Tesi n°5 I suoni armonici

Il suono puro: una chimera In natura non esiste il suono puro. Ogni suono è prodotto dalla risultante di un suono generatore, al quale si sommano i suoni armonici, prodotti dalla suddivisione della corda stessa sulla quale si formano ulteriori nodi.

Il fuso: illusione ottica Quando si ricorre al fuso per rappresentare le vibrazioni di una corda, non si fa che trasferire sul piano di una illusione ottica il comportamento di una corda eccitata.

Perché avviene questo fenomeno? In realtà, se osserviamo al rallentatore il comportamento di una corda, possiamo vedere che dal punto in cui ha agito la forza esterna (il martelletto del pianoforte, ad esempio), la vibrazione si propaga lungo la corda in due direzioni opposte.

La riflessione delle onde stazionarie Poiché la distanza che devono percorrere è (normalmente [non si percuote mai la corda a metà]) diversa, avviene che quella che procede verso A raggiungerà per prima il punto terminale, dove si rifletterà, invertendo sia il percorso sia la fase.

La somma delle energie e delle riflessioni Quando due onde si incontrano – come abbiamo visto nell’immagine precedente – sommano algebricamente le loro energie. Quindi - a causa di questi incontri e a causa delle riflessioni nei punti estremi (i nodi) – il moto dell’onda sonora risulta influenzato da nuovi impulsi la cui frequenza è multipla di quella fondamentale, considerata come generatrice del fenomeno. Le vibrazioni che gradualmente insorgono prendono il nome di 2°, 3°, 4°, 5° armonica…ecc

E così il suono diventa un fenomeno complesso

La scoperta dei suoni armonici Il primo a scoprire i suoni armonici fu Gioseffo Zarlino, poi altri studi vennero effettuati dal violinista Giuseppe Tartini e da Philippe Rameau. Helmoltz con i risuonatori approfondì i risvolti pratici e descrisse i suoni armonici in base alle loro caratteristiche (vedi ultima diapositiva) Secondo Zarlino un suono generatore produce una serie di armoniche che sono in rapporto costante con il suono generatore e producono suoni sempre più acuti. L’idea di Riemann di postulare l’esistenza di armonici inferiori (per giustificare tutte le leggi dell’armonia) nel registro grave non ha trovato seguaci perché in natura il fenomeno non esiste.

I rapporti tra suono generatore e armonici 1° armonica: 2/1 (ottava superiore) 2° armonica: 3/2 (quinta giusta) 3° armonica: 4/3 (quarta giusta) 4° armonica: 5/4 (terza maggiore) 5° armonica: 6/5 (terza minore)….. eccetera

La natura sostiene le regole dell’armonia Va rilevato che i primi sei suoni della seria armonica costituiscono un accordo perfetto maggiore. In più, la disposizione dell'accordo ottenuto in questo modo rispetta le principali regole dell'armonia secondo le quali è preferibile raddoppiare, nell'ordine, la fondamentale (che qui compare 3 volte), la quinta (2 volte) e la terza (1 volta).

Il risvolto pratico La produzione dei suoni armonici influenza grandemente la qualità timbrica di uno strumento, perciò ogni strumento deve trovare la zona ottimale dove eccitare la corda. Nel pianoforte, ad esempio, il martelletto deve battere a circa 1/8 della lunghezza della corda per evitare che emergano armoniche come la 7°, l’8° e la 9° foriere di suoni poco ricchi e poco gradevoli. Nel violino, invece, la situazione è più semplice perché lo strumentista può modificare a suo piacimento l’attacco del suono (più o meno vicino al ponticello o alla tastiera)

Da cosa dipende questo fatto? Dalla legge di Young la quale afferma che nel luogo dove agisce la forza eccitatrice non possono formarsi altri nodi; ecco perché si è scelto di percuotere la corda del pianoforte a 1/8 della sua lunghezza: perché la legge di Youg non consente l’emergere di queste armoniche sgradevoli (7, 8 e 9).

Gli strumenti a fiato Nei tubi aperti possono formarsi vibrazioni armoniche sia d'ordine dispari sia d'ordine pari

Gli strumenti a fiato Nei tubi chiusi si possono generare solo le armoniche d'ordine dispari (le pari debbono avere una zona ventrale all’inizio e alla fine del tubo).

Suoni armonici e pratica strumentale Come abbiamo visto, i suoni armonici possono influenzare la pratica strumentale in vari modi (pianoforte, violino, fiati). Inoltre, i suoni armonici si possono dividere – sempre pensando alla pratica strumentale e in particolare di quella degli strumenti ad arco (violino, viola, violoncello e contrabbasso) - in armonici naturali (generati sfiorando la corda) e armonici artificiali, impiegando particolari tecniche di eccitazione.

Armonici naturali: la tabella delle corrispondenze sul violino

Armonici artificiali di quarta

Gli ottoni La produzione degli armonici artificiali è estremamente importante: negli ottoni consente di coprire per ogni ottava l’intera scala cromatica. E, più in generale, garantisce agli strumenti un sensibile ampliamento della tessitura verso l’acuto.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholz (1821-1894) Insigne fisico tedesco cui si deve la prima analisi dei suoni armonici. Prima armonica chiarisce l’altezza del suono Seconda dà chiarezza al suono Terza caratteristica delle canne Quarta aumenta la chiarezza Quinta rende il suono più cupo Sesta conferisce un carattere squillante Settima dà asprezza Ottava aumenta chiarezza e squillantezza Nona aumenta l’asprezza Decima conferisce chiarezza e carattere metallico