Музыка и мозг - [14]

Уникальность тембра

Голос каждого из нас уникален. Как и наши отпечатки пальцев, он узнаваем и неповторим и у взрослых редко радикально меняется до конца жизни. Некоторые американские интернет-банки во время звонков уже могут идентифицировать клиента по голосу, и пароли теперь не нужны — настолько голос уникален как маркер. Даже когда вокруг нас шумно, мы с легкостью узнаем другого человека по голосу. Вероятно, эта способность была важна для выживания уже на ранних этапах эволюции.

Если взять одну и ту же ноту на фортепиано и на гитаре, мы услышим заметную разницу в тембре. Как так получается? Ведь струны обоих инструментов вибрируют с одинаковой частотой. Дело в том, что вибрирует не только струна. Тембр также зависит от вибраций резонаторного ящика, в котором струна дает отзвук. Также тембр определяют форма и материал, из которого изготовлен инструмент, потому что резонаторный ящик не одинаково усиливает все тоны обертонового ряда. Следовательно, инструменты звучат по-разному, поскольку сила принадлежащих одному обертоновому ряду тонов тоже разная. К тому же есть еще целый ряд характеристик звука, благодаря которым мы различаем инструменты.

Одна из важнейших характеристик — начало тона (атака). Тон фортепиано зарождается в тот момент, когда молоточек бьет по струне. Тембр отличает его, например, от тона скрипки. Благодаря информации о тембре — о том, как сила ослабевает со временем (спад), сколько длится звучание (задержка) и как оно завершается (затухание), — мы понимаем, что за инструмент слышим. Эти четыре характеристики (атака, спад, задержка и затухание) можно менять с помощью звуковой обработки или блока определенных эффектов — и тем самым менять тембр тона. Например, если изменить начало фортепианного тона, убрав атаку (и тогда мы не услышим удар по клавишам), будет намного сложнее распознать тон как фортепианный. Кроме того, многие инструменты позволяют сознательно менять манеру игры и добиваться особого звучания в зависимости от требуемого эффекта. Примером может служить использование педали сустейна у фортепиано. Скрипачи же играют разными штрихами.

Точно так же уникальным человеческий голос делают различия в строении черепа, полости рта, придаточных пазух носа и гортани, а также в манере речи. Пропойте гласные [а], [э], [о], [у] в одном тоне, глядя на себя в зеркало, — вы увидите, что малейшее изменение формы рта и глотки придает тону совершенно иной тембр. Однако лишь очень немногие из нас способны изменять голос так, что даже близкие не смогут его узнать. Прежде всего потому, что сознательно мы можем повлиять лишь на некоторые «голосовые настройки». Уникальность голосового тембра главным образом обусловлена уникальностью обертонов в регистре — она появляется благодаря анатомическим особенностям черепа, полости рта, придаточных пазух носа и гортани. Чтобы действительно заговорить другим голосом, нам придется каким-то образом повлиять на анатомию — например, набить рот бумагой или поместить микрофон на горло перед гортанью, а не поставить его возле рта. Если проделать это, можно изменить до неузнаваемости любой голос.

Категоризация

Наша удивительная способность распознавать голоса и музыкальные инструменты связана с фундаментальной способностью человеческого мозга — он умеет очень хорошо и быстро сортировать объекты по категориям. Компьютеру необходимо довольно большое количество данных, чтобы понять разницу между табуреткой и животным или между собакой и коровой и научиться точно различать эти объекты. Дети же учатся понимать эту разницу практически мгновенно. Если в человеческом мозге есть ментальное представление о чем-то, он узнает этот объект с любой стороны — зачастую имея минимум данных. Вероятно, это качество было важным для выживания в процессе эволюции. Тот, кто мог быстро отнести предмет к какой-либо категории, имея неполную информацию, получал преимущество в борьбе за выживание и быстрее замечал опасности (хвост тигра в кустах) и возможности (съедобный фрукт в густой листве). При входе на некоторые сайты нас просят подтвердить, что мы не роботы. Вопросы, на которые мы должны при этом ответить, кажутся нам до смешного простыми, однако робот с ними не справится. Схожий механизм позволяет нам распознавать отдельные музыкальные инструменты в сложной тембральной картине, которую создает симфонический оркестр. Уму непостижимо, как это вообще возможно.

Звуковой хаос

Как мы уже говорили, каждый источник звука — не важно, инструмент или голос — создает непрерывный поток звуковых волн с различными частотами. И одновременно наша слуховая система принимает информацию от огромного количества источников. Только вдумайтесь, сколько звуков мы слышим на улице: шум моторов проезжающих автомобилей, обрывки речи проходящих мимо людей, музыку из открытых дверей, наши собственные шаги, шуршание одежды и шаги других пешеходов, гул летящего в небе самолета, лай собак, крики уличных продавцов, велосипедные звонки, плач младенца в коляске на противоположной стороне улицы. Все эти звуки создают какофонию разных частот — и все они долетают до уха одновременно. То же самое происходит, когда мы слушаем симфонический оркестр. Основные тоны и обертоны десятков музыкальных инструментов выстраиваются в длинную стену, состоящую одновременно из тысяч волн с различными частотами. Мозг должен как-то превратить этот акустический хаос в осмысленные отдельные звуковые потоки, чтобы общая картина обрела смысл. Только так мы сможем отличить плач младенца от грохота автомобиля. И только так в общем потоке звучания мы отличим трубу от скрипки — ну и, раз уж мы заговорили об этом, то и от покашливаний в зрительном зале.