Wewnętrzna struktura dźwięku

Wewnętrzna struktura dźwięku
Scenariusz lekcji dla uczniów klas IV - VI szkoły podstawowej, odc. 2/7
Materiały
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
następujące nagrania:
któreś z nagrań zespołu STOMP (np. Basketball)
przykłady wykorzystania multifonów (multiphonics ), np. James Morrison, Philippe Brunet, David Pope
przykłady śpiewu alikwotowego (overtone singing), np. Alex Glenfield
Partiels Gérarda Griseya
Désintegrations Tristana Muraila
film z cyklu Muzykoteka szkolna, seria dla klas IV-VI szkoły podstawowej, odcinek 2 pt. Jak usłyszeć dźwięki
prezentacja w Power Poincie (w załączniku)
pianino lub fortepian (nie keyboard)
pęk kluczy, metalowa łyżeczka, a także nożyczki lub inny niezbyt ciężki metalowy przedmiot Przebieg lekcji
1. 1. Badanie wnętrza dźwięku metodą eksperymentalną
· SLAJD NR 1 Zapowiadamy uczniom, że dzisiejsza lekcja będzie o duchach SLAJD NR 2. Zaczynamy od jak
najgłośniejszego zgrania na pianinie krótkiego dźwięku a1. Pytanie do uczniów: co to było? Odpowiedź: dźwięk.
Pytamy, czy to był jeden dźwięk. Odpowiedź wydaje się oczywista – słychać było 1 dźwięk.
· Prosimy uczniów, by ten dźwięk zaśpiewali (dla ułatwienia można go jeszcze przypomnieć na pianinie). Następnie
pytamy czy, ich zdaniem, ten sam dźwięk mogłyby zagrać skrzypce. A trąbka? A klarnet? Odpowiedzi są oczywiste –
twierdzące. Kolejne pytanie do uczniów: dlaczego za każdym razem (tj. zaśpiewany, zagrany na fortepianie, zagrany
na skrzypcach, trąbce i klarnecie) dźwięk brzmi inaczej? Przecież to jest ten sam dźwięk SLAJD NR 3. Odpowiedzi:
inna barwa, kolor, inne źródło dźwięku, inny sposób wydobycia dźwięku.
· Przypominamy, że większość parametrów dźwięku da się jakoś opisać fizycznie. Wspólnie z uczniami próbujemy
zebrać te informacje (podpowiadając lub dopowiadając, jeśli nie wiedzą). SLAJD NR 4 Wysokość dźwięku możemy
wyrazić, określając jego częstotliwość w hercach (Hz) – to ilość drgań (np. struny fortepianu lub skrzypiec) na
sekundę. Np. dźwięk a1 to 440 Hz, czyli w ciągu sekundy struna wydająca dźwięk a1 drga 440 razy. Głośność można
wyrazić w decybelach (dB). Czas trwania można podać w sekundach. Wszystko to można zmierzyć, określić
liczbowo. Ale co z barwą? Na pewno da się ją zmierzyć i określić liczbami, ale właściwie co i jak mierzyć? SLAJD NR
5
· Przeprowadzamy eksperyment: kładziemy na pianinie pęk kluczy (uwaga: na pianinie nie może w tym samym
czasie leżeć ani stać nic innego), po czym próbujemy znaleźć dźwięk wprawiający klucze w drgania (najlepiej na
początku grać klastery całymi dłońmi, a po zidentyfikowaniu odpowiedniej strefy na klawiaturze szukać wśród
pojedynczych dźwięków w jej obrębie). Powtarzamy kilkakrotnie dźwięk wywołujący brzęczenie kluczy i pytamy
uczniów, skąd ten efekt. Wyjaśniamy, że większość twardych przedmiotów ma tzw. częstotliwość rezonansową, tzn.
jeśli w pobliżu zabrzmi dźwięk o takiej właśnie częstotliwości, to ów przedmiot zacznie drgać SLAJD NR 6. Klucze na
pianinie zastępujemy metalową łyżeczką i powtarzamy eksperyment, podobnie robimy z nożyczkami lub innym
metalowym przedmiotem.
· Pytamy uczniów, czy przypominają sobie, co się dzieje z szybami w oknach, gdy w pobliżu przejeżdża ciężarówka.
Wyjaśniamy, że to kolejny przykład tego samego zjawiska.
· Wyjaśniamy, że swoją częstotliwość rezonansową ma również każda ze strun pianina. Gdy nikt na nim nie gra,
wszystkie struny są wytłumione (w przeciwnym razie bez przerwy któraś by drgała), ale wystarczy wcisnąć klawisz,
by usunąć tłumik ze struny – struna gotowa jest wówczas do drgania.
· Przed przeprowadzeniem kolejnego eksperymentu prosimy uczniów, by podeszli do pianina – będziemy badać
dość ciche dźwięki. Bezgłośnie (tak, by młoteczek nie uderzył o strunę) wciskamy jakiś klawisz, np. c1, następnie
głośno śpiewamy ten dźwięk jak najbliżej instrumentu (najlepiej jego dolnej części), klawisz pozostaje cały czas
wciśnięty. Słychać, jak delikatnie brzmi pobudzona do drgań struna c1. Dla porównania przy wciąż wciśniętym
klawiszu śpiewamy teraz równie głośno jakiś sąsiedni dźwięk – struna nie wydaje żadnego dźwięku.
· Uczniowie wciąż są przy pianinie – przeprowadzamy teraz eksperyment kluczowy dla tematu lekcji: gramy
trójdźwięk C-dur, żeby uczniowie zapoznali się z jego brzmieniem, następnie bezgłośnie wciskamy klawisze c1, e1 i
g1, po czym gramy bardzo głośno i krótko dźwięk C wielkie (klawisze trójdźwięku C-dur pozostają wciąż wciśnięte).
Słychać wyraźnie trójdźwięk C-dur. Powtarzamy eksperyment przy wciśniętym bezgłośnie trójdźwięku d-moll – nic
nie rezonuje. Ponownie powtarzamy z trójdźwiękiem C-dur. Pytanie do uczniów: jak to się stało? Przecież żeby
odezwały się struny c1, e1 i g1, powinny obok zabrzmieć właśnie te dźwięki, tymczasem zabrzmiał zupełnie inny,
dużo niższy, jak to wytłumaczyć? Dyskusja. Odsyłamy uczniów z powrotem do ławek.
1. 2. Struktura wnętrza dźwięku – teoria
· Jeśli nikt nie wpadł na właściwą odpowiedź, wyjaśniamy: rzekomy jeden dźwięk C tak naprawdę wcale nie jest
jednym dźwiękiem – są w nim zawarte inne dźwięki, tzw. alikwoty (albo: tony składowe), tylko że my ich nie
słyszymy SLAJD NR 7 . Ale one tam są i to właśnie one pobudziły do drgań struny c1, e1 i g1 – już więc wiadomo, że
w C wielkim są właśnie one, a nie ma na przykład d1, f1 i a1.
· Wyjaśniamy, że struktura alikwotów ukrytych w każdym dźwięku jest taka sama – prezentujemy ją na slajdzie
SLAJD NR 8 (na przykładzie alikwotów dźwięku C), ale też, niezależnie od tego, rozpisujemy kilkanaście pierwszych
alikwotów na tablicy. Zakreślamy w kółku dźwięki c1, e1 i g1, przypominając, że to właśnie te, które rezonowały po
zagraniu dźwięku C. Tak więc grając dźwięk C, nie gramy JEDNEGO dźwięku, a cały ich szereg, a jedynie specyficzne
właściwości naszego słuchu sprawiają, że słyszymy jeden – pierwszy alikwot, tzw. ton podstawowy.
· Przypominamy uczniom, że mieliśmy problem ze znalezieniem fizycznego odpowiednika barwy dźwięku, nie
wiedzieliśmy czym i jak ją mierzyć. Czy teraz mają już jakiś pomysł? Jeśli nie – wyjaśniamy: o barwie dźwięku
decyduje głośność poszczególnych alikwotów. Struktura alikwotów (odległości pomiędzy poszczególnymi
alikwotami) jest zawsze taka sama, bez względu na to, jaki instrument zagra dany dźwięk, ale głośności
poszczególnych alikwotów mogą się znacznie różnić. Zanim zaprezentujemy kolejne slajdy, obrazujące strukturę
alikwotową dźwięku fortepianu, skrzypiec, trąbki i klarnetu, wyjaśniamy, że posłużymy się w wizualizacji
alikwotów nie nutami, lecz wysokościami dźwięków wyrażonymi w hercach (oś pozioma) – numerami oznaczono
kolejne alikwoty, natomiast wysokość (oś pionowa) będzie odwzorowaniem głośności poszczególnych alikwotów
SLAJDY NR 9-12.
· Podsumowując, sposób naszego słyszenia dźwięków jest następujący: ton podstawowy (pierwszy alikwot) słyszymy
jako dźwięk o określonej wysokości, natomiast pozostałe alikwoty sumują się na wrażenie barwy muzycznej SLAJD
NR 13.
· Z szeregiem alikwotów związane jest jeszcze jedno zjawisko, często spotykane w muzyce klasycznej. Zwracamy
uczniom uwagę na to, iż odległości między dźwiękami w dolnej części szeregu są duże, ale szybko maleją w miarę
przesuwania się ku górze. Tej zasady konstrukcyjnej starali się przestrzegać kompozytorzy, budując współbrzmienia
złożone z wielu dźwięków. Dla przykładu gramy akord SLAJD NR 14 złożony z dźwięków odpowiadających
pierwszym sześciu alikwotom dźwięku C, a zaraz potem – dla porównania – współbrzmienie złożone z dwóch
trójdźwięków C-dur bez przewrotu: w oktawie wielkiej i małej. Prosimy uczniów o ocenę, który przykład brzmiał
lepiej. Wyjaśniamy, iż wykorzystanie w budowie współbrzmień dźwięków odpowiadających pierwszym kilku
alikwotom najniższego dźwięku daje w efekcie akord „wewnętrznie rezonujący”, brzmiący wyjątkowo dobrze.
· Zapowiadamy uczniom, iż za chwilę obejrzą film. Prosimy ich, by oglądając, zwrócili uwagę na następujące kwestie:
a) barwy pojawiających się tam instrumentów
b) czy na każdym z pojawiających się tam instrumentów dałoby się zagrać melodię? Inaczej mówiąc, czy pojawiają się tam
instrumenty, w przypadku których wysokość dźwięku jest trudna do określenia?
c) czy pojawiają się tam akordy skonstruowane według opisanej powyżej zasady („wewnętrznie rezonujące”)? SLAJD NR 15
1. 3. Projekcja filmu. W końcowej scenie, gdy rozbrzmiewają pierwsze dźwięki poematu Tako rzecze Zaratustra
Ryszarda Straussa, podchodzimy do tablicy z rozpisanym szeregiem alikwotów i pokazujemy nuty odpowiadające
dźwiękom, które są grane.
2. 4. Dźwięki o określonej i o nieokreślonej wysokości i ich wewnętrzna budowa
· Pytamy uczniów, czy wysłyszeli w filmie jakieś wyjątkowo dobrze brzmiące akordy. Prosimy o przypomnienie
zasady, według której były skonstruowane.
· Pytamy uczniów, na czym grano w filmie. Wyjaśniamy przy okazji, że muzykę można tworzyć z wszelkich
istniejących dźwięków SLAJD NR 16, ważne tylko, żeby mieć jakiś pomysł na to, jak je zorganizować. Przypominamy
uczniom o fragmencie filmu, w którym zmontowano dźwięki „rowerowe”, można również zaprezentować któreś z
nagrań grupy STOMP (np. Basketball). · Wracamy do źródeł dźwięku pojawiających się w filmie Muzykoteki, próbujemy je wspólnie uporządkować.
Wstępnie dzielimy je na instrumenty muzyczne i inne przedmioty SLAJD NR 17. Zastanawiamy się wspólnie, czym
właściwie różnią się dźwięki z obydwu grup. Wnioski: dźwięki wydawane przez instrumenty są bardziej
„dźwięczne”, „wyraźne”, łatwiej wskazać ich wysokość, natomiast dźwięki z drugiej grupy zwykle sprawiają
trudność w określeniu ich wysokości, często jest to w ogóle niemożliwe. Czemu tak jest?
·
Przypominamy, że na wykresach, w których wysokość dźwięku wyrażaliśmy w hercach, poszczególne alikwoty
rozmieszczone były regularnie – w równych odstępach od siebie SLAJD NR 18-19. Przypomnijmy również, że były
to wykresy brzmień instrumentów muzycznych. Teraz natomiast zaprezentujemy przykładowy wykres źródła
dźwięku z drugiej grupy (tj. niebędącego instrumentem) SLAJD NR 20. Jaka jest różnica? Odpowiedź: tony
składowe rozmieszczone są nieregularnie. Wniosek: o „dźwięczności”, „wyrazistości” dźwięku decyduje układ
alikwotów – jeśli jest regularny, wówczas łatwo określić wysokość dźwięku, jeśli jest nieregularny, wówczas jest to
utrudnione lub niemożliwe.
1. 5. Sytuacje, w których wyższe składowe stają się słyszalne
· Pytamy uczniów, czy w filmie były duchy. Następnie zapowiadamy, że zajmiemy się teraz wywoływaniem duchów.
Muzycznych.
· Prosimy uczniów, aby przypomnieli sobie dźwięk, który wydawała łopata szurająca po posadzce. Czy słyszeliśmy
jeden dźwięk? Jeśli ktoś twierdzi, że tak, należy spróbować odnaleźć i jeszcze raz odtworzyć ten fragment filmu (ok.
9 minuty). Zwrócić uwagę, że słyszymy jakiś dźwięk niski, ale jednocześnie też jakiś dźwięk wysoki i jakieś inne
pomiędzy nimi. Co to mogły być za dźwięki? Czyżbyśmy usłyszeli alikwoty? SLAJD NR 21
· Przypominamy, jaka jest idea wywoływania duchów: duchy są niewidzialne, ale podczas seansu sprawiamy, że stają
się widzialne. Tu było podobnie: alikwotów nie słyszymy jako osobnych dźwięków, ale gdy zaistnieją szczególne
okoliczności, stają się one słyszalne. Te „szczególne okoliczności” oznaczają po prostu specyficzny sposób
wydobycia dźwięku, skutkiem którego słyszymy nie tylko ton podstawowy, ale też wyższe tony składowe, czyli
łącznie kilka (czasem więcej) dźwięków.
· Zjawisko to może dotyczyć dźwięków zarówno z pierwszej, jak i z drugiej grupy. Łopata po posadzce to przykład
ujawniania alikwotów przez dźwięki z drugiej grupy. Czy uczniowie kojarzą inne podobne brzmienia z życia
codziennego? Jeśli nie, podpowiadamy: przesuwanie krzesła po podłodze – można od razu zademonstrować
(najlepiej przesunąć je, siedząc na nim, musi być dociśnięte do podłogi; uwaga – efekt nie udaje się na miękkiej
wykładzinie), tramwaj na zakręcie, hamujący pociąg dalekobieżny, piła tarczowa, młot pneumatyczny.
· Efekt ujawnienia alikwotów można uzyskać również na instrumentach muzycznych SLAJD NR 22. Są to tzw.
multifony SLAJD NR 23. Prezentujemy przykłady muzyczne.
· Kilka dźwięków jednocześnie można wydobyć również za pomocą... głosu. Jest to jeden z najbardziej
zdumiewających przykładów na wydobywanie ukrytych zazwyczaj alikwotów. Tzw. śpiew alikwotowy SLAJD NR 24
jest często spotykany w muzyce z Azji Środkowej. Prezentujemy przykłady muzyczne.
· Wyjaśniamy uczniom, iż całkiem niedawno powstał pewien nurt w muzyce współczesnej, zwany spektralizmem,
którego twórcy za jeden z głównych celów stawiają sobie właśnie ujawnianie ukrytych w dźwięku alikwotów SLAJD
NR 25. Prezentujemy przykłady muzyczne:
a) Gérard Grisey Partiels – struktura słyszanych akordów odpowiada alikwotom nisko brzmiącego dźwięku E puzonu;
b) Tristan Murail Désintegrations – przenikają się tu szeregi alikwotów regularne i nieregularne.
·
Wyjaśniamy uczniom, że nazwa „spektralizm” wywodzi się od słowa „spektrum”, którym czasem określa rozkład
alikwotów danego dźwięku SLAJD NR 26. Słowo „spektrum” stosuje się w tym kontekście wymiennie z
określeniem „widmo”... (wciąż duchy) SLAJD NR 27.
1. 6. Tony kombinacyjne
· Wyjaśniamy uczniom, że istnieją dźwięki, które w jeszcze większym stopniu zasługują na miano dźwięków-duchów
– są to dźwięki, które słyszymy, choć... ich nie ma. Żadna aparatura pomiarowa nie zarejestruje ich obecności, a
mimo to słyszymy je wyraźnie. Są to zw. tony kombinacyjne SLAJD NR 28.
· Powstają wtedy, gdy – w pewnych okolicznościach – częstotliwości granych dwóch jednocześnie dźwięków dodają
się do siebie. Powstaje wówczas trzeci dźwięk, o częstotliwości będącej sumą tych dwóch wyjściowych. Owego tzw.
tonu sumacyjnego nie generuje żadne ze źródeł tych dwóch dźwięków, generuje go wyłącznie błona bębenkowa w
naszym uchu.
· W analogiczny sposób powstają tzw. tony różnicowe – tym razem częstotliwości dwóch wyjściowych dźwięków
odejmują się od siebie, tworząc dodatkowy trzeci, nisko brzmiący dźwięk SLAJD NR 29. Objaśniamy uczniom
przykład dźwiękowy, który za chwilę zabrzmi: 1) dźwięk dolny, 2) dźwięk górny, 3) obydwa dźwięki razem, ale
słyszymy 3 dźwięki zamiast dwóch, przy czym ten najniższy jest pulsujący, 4) zagrany osobno dźwięk
odpowiadający tonowi różnicowemu (aby podczas kolejnego słuchania spróbować się na nim skupić), 5) ponownie
zagrane 2 dźwięki (a słyszalne 3). Prezentujemy przykład 1, zawierający wszystkie te 5 faz, a potem podobnie
skonstruowany przykład 2 (przykładów należy słuchać jak najgłośniej – przy zbyt cichym odsłuchu efekt nie będzie
zauważalny) SLAJD NR 30.
· Tony kombinacyjne bardzo często wykorzystywali i wykorzystują twórcy muzyki spektralnej, pojawiały się również
w przykładach z dzieł Griseya i Muraila, których już dziś słuchaliśmy.
1. 7. Na koniec lekcji gramy głośno krótki dźwięk a1. Pytamy: co to było?...
Anna Pęcherzewska-Hadrych Załączniki:
1) Prezentacja - do pobrania tutaj