать статикой, кинематикой и динамикой звука. Наиболее, разработанные до настоящего времени вопросы восприятия статических звуков позволяют понять его важнейшие функции для интонации, т. е. составляют обоснование его ладогармонической структуры. Статическая трактовка интонации не вскрывает, правда, зонной природы строя в части художественных норм и принципов интонации, но она необходима как исходная (координирующая) для интерпретации строя и гармонии. В данном исследовании раздел восприятия статических звуков был развернут постольку, поскольку без него было бы невозможно перейти к последующему материалу и поскольку автор считал необходимым уточнить, пли прямо изменить, сложившиеся концепции.
Анализ кинематического восприятия звука, т. е. высотного движения (безотносительно к динамическим вариациям) позволяет дифференцировать интонационные и тембровые функции гармонического спектра и формант, т. е. позволяет внести в понимание процесса восприятия разделение структурных признаков звука при его высотном движении.
Динамическое восприятие звука позволяет проанализировать на оси времени все сложные процессы "внутренней жизни" звука, т. е. определить его музыкально-выразительные функции. К этому разделу примыкает анализ вибрато во всех его формах и анализ звуков с негармоническими обертонами, единство которых по восприятию обусловливается связью структурных элементов на оси времени, а так же анализ восприятия шумов.
Поисковой базой исследования и средством проверки теоретических выводов, как уже было отмечено, послужил электронный синтез звуков. При постановке психологических опытов в области таких тонких и сложных структур, какими являются музыкальные звуки, анализ синтезом представляется наиболее результативным методом, поскольку он позволяет рафинировать опыт от побочных факторов и объективно установить его исходные данные. Существенной характеристикой использованного в работе метода синтеза звуков является то, что этот синтез обеспечивал воспроизведение и восприятие звуков в их реальной музыкальной форме, т. е. в процессе исполнения музыки, с учетом типичного применения звуков того или иного тембра, регистра и, в возможной степени, с соблюдением характерных штриховых приемов.
Развернутое теоретическое и экспериментальное обоснование принципов электронного синтеза музыкальных звуков имеет своим фундаментом физико-математический комплекс знаний и входит в данную работу как раздел инженерной психологии. Оценивая эту часть работы можно сделать вывод о том, что в инженерной психологии технические задачи не могут быть только внешними, если речь идет о решении психологических проблем, как таковых. При решении задач, относящихся к технике электронного синтеза музыкальных звуковых структур, было необходимо привлечь так же относительно большой материал из области инструментоведения, оркестровки и психологии музыкального творчества. В связи с этим можно полегать, что выводы данной работы обоснованы с существенно различных позиций.
Основные выводы по теоретической части работы
1. Не представляется возможным установить простую связь реальных звуковых колебаний с их воспринимаемым содержанием: уже на рецепторном уровне слуховая проекция спектральных компонентов обнаруживает ограничения и искажения, связанные как с наличием определенных границ ощущения, так и с различной
детальностью ощущений в этих рамках. Важнейшими характеристиками периферического отдела слухового анализатора, относящимися к ощущению простых тонов, но вместе с тем в значительной мере определяющими музыкально-звуковые восприятия являются: кривые равной громкости тонов различных частот, кривая разностного порога различения высоты тона в функции частоты, некоторые специальные характеристики, позволяющие оценить увеличение детальности тоновых ощущений в зоне частот от 400 до 1000 гц и в зоне от 3 до 5 кгц, кривые маскировки тонов, а так же характеристики, относящиеся к эффекту субъективных тонов.
Слуховой анализатор сформировался на звуках, имеющих жизненно необходимое значение и, в частности, во взаимодействии с речевым аппаратом. Музыкально-звуковой материал воспринимается оптимально, если структура музыкальных звуков в известной мере адекватна структуре типичных природных звуков и звуков речи. В связи с этим музыкальным звукам свойственна известная образность, реалистичность и выразительность, не вытекающая из их специфически музыкальной (интонационной) содержательности. Имеется существенное различие между элементом ощущения, возникающего под действием физического элемента звука - компонента спектра! и элементом восприятия, каковым является характерное конструктивное соединение элементарных ощущений, имеющее в психологическом отношении адекватный критерий узнаваемости, определенности и в некоторых пределах допускающий суперпозицию на другие такие же элементы, или, наоборот, абстракцию в представлении или в восприятии более сложного комплекса.
Дифференцирующая (разрешающая) способность рецептора для спектральных компонентов вообще говоря ограничена. Поэтому, комплексы тонов спектра часто выступают в форме элементов звукового образа не только за счет психологического синтеза, но и просто за счет слитного ощущения, и спектральные компоненты во многих случаях можно рассматривать в качестве элементов, образующих некоторую тембровую среду. Среда эта не воспринимается в своей внутренней структуре, а проявляется только как материал или носитель звукового образа (определяющегося формантными и динамическими характеристиками). В случае отражения рецептором гармонического спектра, локализация тоновых ощущений падает с повышением порядкового номера гармоник, поскольку интервальные коэффициенты между гармониками уменьшаются в том же направлении. В связи с этим в проекции гармонического спектра на слуховой рецептор можно различить зону вполне дифференцированных тоновых ощущений, относящихся, приблизительно, к первым восьми гармоникам, которую можно назвать основной интонационной зоной, промежуточную зону, где тоновые ощущения не вполне дифференцированы и зону слитного ощущения гармоник высоких номеров, в которой ощущение гармонического спектра адекватно шумовому. Эта последняя зона очевидно не может служить источником специфических (интонационно-ладовых) признаков звука, но она является носителем образных признаков его и таких характеристик тембра, как светлота, звонкость и "серебристость". (Рис. 2).

Рис. 2. Снижение локальности тоновых ощущений на рецепторе по мере уменьшения интервального коэффициента гармоник.
2. Основные особенности высотного восприятия музыкальных звуков определяются специфической структурой их спектров, имеющей в своей наиболее характерной форме гармоническую конструкцию. Такая структура в случае воздействия на слуховой рецептор двух или нескольких звуков, создает условия для когерентной корреляции слуховым анализатором высоты этих звуков при некоторых соотношениях их частот. Эти соотношения определяются как консонантные в отличие от всех других (диссонантных) соотношений, при. которых такая корреляция отсутствует. Высотная корреляция не обязательно проявляется при одновременном воздействии звуков на анализатор. Механизм кратковременной памяти позволяет осуществить такую корреляцию для последовательности звуков, образующих мелодическую линию и притом так, что коррелируются не просто смежные звуки, но их совокупность в системе лада или тональности. Таким образом характерным признаком восприятия консонансов в их специфическом музыкальном значении является соотнесение в системе лада (групповое восприятие с подведением под понятие системы).
Важным объективным фактором подкрепления кратковременной памяти при восприятии созвучий является реверберация помещения. Оптимум реверберации концертного зала отражает, в частности, комфортность восприятия ладогармонических соотношений.
Как правило, консонанс образуется не на одной паре, а на ряде совпадений гармоник, что поясняет роль многокомпонентного спектра в создании условий для полноценного слухового анализа и фиксации консонанса. Когерентная корреляция фиксируется слухом для таких частотных интервалов, при которых на рецепторе образуются совпадающие точки возбуждения от различных по номерам обертонов двух и более звуков (рис. 3). В частном случае унисона на рецепторе образуется цепь совпадений точек возбуждения одноименных гармоник. В общем случае каждая n-ная гармоника одного спектра в ощущении совпадает с m-мой гармоникой

Рис. 3. Схемы совпадения гармоник двух спектров в консонансах.
второго спектра. Поэтому, консонантность можно объективно (количественно) определить как долю спектральных компонентов в совпадениях к общему количеству компонентов обоих спектров, воздействующих на рецептор, т. е. как
Кс = m+n
2mn
Коэффициент совпадений имеет, властности, следующие значения для некоторых интервалов (в порядке падающей консонантности):
прима - 1,000 б. секста - 0,267
октава - 0,750 б. терция - 0,224
квинта - 0,416 б. секунда - 0,118
кварта - 0,292 б. септима - 0,096
Диссонантность несовершенных консонансов, как показал еще Гельмгольц, обостряется эффектом биений некогерентных гармоник.
Указанная выше "физическая" консонантность представляет однозначную объективную характеристику, которая только приблизительно коррелирует с субъективно отраженным явлением. Воспринимаемая консонантность зависит в довольно широких пределах от прямых и косвенных условий восприятия: способности и навыков музыкального слуха, музыкально-семантического значения интервала, динамической структуры звуковысотного построения и связанного с этим "тяготения" и последовательного контраста (например, терция после секунды, или терция после октавы) и т. д. и т. п. Оценка консонанса и диссонанса изолированных интервалов, или их кратких последовательностей вне музыкально-психологического контекста, низводит восприятие данного явления до уровня ощущения.
3. Гармонический ряд не воспринимается слухом как набор отдельных тонов, а только как звуковысотная единица. Изучение проекции гармонического спектра на поле звуковых ощущений, в масштабе, достоверном по ощущению, позволяет уяснить важные детали восприятия высоты звука по регистрам. Положение первой
гармоники низких звуков на частотном поле рецептора не имеет ясно ориентирующих признаков и не четко дифференцировано для звуков различной высоты. Однако, в этом регистре на рецепторе характерно меняется плотность гармонического растра. Поэтому восприятие высоты здесь основывается на оценке относительной плотности возбуждения рецептора (рис. 4).

Рис. 4. Внизу: Положение основных формант гласных и проекции гармонических спектров звуков различной высоты на рецепторе в масштабе равной плотности частотных ощущений. Выше: Статистически достоверное относительное распределение употребительности звуков по музыкальному диапазону П-данные автора) и относительный порог различимости высоты тонов в масштабе музыкальной высоты звуков (2 - по Шоуэру, Биддульфу и др.). Там же -типичное положение баса, гармонии и мелодии в музыкальной ткани.
Для среднего и, особенно, верхнего регистра первая гармоника не только находится в области четкого ощущения, но и приобретает особую функцию - линии раздела возбужденной (в области обертонов) и невозбужденной частей рецептора, дающее ей права на функцию основного тона. В среднем регистре на рецепторе наиболее четко дифференцируются точки возбуждения от гармоник интонационно важного значения (с 1 по 8-ю), что определяет наибольшую употребительность этого регистра для относительно плотных музыкально-звуковых построений. Более высокие гармоники звуков среднего регистра, ввиду прогрессивного уменьшения их смежных интервальных коэффициентов, рецептором дифференцируются слабо и выступают в форме звуковой среды тембровых признаков (по огибающей спектра).
На низких звуках уплотненное положение гармоник на рецепторе обуславливает их интерференцию с образованием пульсирующего ощущения на основной частоте, что и определяет критерий их высотного восприятия. Этим же объясняется, что мы ясно слышим очень низкие звуки сложного состава (например частоты 30-20 и даже 15 гц) в то время как ощущение простых тонов на таких частотах является не четким по интонации и требует высокой интенсивности стимула. Интонационная содержательность низких звуков часто повышается путем их октавных добавлений, имеющих менее плотную структуру, а в части интонационно важных связей - ближе расположенных к вышележащим голосам музыкального целого. Октавные добавления не лишая басовый комплекс его специфической глубины принимают на себя его интонационную функцию.
Особенности восприятия звуков различных регистров по высоте предопределяют важнейшие признаки типичного построения музыкальной ткани по вертикали (опорный бас, гармоническая середина, мелодия) (рис. 5). Наиболее плотное расположение голосов

Рис. 5. Пример типичного строения музыкальной ткани
(Ф. Мендельсон. Концерт для скрипки с оркестром. Часть I).

(аккордов) возможно в среднем регистре (малая, первая, частично- вторая октавы), в котором звуки наиболее свободно вмещаются своими интонационно-важными гармониками. Примечательно, что эта область слышимых частот отражает и наиболее дифференцированные навыки анализа гласных речевых звуков (по формантам). Статистический анализ употребительности музыкальных звуков по произведениям различных жанров и форм показывает, что в области малой, первой и первой половины второй октавы сосредотачивается около 2/з всех звуков (по йотированной длительности) и только '/з приходится на остальные 5 октав музыкального диапазона. Музыкальный звуковысотный диапазон является в своих границах и основных признаках производным (структурно обусловленным) от формант гласных речевых звуков (рис. 4).
Осознание роли гармонического спектра, как носителя интонационного качества звука, является чрезвычайно важным. Обычно подразумевают, что спектр музыкального звука заключает в себе главным образом (или единственно) одно качество - тембр. В действительности же музыкальное восприятие гармонического спектра четко распадается на два признака, относящихся к двум различным его функциям: музыкально-выразительной, т. е. - интонационной, и образно-выразительной, т. е. тембровой. В этом - коренное отличие музыкальных звуков от шумов, для которых темброво-высотное восприятие не дифференцируется. Необходимая и достаточная протяженность гармонического спектра в качестве носителя высотного и тембрового качества звука может значительно различаться. Носителем тембрового содержания музыкальных звуков, особенно в низком регистре может быть 30-50 и даже более компонентов, в то время как интонационное его содержание в интервалах средней консонантности может определяться всего тремя-четырьмя гармониками. Чрезмерное выделение тембрового признака приводит к потере его интонационной ясности и, наоборот, требование интонационной ясности и содержательности музыкальных звуков приводит к ряду ограничений в отношении их тембровой структуры. Таким образом, тембро-высотное единство музыкальных звуков в своей основе диалектично.
4. Тембровые признаку звуков слагаются главным образом из характеристик, имеющих своим происхождением свойства возбудителей звука (например: система смычка-струна, амбушюр, голосовые связки и т. п.) и характеристик промежуточных элементов и звукоизлучателей, образующих форманты и определяющих граничные частоты излучения.
Основными исходными характеристиками возбудителей звука для тембрового восприятия являются: протяженность и напряженность спектра, наличие "провалов" обертонов определенных номеров (например, нечетность гармонического ряда у кларнета) -т.е. негативных гармонических ассоциаций, наличие усиленных обертонов определенных номеров, а также степень гармоничности обертонового ряда. Протяженность спектра, т. е. ширина частотной полосы, занимаемой его значимыми для ощущения компонентами, определяет светлотные признаки тембра ("серебристость", "резкость" и т. п.). Напряженность спектра, т. е. относительная интенсивность обертоновых компонентов в пределах значимой протяженности, значительно влияет на его интонационную содержательность: если наибольшей интенсивностью, обладают гармоники интонационной зоны, то звуки представляются наиболее музыкальными в отношении интонационной ясности (активности). Протяженность и напряженность являются существенно разными признаками спектральной структуры; так могут быть спектры с малой напряженностью, но большой протяженностью (резкие, интонационно пассивные звуки) и спектры высокой напряженности, но малой протяженности (относительно мягкие, "полные" и интонационно активные звуки). Октавное дублирование представляет собой средство повышения светлоты тембра без потери интонационной ясности звуков. Доминирующие гармоники неоктавных отношений (например, выделенный комплекс дуодецимы), часто используемые в синтетических тембрах органов, по существу приводят к смешению собственно тембрового и высотного восприятия. Строго параллельное перемещение тембровых определителей с высотой законно приводит к впечатлению исполнения музыки в параллельных интервалах, которое будучи непрерывным и автоматическим вступает в противоречие с гармоническим и тоническим образом произведения, нарушая ладовые функции звукоряда. Особым признаком структуры звуков является степень гармоничности их обертонов.
5. Восприятие образного содержания музыкальных звуков основывается на навыках, выработанных слухом на реалистическом звукоощущении и на звуках речи. В значительной мере восприятие образного содержания звуков основывается на формантных признаках структуры, для которых гармонический спектр играет роль носителя, или звуковой среды восприятия.
Расчленение тембровых и интонационных элементов восприятия музыкальных звуков происходит в высотном движении звука. Высотное движение звука приводит к статистически достоверному восприятию формантной огибающей спектра. На статическом спектре, особенно - в его разреженной интонационной зоне, формантная огибающая воспринимается мозаично, с потерей многих деталей. Это положение является определяющим для различия восприятия музыкальных (интонированных) звуков и речевых звуков с частично или полностью шумовым спектром. Если в звучании музыкальных инструментов и при пении доминирует интонационное восприятие, то в разговорной речи интонация подчинена формант-ному содержанию. Речевая интонация неслучайно "неправильна" в музыкальном смысле и неслучайно голоса хриплые, скрипучие и надтреснутые имеют более высокую артикуляцию. В значении подвозбуждения формант гласных звуков негармоническим спектром легко убедиться на опыте шопотовой речи. В звуках речи интонация, поскольку она существует, воспринимается слухом не сама по себе, а главным образом как элемент эмоциональной трактовки, а специфически фонетическое восприятие относится к опознаванию распределения энергии в спектре.
Для музыкальных звуков формантная характеристика распознаваемая слухом постольку, поскольку проекция гармонического спектра на формантную характеристику приводит к "слышимости" последней. Для относительно высоких звуков все свойства звукоизлучателя, которые характеризуются частотами, расположенными ниже частоты первой гармоники спектра, остаются неопознаваемыми для слуха. Поэтому, полное представление формантной структуры музыкального тембра образуется только статистически при движении звуков по высоте в полном диапазоне инструмента (рис. 6). Воспринимаемая реалистичность звучания музыкальных инструментов, позволяющая говорить о естественности их звуков, в значительной мере обусловлена расположением формант музыкальных инструментов в тех же диапазонах, что и для звуков речи, хотя

Рис. 6. Отражение формант на гармонических и шумовом спектрах.

формантная структура инструментов имеет свои специфические признаки. Наиболее ярко адекватность формант инструментальных и гласных звуков проявляется по восприятию, у деревянных духовых (гобой, английский рожок, фагот).
В большинстве случаев слуховой анализатор оказывается неспособным непосредственно определить тождество источника звукоизлучения при различных условиях его возбуждения: для слушателя, не имеющего соответствующего опыта, звучание струнных в "арко", "пиццикато" и "коль леньо" - звучание совершенно различных инструментов, а звук постукивания по деке не дает никаких представлений о тембре в певучем возбуждении смычком.
6. Многие признаки структуры звуков, относящиеся обычно к тембровым, в действительности играют большую роль в интонационном восприятии. Форманты повышают интонационное качество звука, когда в них попадают гармоники интонационной зоны, и понижают его, когда в них попадают гармоники неинтонационного значения. Поэтому, диапазон наибольшей выразительности инструмента по интонационному и тембровому признаку определенно связаны с формантой. Интонационно и темброво-оптимальные тесситуры опосредствованы через частоту форманты (через "центр частотной тяжести" формантной системы). Связь оптимального звуковысотного диапазона инструмента с частотой форманты может быть выражена количественно с доведением до расчетных соотношений. Как показано в работе, для форманты с частотой fф наиболее высокий звук удовлетворительного интонационного содержания будет иметь основную частоту fB=1/v2 fф, а наиболее низкий звук fн=1/8fф.
Таким образом, диапазон оптимального звучания одноформантного тембра ограничен двумя октавами с квинтой. Принимая, например частоту форманты фагота 500 гц, из вышеприведенных (соотношений легко определить, что диапазон его оптимальной звучности заключен в пределах от 62 до 350 гц, т. е. от H1 до f1 (пример, рис. 7). Этот вывод хорошо сходится с данными практики

Рис. 7. Определение высотного диапазона интонационно содержательного тембра по форманте и пример использования оптимальной тесситуры фагота (Н. Р.-Корсаков "Золотой петушок").

(и курса) инструментовки. Для более сложных (многоформантных) тембровых систем будут иметь место более сложные соотношения, из которых следует, что для таких систем звуковысотный диапазон инструмента, вообще говоря, расширяется.
Детали формантных характеристик музыкальных инструментов оказывают существенное влияние на реальную ширину их употребительного звуковысотного диапазона и непосредственно на тембровое восприятие.
7. Важным признаком формант многих музыкальных инструментов, в отличие от речевых формант, является когерентность их частот. Восприятие кратно-гармонической ассоциации ("аккорда") формант значительно повышает музыкальность тембра и заменяет частотный критерий ощущения формант более тонким и четким критерием восприятия формантной высоты. Поскольку форматная высота образуется на основе гармоник основного звукоряда, она оказывается уложенной в основную высоту звука и не противоречит интонационному восприятию. Иначе говоря, формантно-гармоническая ассоциация является частной ассоциацией гармоник спектра по высотному признаку. "Оберформанты" не ощущаются самостоятельно, а лишь ассимилируются в высотном восприятии нижайшей форманты. Психологический механизм этого явления по существу соответствует механизму восприятия сложного гармонического звука, когда воспринимается не рассеянная сумма тонов, а единство, характеризующееся общим высотным качеством. Так же, как обертоны образуют гармоническое подкрепление высоты первого тона, оберформанты гармонического ряда частот создают подкрепление высоты основного тона форманты.
Подобно тому, как восприятие аккорда из сложных звуков при кажущейся нагроможденности объективной спектральной структуры приводит к более ясному восприятию высотных компонентов, чем при восприятии аккорда простых тонов, "аккорд" форматных ассоциаций в восприятии представляется более ясным и образным, чем "аккорд" одиночных формант. Этим объясняется тот факт, что такие структуры, как звуки виолончели и скрипки, при предельной четкости по восприятию совершенно ненаглядно отражаются спектральными характеристиками объективного анализа. Сложная геометрия дек при волокнистой (анизотропной) структуре их материала создает условия для суммы сложных (волновых) резонансов, обусловливающих огибающую амплитуд спектра, отличающуюся внешней хаотичностью, в то же время, в действительности, именно в этом случае слуховой анализатор воспринимает изысканно стройную систему кратных формант.
Четкость формантного эффекта гармонической ассоциации позволяет распространить его на область низких звуков, где непосредственное ощущение одиночной форманты неэффективно или просто невозможно. Так, например, для звуков контроктавы (33- 66 гц) одиночная форманта с частотой 100-150 гц не может дать четкого тембрового ощущения, в то время как формантная ассоциация с такой основной частотой вполне воспринимаема за счет гармонических оберформант, попадающих в область четких формантных ощущений.
Кратно-формантные системы решают так же вопрос о сочетании формантного и светлотного признака тембра. Концентрация энергии спектра в зоне одиночного резонанса приводит к уменьшению энергии в области его высших частотных компонентов, что придает тембру глуховатый и тусклый характер. При формировании спектра формантной ассоциацией его эффективная протяженность и напряженность не только не уменьшаются, но могут и увеличиться и то, что система одиночного резонанса была бы лишь вуалью из высших компонентов, здесь будет средой подкрепления форматного эффекта. Кроме того, локализация высших частот спектра в дискретных формантных зонах ослабляет шумовой признак восприятия этого участка спектра, т. е. повышает и его интонационное качество без потери светлотного признака.
В тростевых инструментах сложные колебания трости создают эффект эквивалентный эффекту кратно-гармонических формант.
8.Когда мы слушаем известный музыкальный инструмент или голос, его характерность представляется нам вполне определенным единством, отличительным качеством, действующим при самых разных условиях. В действительности же спектральное содержание звука для различных моментов высоты, громкости и времени является весьма различным. Представление тембрового качества и выразительных средств образуется статистически и основывается на более или менее длительном восприятии, слуховом опыте, относящемуся к данному инструменту или голосу. Существует сложная цепь градаций между восприятием статических музыкальных звуков их динамическим восприятием. Взаимосвязь тембра с высотным и громкостным движением, с деталями интонации и штриховыми элементами является весьма характерной для индивидуальности звукового образа того или иного инструмента.
На временной оси происходит совмещение интонационной, громкостной и тембровой линии в тонких и быстро проходящих процессах. Этот комплекс часто воспринимается нерасчлененно, а по скорости течения (изменения) не расчленяется и объективно. В отличие от формантных и некоторых других признаков тембра, переходные процессы не представляют стабильной характеристики и по содержанию зависимы от исполнительских приемов, что и обуславливает их экспрессивную функцию.
Важнейшими типами переходных процессов для музыкальных звуков являются: начало звука, затухание, окончание звука (концевое затухание), переход от звука к звуку, вибрато и тремоло.
9.Обычно проявляется склонность относить все переходные процессы в музыкальных звуках по восприятию к категории тембровых признаков. Однако, в сущности переходные процессы обязаны своим происхождением в большинстве случаев высотному и громкостному движению, которые чаще всего характеризуются относительно простыми параметрами скорости перехода от одной высоты звука к другой, или от одного уровня энергии звука (в частности - нулевого) к другому. Чисто тембровые, т. е. спектральные признаки переходного процесса являются почти всегда производными и вытекают из реакции резонансных элементов системы инструмента на амплитудной фронт спектра, или на скачок по частоте, имеют, обычно, весьма сложную по объективным признакам форму. Дело именно в этом, а не в том, что переходные процессы в музыкальных звуках имеют какое-то автономное происхождение и влияние на восприятие. Сложность признаков переходной структуры звука не может быть осмыслена по самим этим признакам, а только по причинам их образующим.
По музыкально-психологическому значению процесс возникновения звука, так же как и переход от одного звука к другому, существенно отличается от процесса окончания звука тем, что он несет важную ритмическую функцию. Окончание звука служит средством ритмического акцента только в порядке исключения. Музыкальные звуки скорее "исчезают", чем прекращаются, подготавливая звуковую среду к появлению нового звука, возникновение которого имеет почти всегда функционально-активный характер, заключая в себе, одновременно, и высотное и ритмическое значение. Такое положение не является следствием надуманной условности, а вытекает из навыков естественного восприятия. Большинство природных звуков- ударного происхождения, а момент возникновения звуков - важный для организма источник информации об изменении окружающей среды.
Начальные процессы музыкальных звуков часто имеют существенную дозу шумового компонента, что повышает его опознавательную содержательность и ритмическую действенность, но приводит к известной потере интонационной чистоты, тем более ощутительной, чем короче звук. Приходится 'отметить, что для музыкальных звуков почти всякая характерность достигается ценой понижения интонационного содержания, или даже его подменой на некоторый момент времени теми или иными реалистическими признаками звучания.
Никакой устойчивый признак переходного процесса не пригоден для характеристики выразительных музыкальных звуков. Для подлинно музыкальных звуков штриховые характеристики представляют собой проявление исполнительского воздействия на звук. Поэтому, если при объективном анализе тембровых признаков музыкального инструмента определение жестких параметров структуры звука правомерно, то попытки представить в жестких параметрах штриховые признаки звучания несостоятельны.
10. К особым видам переходных процессов относятся вибрато и звучание с негармоническими компонентами.
Явление вибрато и его восприятие занимают промежуточное положение между явлениями и восприятиями, относящимися к статическим и переходным процессам. Промежуточное положение вибрато определяется в частности тем, что оно классифицируется не по временному признаку, а по принадлежности к вариации статического параметра: различают вибрато высотное, громкоcтное, тембровое (и смешанное, по тем же параметрам). Особое значение по музыкальному восприятию имеет высотное (частотное) вибрато.
В отличие от возбуждения слухового анализатора устойчивыми тонами, при котором имеет место эффект адаптации, при возбуждении вибрирующими тонами, последние глиссандируют на частотной оси рецептора возбуждая отдельные нервные окончания возвратно-поступательным движением, так что в течение периода вибрато активная фаза возбуждения для каждого нервного окончания чередуется с пассивной фазой, обеспечивающей восстановление чувствительности, а в определенном режиме по интенсивности и частоте вибрато - сенсибилизацию ощущения. При этом, зоны возбуждения на рецепторе от отдельных тонов расширяются пропорционально девиации их частоты, что приводит к повышению уровня ощущения, особенно (относительно более заметно) - в области разреженных гармоник интонационной зоны.
Вибрато и высотное движение во всех других формах, приводит к частичному повышению детальности формантной проекции, особенно там, где узкие пики частотной характеристики излучателя не полностью прорабатываются на дискретном спектре. Таким образом, высотное вибрато приводит к переходу качества ощущения, как в его интонационных, так и в тембровых признаках, на более высокий уровень.
11.В музыкальной практике имеют применение источники звука с неточной или вовсе неопределенной интонацией. Принципиальное различие негармонических и шумовых источников звука состоит в том, что шумы, т. е. источники непрерывного спектра с неустойчивыми компонентами, могут создавать ощущение слитности неопределенно долгое время, тогда как воспринимаемое единство негармонических частотно устойчивых компонентов образуется только при наличии некоторой временной связи - единства удар ног о возбуждения и совместного затухания, без которой комплекс спектра в восприятии может распадаться на отдельные тоны. Склонность негармонических структур к диссоциации по восприятию тем больше, чем малочисленнее составляющие их тоны и чем более широкое расположение они имеют. Уплотнение негармонических компонентов объективно и по восприятию приближает их к шумам.
Относительно небольшая, но существенная для восприятия, негармоничность спектра свойственна звукам фортепиано. Негармоничность спектра фортепиано, в отличие от спектров других ударных (неструнных) инструментов, практически не нарушает интонационного восприятия, т. к. отступление от гармонических соотношений обертонов прогрессивно возрастает с повышением номера обертона, но в целом в интонационной зоне незначительно. Вместе с тем, негармоничность спектра фортепиано (некоторая "колокольность" его тембра) способствует выделению его звучания слухом в ансамбле с другими инструментами. Последнее имеет чрезвычайное значение для такой формы музыки, как концерт для фортепиано с оркестром.
Структуры негармонических единств в высшей степени разнообразны, особенно с учётом соединения во многих случаях негармонических обертонов с шумовыми компонентами (колокола, гонг, ксилофон, тарелки, треугольник и т. п.).
12.В музыкально-звуковой среде восприятия отдельных звуков взаимно зависимо и соподчинено. Имеется много частных возможностей и условий, особенно - в оркестре, для тембровой интерпретации той или иной композиции, как в ее целом, так и в вертикальном строении (бас, гармония, мелодия). Воспринимаемое содержание аккордов по степени дифференцированное составляющих их звуков, эффективной консонантное и диссонантности находится в существенной зависимости от структуры звуков. В полном соответствии с практикой инструментовки, имеется возможность влиять на воспринимаемое качество созвучий (вообще тех или иных звуковых явлений), имеющих в нашем представлении типичную форму, за счет перестройки конкретных элементов объективной структуры.
В распределении тембров гармонического сопровождения следует различать их внутреннею связь и общее отношение к главному мелодическому голосу. Известное различие тембров, составляющих аккорд, делает для слухового анализатора более доступным распознавание его структуры. Определенная степень необходимого единства при достаточной четкости различения составляющих звуков является характерной особенностью применения тембров в оркестровой гармонии. Эта особенность отличает тембровую разнородность гармонии от разнородности тембров, допустимой в полифонии, или от тембрового противопоставления мелодического голоса гармоническому целому.
Штриховые элементы звучания наряду с индивидуальными тембровыми признаками, значительно способствуют дифференцированному восприятию оркестрового целого.
По всем вопросам теоретической части работы имеется много частных, довольно существенных для теории и практики деталей, изложение которых выходит за рамки автореферата.
Методика и результаты экспериментальной части исследования.
1. Основным методом исследования в данной работе был анализ через синтез. Технической базой работы явился электронный музыкальный инструмент, позволяющий синтезировать звуки с определенными, наперед заданными объективными характеристиками и использовать их в необходимом музыкально-психологическом плане.
2. При синтезе звуков в качестве элементов синтезируемый структуры принималась не физическая единица (простой тон), а элементы психологического значения (восприятия). К элементам такого рода в первую очередь относятся:
а)структуры спектров возбудителей колебаний с тем или иным характерным распределением энергии по гармоническим составляющим, включая средства корреляции спектральных характеристик с высотой звука;
б)формантные структуры, особенно - частотные соотношения формант, соотношение к диапазону высоты звуков данного тембра,
в)ограничители полосы воспроизводимых частот (полосовые фильтры), включая средства корреляции полосы частотного воспроизведения от текущей высоты звука;
г)системы формирования плавного исполнительски управляемого перехода по высоте и вибрато. Для вибрато использовались две существенно различные системы: система с генератором подтональной частоты, т. е. система автоматического действия (но с возможностью регулирования частоты и интенсивности) и система преобразования вибрации пальцев на клавиатуре в напряжение модуляции (девиации) для генератора звуковой частоты, т. е.система гибкой исполнительной вибрации, адекватной вибрации на смычковых инструментах;
д)исполнительски контролируемые системы формирования амплитудной огибающей звуков (начальной, срединной, концевой фазы) и средства вариации громкости звука, включая средства корреляции полосы воспроизводимых частот от уровня громкости;
е) система формирования сложных переходных процессов, характеризующихся разновременной, но совместной эволюцией интенсивности частотных спектральных комплексов, входящих в общий спектральный комплекс звука (гармонические и шумовые компоненты).
Применение указанных выше элементов потребовало обоснования, расчёта и технической разработки соответствующих электронных схем, которые затем были включены в общую систему в качестве ее функциональных единиц (рис. 1).
В работе зафиксированы все объективные характеристики разработанных схем, необходимые для их воспроизведения в последующих исследованиях. При отработке некоторых функциональных блоков представилась возможность исследовать некоторые частные характеристики восприятия звуков.
3. При проработке систем формирования спектра получен материал, характеризующий восприятие высотного единства гармоник в случае ограниченного числа компонентов, а так же по восприятию спектров формально бесконечного ряда на основе некоторых типичных для электронных источников колебательных циклов (волновых форм). Определенно установлено, что минимум гармонических компонентов, необходимый для стимуляции восприятия интонационно содержательного единства, зависит от регистра звука. В диапазоне низких звуков (fi = 50-100) на всех уровнях громкости наличие объективной первой гармоники совершенно необязательно. Соединение частоты 100 гц относительной интенсивности 1,0 с частотой 150 гц, относительной интенсивности 0,15-0,5 создает четкое ощущение основного тона (50 гц) и полноты звука, значительно более совершенное, чем сам тон 50 гц пли его соединение с октавным призвуком (100 гц). Если к тону 100 гц подмешивать с постепенным увеличением интенсивности тон 150 гц, то воспринимаемая высота звука неуловимо транспортируется на октаву вниз. Примечательно, что тоны 100 гц и 150 гц равной интенсивности ощущаются раздельно (как двузвучие - квинта). Этот результат, как показали дальнейшие исследования в более высоких регистрах, является отражением общей закономерности восприятия спектров
ограниченной протяженности, которые не образуют высотного единства в том случае, когда спектральный ряд обрывается на компоненте высокой интенсивности, а не спадает относительно плавно. Периферический характер воспроизведения слуховым анализатором основного тона, при действии смежных гармонически коррелированных тонов, подтверждается в данных опытах тем фактом, что при подаче тонов 100 гц и 150 гц раздельно в правое и левое ухо, их слияние в один звук не образуется ни при каких соотношениях и уровнях громкости компонентов.
По мере повышения регистра, синтез интонационно-содержательных звуков требует прогрессивно увеличивающего количества компонентов с одновременным повышением роли объективного основного тона. В высоком регистре преобладающее значение имеет первая гармоника. В общем, опыт показывает, что восприятия структурных особенностей в каком либо одном регистре практически нельзя переносить в другой регистр. Опыт подкрепляет теоретический вывод о том, что емкость для компонентов гармонического спектра, а так же разрешающая способность слухового анализатора по регистрам весьма различна.
Опыт определения закономерностей восприятия высотного единства и интонационной содержательности спектров из ограниченного числа компонентов хорошо согласуется с адекватным опытом на спектрах большой протяженности, при использовании необходимых для этого исходных волновых форм.
4. По данным математического, физического и музыкально-психологического анализа следует, что среди различных форм волн, генерируемых электронными источниками звуковых частот, особый интерес в музыкальном и техническом отношении представляют колебания импульсно-прямоугольной формы, известные в физике электрических колебаний под весьма условным названием меандра. Эти колебания объективно характеризуются наличием активной фазы (импульса с плоской вершиной и бесконечно малой длительностью прямого и обратного фронта) с длительностью т от периода повторения Т. Такая простая характеристика позволяет легко воспроизводить колебания по заданным условиям. Спектр таких колебаний выражается рядом: отличающимся наличием провалов на гармониках кратных 1/т. Спектр такого вида соответствует спектру струны, возбужденной смычком на 1/т ее рабочей длины, что находит свое отражение в адекватности слухового восприятия таких колебаний тембрам струнных инструментов. Найдена функция относительной длительности импульса для различной высоты музыкальных звуков т(Н), при которой синтетический тембр оптимально соответствует струнному. В диапазоне от начала контр-октавы до конца четвертой октавы т соответственно заключено в пределах от 0,1 до 0,33. Как установлено в той же серии опытов, при этих соотношениях обеспечивается одновременно и оптимальная интонационная ясность звуков. Таким образом, можно сделать вывод о том, что смычковые инструменты являются носителями не только весьма выразительного индивидуального образа, но и олицетворением интонационного совершенства музыкальных звуков.
5. Получены ясные данные о высотном восприятии гармонического ряда формант, взаимодействии формантной и основной высоты звуков и о значении когерентности (консонантное™) форматных частот для музыкального тембра. Наиболее эффективной технической системой для исследований такого рода показала себя схема с генератором формантной частоты (формантного релаксатора) в режиме импульсно-фазовой синхронизации по частоте ведущего генератора - задатчика высоты звука (рис. 8). Поскольку

Рис. 8. Функциональная схема и осциллограммы для форматного релаксатора: 1 - ведущий генератор (датчик высоты тона), 2 - импульсный синхронизатор, 3 - форматный релаксатор (датчик высоты форманты), 4 - амплитудный модулятор, 5 - формирователь напряжения амплитудной модуляции, 6 - импульсы ведущего генератора (на выходе синхронизатора), 7 - колебания формантного релаксатора, 8 - результирующие колебания на выходе модулятора, 9-10-// - синусоидальные (гармонические) компоненты затухания, 12 - результирующий спектр.

генератор формантной частоты обладает сложной формой колебаний, на его основе образуется гармонически кратный ряд формантных частот, по восприятию создающий формантную высоту на гармониках основного высотного ряда. Схема допускает плавную перестройку в широких пределах частот как для ведущего, так и для формантного генератора, при широкой вариации эффективного декремента форманты, который в пределе может приближаться к нулю. Этот последний случай представляет особо благоприятные возможности для наблюдения самостоятельных функций основной и формантной высоты в восприятии звука.
Если формантная частота существенно превышает частоту ведущего генератора, то при включении результирующего спектра на воспроизведение слуховой анализатор оказывается не способным ориентироваться в спектральной структуре и обнаруживает как бы два звука: один, низкий - на частоте ведущего генератора, и другой, высокий - на частоте формантного генератора. При неподвижных частотах никакого предпочтения той или другой высоте слуховым анализатором не проявляется. При всей раздробленности звуковой эффект сохраняет известную целостность восприятия. Если теперь прибегнуть к вариации формантной частоты, слух отчетливо определяет эту высоту и ее движение. При этом, между прочим, отчетливо обнаруживается увеличение субъективной громкости звука при прохождении формантной частоты через зону 2-4 кгц (область наименьшего порога чувствительности слуха).
Если теперь оставить частоту формантного генератора постоянной и варьировать частоту ведущего генератора, то слух немедленно воспринимает эту последнюю частоту в качестве основной. Формантная высота при этом перестает восприниматься самостоятельно и переходит в категорию подчиненного, тембрового признака. Таким образом обнаруживаются и доказываются доминирующие навыки слухового анализатора к отражению высотного единства звука сложного состава.
Использование системы из нескольких формантных релаксаторов позволило определить закономерности восприятия когерентно коррелированных формантных частот и его значение для оценки музыкальности тембра. В частности, в режиме единичных импульсов возбуждения была найдена формантная структура, адекватная по восприятию тембрам скрипки и других смычковых инструментов.
В связи с результатами, полученными в системе формантных релаксаторов, были проведены многие другие опыты с системами когерентных формант, теоретические выводы из которых приведены выше.
6. Исследование восприятий, относящихся к признакам мелодического рисунка у духовых и смычковых инструментов, потребовало создания системы высотного управления звуком, включающей средства автоматической и исполнительской вибрации, а так же средства глиссандного перехода от одного уровня высоты к другому. Первоначально, в качестве основного элемента такой системы использовался гриф (струнный реостат), конструкция которого постепенно была доведена до сравнительно совершенного уровня. Однако, трудности полноценного исполнительского применения грифа в конце концов привели к созданию клавиатуры, практически безинерционно чувствительной к вибрации пальцев, и педального устройства для управляемого по скорости процесса глиссандного
перехода звука по высоте. Такая система позволила получить пластичное мелодическое голосоведение, адекватное смычковым инструментам в пределах темперированного строя.
Сопоставление пальцевой и автоматической (непрерывной) вибрации на звуках различных тембров ясно показало различные функции этих двух видов вибрато в восприятии и полную невозможность подмены одного вида вибрато другим в сумме воспринимаемой индивидуальности звукового образа того или иного инструмента. Непрерывное вибрато воспринимается как признак самих звуков, т. е. темброво, в то время как исполнительское вибрато, в полном соответствии с его происхождением, входит в воспринимаемое содержание мелодического рисунка, в признаки мелодической выразительности. Говоря иначе, в случае автоматического, непрерывного вибрато слуховой анализатор отражает его как признак звукового объекта, в случае исполнительски зависимого вибрато - как признак действия с объектом. Вибрато вокальных звуков и звуков некоторых духовых инструментов (например, валторны) является, в основном, непрерывным, вибрато смычковых - исключительно исполнительским.
7. Моделирование переходных процессов показало, что хотя многие из них имеют сложную структуру, имеется ряд простых параметров, в значительной мере определяющих их воспринимаемые признаки. Так, для начальной фазы музыкальных звуков, как в её музыкальных функциях, так и в ряду признаков индивидуального звукового образа инструмента, весьма характерна величина полной длительности процесса. Звуки щипкового типа, как правило, имеют длительность начальной фазы в пределах 1-5 мсек, тростевых духовых - в пределах 5-20 мсек, амбушюрных - в пределах 10- 60 мсек, смычковых - в пределах 20-200 мсек. Параметры начальных процессов большинства инструментов симфонического оркестра отнюдь не являются стабильными и в значительной мере находятся в сфере исполнительского контроля, что собственно и создает возможность выразительного исполнения в данных признаках, а также создает возможность по восприятию дифференцировать звуки, извлекаемые в значении различных штрихов (стаккато, спикато, портаменто, легато и т. п.).
Затухание музыкальных звуков имеет весьма широкие временные пределы - от 0,1-0,2 сек (ксилофон) до 20-30 сек (басовый регистр фортепиано). Используя моделирование затухающих звуков легко показать, что по мере уменьшения длительности затухания (начиная, приблизительно, с 200 мсек) высотное восприятие для мелодически изолированных звуков теряет свою определенность. Звуки различной высоты начинают восприниматься как тембрально различимые стуки.
Получено значительное количество других экспериментальных данных, в частности по синтезу и восприятию сложноспектральных переходных процессов. Такие процессы моделируются в системе нескольких каналов, содержащих модуляторы амплитудной огибаю-
щей с различными временными характеристиками и фильтры с различными частотными характеристиками (рис. 9), на основе чего в каждый данный момент времени общая сквозная частотная характеристика и амплитуда сигнала на выходе может произвольно варьироваться. Входы каналов могут подсоединяться как к общему источнику спектра, так и получать независимые или частично коррелированные сигналы.
Были получены, например "звоны" при соединении относительно долго затухающего звука мягкого тембра с октавно повышенным

Рис. 9. Функциональная схема и временные характеристики синтеза сложно-спектральных, переходных процессов: / - частично коррелированные датчики (гармонических и шумовых спектров, 2 - амплитудные модуляторы, 3 - пусковые схемы модуляторов, 4 - частотные фильтры, 5-6-7 - сложно-спектральные компоненты выходного сигнала.

быстро затухающим призвуком резкого тембра. В другом случае, короткого начального акцента, пониженного на октаву от основного звука, получена начальная фаза звука, характерная для фагота. Весьма характерные эффекты дает начальная, быстро затухающая присадка шумового спектра.
8. Имитация звучаний классических музыкальных инструментов(вообще - звуков, хорошо известных по восприятию) позволила получить убедительный материал по содержанию психологически значимых элементов таких звуковых структур и дать интерпретацию структуры звукообразования в известных музыкальных инструментах, а так же целенаправленно интерпретировать известные результаты физического спектрального анализа таких инструментов. На том техническом и принципиальном уровне, на котором фактически были синтезированы имитации, их средняя оценка верности экспертами была установлена па уровне 4,03 балла (по 5-тибалльной системе). В известной мере уровень полученных имитаций подкрепляется осциллограммами синтеза (рис. 10).
9. Инструменты - синтезаторы выполнялись в порядке развития и усовершенствования определенного типа универсальной системы ("Экводин"). В общей сложности было разработано и осуществлено 11 моделей инструментов одно- и двухголосного типа.
Применение ансамбля из нескольких таких инструментов, допускающих независимую установку тембров и регистров звучания, позволило выявить некоторые закономерности восприятия сложных созвучий. Интересные результаты были получены также по опыту

Рис. 10. Осциллограммы некоторых синтезированных звуков (на электрическом выходе) Экводин В-11.
концертного применения инструментов и по опыту записи музыки на Экводине в составе симфонического оркестра и эстрадного ансамбля.
В порядке обзора некоторых перспектив развития техники электронного синтеза в работе приводится эскизный проект создания электрофортепиано.
10. Естественно, что выполненная экспериментальная работа, как в части собственно психологической, так и в части технической, не является исчерпывающей. Она наметила пути более широких и точных исследований с результатами большого теоретического и прикладного значения. Применение электронной техники для моделирования (синтеза) звуковых объектов психологического исследования имеет очевидную перспективность.
По-видимому, является желательным создание типового комплекса аппаратуры звукового синтеза на базе разработанной функциональной схемы для педагогической практики на психологических и музыкально-искусствоведческих факультетах.
Заключение
Имеется целый ряд психологических аспектов восприятия музыкальных звуков, составляющих неотъемлемую часть музыкального восприятия в целом: музыкальных мыслей, образов, переживаний. Художественное сознание может формироваться и существовать лишь при условии осмысленного восприятия как композиционного целого, так и его элементов. Бессознательное восприятие музыкальных звуков нисходит до уровня ощущений; поэтому изучение содержания звуковых восприятий, относящихся к музыке, раскрытие их закономерностей, продолжает оставаться актуальной областью исследований.
Анализ восприятий на звуках, структура которых с психологических позиций недостаточно ясна, не может дать исчерпывающих данных. В связи с этим, весьма эффективным оказывается анализ восприятий на синтетических звуковых объектах с определенными параметрами, выражаемыми в психофизических и музыкальных размерностях. Анализ восприятий звуков с использованием целенаправленного синтеза звуковых структур позволяет не только установить функционально значимые элементы звукового образа, но и количественно определить такие параметры его субъективного отражения, которые ранее определялись лишь в форме качественных признаков. В частности, как показано в работе, могут быть определены: необходимая и достаточная протяженность и интенсивность спектра звука в его интонационном и тембровом значении, коэффициенты консонантности основных музыкальных интервалов и вариации эффективной консонантности в зависимости от частных признаков взаимодействующих спектров, вариантность критерия восприятия высоты звуков по регистрам и основания строения музыкальной ткани по вертикали, различие восприятия формант на шумовом и гармоническом спектре, связь частотного звуковысотного диапазона того или иного инструмента с его формантной характеристикой и другие.
Для выявления реально значимых закономерностей восприятия моделирование звуковых структур должно производиться с максимальным приближением их к типичным формам существования, т.е. для музыкальных звуков - в адекватном музыкально-психологическом контексте.
Восприятие музыкальных звуков раскрывается па трех этапах исследования: статики, кинематики и динамики звучаний. Такая последовательность позволяет четко разделить основные признаки восприятия: интонационное (высотное), тембровое и динамическое, в частности - штриховое. Инвариантом содержательных и выразительных музыкальных звуков является признак диалектического единства интонационного и тембрового восприятия.
Если результаты анализа восприятий представляют интерес для психологии музыкальных способностей и музыкального искусствоведения, то синтез музыкальных звуков сам по себе дает большой
материал для инженерной психологии и для прикладных знаний. Как и во всякой другой области, полученный в работе новый уровень представлений о закономерностях восприятия музыкальных звуков открывает и новые горизонты для последующих исследований.

РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ (Общий объем - около 25 листов)

А. Научные труды, монографии, статьи

1. Тембры электрических музыкальных инструментов (отчет по НИР в Ак. лаб. М. Г. Консерватории за 1938 г.). "Лаборатория музыкальной акустики", 1966, "Музыка".
2. Электромузыкальный инструмент "В-8". Реф.- "Труды комиссии по акустике АН СССР". Сб. 4, 1949.
3. Формы электрических колебаний для эл. муз. инструментов. Н. т. ж. "Вопросы радиоэлектроники". Сер. VIII, вып. 2, 1963,стр. 114-125.
4. Электронные музыкальные инструменты. Н. т. ж. "Радиотехника", № 2, 1968, стр."58-63.
5. Электронные музыкальные инструменты. Изд. "Энергия",1971 г., 145 стр., 67 илл. В частности, глава I: "Музыкальный звуки музыкальные инструменты", стр. 5-26 и др.
6. Роль гармонического спектра в восприятии высоты и тембразвука. Сб. "Музыкальное искусство и наука". Изд. "Музыка", 1970,стр. 11-38.
7. Электрический синтез музыкальных звуков как основа исследования их восприятия. Ж. "Вопросы психологии" № 6, 1971,стр. 54-65.
8. Восприятие вибрато музыкальных звуков. Сб. "Новые исследования в психологии и возрастной физиологии", № 2, 1972, "Педагогика".
Подготовлены к печати:
9.О восприятии музыкальных звуков (44 стр., 10 илл.) в "Основы психологии", т. III, АПН СССР.
10. Некоторые психологические предпосылки акустической теории оркестровки. Для сб. "Новые исследов. в психологии".
11. О восприятии переходных процессов музыкальных звуков(17 стр.^ 5 илл.) для ж. "Вопросы психологии".
12. Некоторые результаты электронного синтеза музыкальных звуков (19 стр., 5 илл.) для Акустического журнала АН СССР.
Б. Изобретения
1. Получение звуков, зависимых от силы удара по клавишам в ЭМИ (электрофортепиано) А. с. № 66. 154, 1946.
2. ЭМИ с использованием прерывистой высокочастотной генерации для получения звуков в широком диапазоне с потенциальным контролем по высоте. А. С. Лг° 67. 660, 1945.
3. Система запоминания высоты звука в мелодическом ЭМИ для получения удлиненного концевого затухания. А. С. № 69. 235, 1947.
4. Клавишный мелодический ЭМИ, допускающий глиссандо. А. с. №72. 652, 1947.
5. ЭМИ с гармоническими формантами (система с формантным генератором колебаний сложной формы). А. с. № 113. 886, 1950.
6. ЭМИ с группой тембров, основанных на дискретно-гармонических (неполных) спектрах. А. С. № 113. 536, 1954.
7. Устройство для ударного управления громкостью в ЭМИ. А. с.№ 113. 898, 1958.
8. Мелодический ЭМИ с педальным устройством для полученияглиссандо. А. С. № 129. 477, 1959.
9. Шумовой ЭМИ, использующий радиоактивный источник исчётчик Гейгера для получения шумовых спектров различной плотности. А. С. № 131.213, 1959.

10. ЭМИ с когерентной (кварт-квинтовой) сеткой формантныхчастот. А. с. № 141. 058, 1960.
11. Instrument electromusical a touches.(Патент № 1. 266.142, Франция, 1960).
12. Strumento musicale elettrico a tastiera. o(Патент №636.771, Италия. 1961).
13. Electric Musical Keyboard Instrument.(Патент № 674.213, Канада, 1963).
14. A single voice electronic musical instrument.(Патент № 957.949, Англия, 1964).
15. Electronisches Musikinstrument mit Vibrato.(Патент N 1.170.762, ФРГ, 1964).
16. Keyboard electric musical instrument.(Патент № 3.288.909, США, 1966).
Основные и некоторые частные положения диссертации доложены в докладах и сообщениях:
1. В серии докладов на семинаре "Акустические среды" в Акустической лаборатории Московской Государственной Консерватории им. П. И. Чайковского (7 докладов, 1964-1971).
2. На VI и VII Всесоюзных Акустических Конференциях (Москва, 1968, Ленинград, 1971).
3. На расширенном заседании лаборатории эвристики Института общей и педагогической психологии АПН СССР (1969).