Обертон

Запрос «Гармоника (колебания)» перенаправляется сюда; также см. Гармоника.

Оберто́ны (нем. Ober — высокий, Ton — звук^[2]) в акустике — призвуки, входящие в спектр музыкального звука; высота обертонов выше основного тона (отсюда название). Наличие обертонов обусловлено сложной картиной колебаний звучащего тела (струны, столба воздуха, мембраны, голосовых связок и т.д.): частоты обертонов соответствуют частотам колебания его частей.

Колебания струны: 1 — колебание по всей длине образует основной тон, 2 — колебание половинок образует второй^[1] обертон, 3 — колебание третей — третий обертон и т.д.

16 обертонов от ноты До большой октавы (16 гармоник), озвученные как нажатие клавиш фортепиано

Обертоны бывают гармоническими и негармоническими. Частоты гармонических обертонов больше частоты основного тона в 2, 3, 4, 5 и т.д. раз (кратность равна натуральному числу). Гармонические обертоны вместе с основным тоном называются гармониками и образуют натуральный звукоряд.

В таблице дан пример для основного тона «до» большой октавы. По каждому обертону на нотном стане приведена ближайшая к нему нота (для обертонов с большими номерами иногда нот две, если обертон располагается по высоте грубо посередине между ними). В последних строках представлены частота обертона, частота ближайшей ноты и отклонение.

Гармонические обертоны от ноты До большой октавы^[3]

Обертон	1	2[1]	3	4	5	6	7	8
Гармоника	1	2	3	4	5	6	7	8
Нотация	C	c	g	c1	e1	g1	h1${\displaystyle \flat }$	c2
Частота гармоники, Гц	65.4064	130.813	196.219	261.626	327.032	392.438	457.845	523.251
Отклонение от темпер., Цент	—	—	+1.96	—	−13.69	+1.96	−31.17	—
Темперированная частота, Гц	65.4064	130.813	195.998	261.626	329.628	391.995	466.164	523.251

Обертон	9	10	11		12	13		14	15	16
Гармоника	9	10	11		12	13		14	15	16
Нотация	d2	e2	f2	f2${\displaystyle \sharp }$	g2	a2${\displaystyle \flat }$	a2	h2${\displaystyle \flat }$	h2	c3
Частота гармоники, Гц	588.658	654.064	719.470		784.877	850.283		915.690	981.096	1046.50
Отклонение от темпер., Цент	+3.91	−13.69	+51.32	−48.68	+1.96	+40.53	−59.47	−31.17	−11.73	—
Темперированная частота, Гц	587.330	659.255	698.456	739.989	783.991	830.609	880.000	932.328	987.767	1046.50

В реальных физических ситуациях (например, при колебаниях массивной и жёсткой струны) частоты обертонов могут заметно отклоняться от величин, кратных частоте основного тона — такие обертоны называются негармоническими. Присутствие негармонических обертонов в колебаниях струн музыкальных инструментов приводит к феномену неточного равенства между рассчитанными частотами равномерно темперированного строя и реальными частотами правильно настроенного фортепиано (см. Кривые Рейлсбека).

Ввиду исключительной важности для музыки именно гармонических обертонов (и относительной малозначимости негармонических) вместо «гармонический обертон» в музыкально-теоретической (но не в физической) литературе часто пишут «обертон» без каких-либо уточнений.

Обертон может быть колебанием частей звучащего тела, выраженных как аликвотными дробями (¹/₂, ¹/₃, ¹/₄ и т.д.), так и неаликвотными (например, при колебании звучащего элемента ударного инструмента с неопределённой высотой звука, такого как там-там). Каждый обертон имеет порядковый номер, обозначающий, какая часть струны колеблется. Звукоряд, состоящий из основного тона и его гармонических обертонов, называется натуральным (обертоновым) звукорядом. Количество, характер и относительные интенсивности обертонов определяют тембр инструмента, тем самым обеспечивая специфику его звучания.

Обычно начальные 10 обертонов прослушиваются по высоте и сливаются друг с другом в аккорды. Остальные прослушиваются плохо или не прослушиваются вообще.

Использование обертонов в музыке

Обертоны (как гармонические, так и негармонические) стали основным звуковым материалом для ряда экспериментальных сочинений (чаще электронных «реализаций») последней трети XX века, обобщённо именуемых тембральной, или спектральной музыкой.