Harmoonikad muusikas on noodid, mis tekivad erilisel viisil. Need on noodid, mis tekivad "harmoonilise seeria" osana.

Mis on harmooniline seeria?

Füüsikas on harmooniline laine laine, mis on lisatud põhilainele. Muusikas tähendab see, et iga heli, mille me kuuleme, koosneb põhifrekventsist (põhihelist) ja sellest kõrgematest korrutatavatest sagedustest ehk harmoonikatest. Harmooniliste sageduste arv ja tugevus määravad heli kõlava iseloomu ehk timbri.

Kuidas see töötab pillidel ja vokaalselt

Kui viiuldaja mängib viiulikeelel noodi, hakkab keel kiiresti vibreerima. See vibratsioon paneb õhu vibreerima ja helilained jõuavad meie kõrva, nii et me kuuleme seda. Kui noot oleks täiesti puhas, oleks see ühe sinusoidi kujuline ja tekitaks ainult ühe sageduse. Reaalses instrumenthelis tekib aga põhisagedusele lisaks mitu kõrgemat sagedust, mis kõlavad samaaegselt.

Need kõrgemad sagedused ehk harmoonilised on tavaliselt täisarvulised kordsed põhisagedusest: kui põhisagedus on f, siis harmoonilised on 2f, 3f, 4f jne. Näiteks, kui mängime A=440 Hz:

  • 1. harmoonik (põhiheli): 440 Hz
  • 2. harmoonik: 880 Hz (2 × 440) — oktaav kõrgem
  • 3. harmoonik: 1320 Hz (3 × 440) — see vastab oktaavile ja puhtale viiendale kõrgemal põhihelist
  • 4. harmoonik: 1760 Hz (4 × 440) — kaks oktaavi kõrgem
  • 5. harmoonik: 2200 Hz (5 × 440) — kaks oktaavi + suur terts (ligikaudu)

Mida suurem harmoonika number, seda tavaliselt nõrgem (vaiksem) on tema amplituud ja seda peenemalt ta timbrit mõjutab. Samas sõltub täpne tugevuse-kõver instrumenti ehitusest: näiteks klaveri keelpinge jäikus tekitab väikeseid kõikumisi harmoonikute täisarvulises olemuses (seda nimetatakse inharmoonilisuseks).

Miks need harmooniad on olulised?

  • Timbri eristamine: erinevad instrumendid annavad erineva hulga ja tugevusega harmoonikaid — see võimaldab eristada näiteks klarneti, inimhääle ja viiulikõla.
  • Tuunimine ja harmooniad: harmooniline seeria selgitab, miks teatud intervallid kõlavad omavahel eriti puhtalt (näiteks oktaav ja puhas kvint). See on ka põhjus, miks ajalugu kasutatud õigustoonimist (just intonation) toetab väikeste täisarvuliste suhteteelist.
  • Praktiline mängutehnika: keelpillidel ja puhkpillidel saab tekitada nn loomulikke harmoonikaid, koputades või sulgedes keelt kindlas kohas, et kuuldaks ainult mõnda kõrgemat harmoonikat (see moodustab harmoonikad ehk naturaalharmooniad).

Praktiline näide: viiul ja klaver

Viiulikeel vibreerib keerulisel viisil: on olemas põhinoot, aga sellele lisandub palju ületoonide komplekt. See annab viiulile tema iseloomuliku, "särava" kõla. Kui soovite harmoonikate printsiipi proovida kodus, toimige nii: mängige klaveril kõige madalamat C-d ja hoidke järgmist ülemist C-d peaaegu alla (et see ei kõlaks selgelt). Seejärel lööge madalat C-d lühidalt ja tugevalt. Kui hoitud C on väga nõrgalt all, hakkab see veidi vibreerima — see on tingitud alumise C harmoonikast, mis vastab sellele ülemisele C-le. Sama trikki saab teha teiste nootidega (G, C, E jne).

Terminoloogia ja täpsustused

  • Harmooniline tähendab siin täisarvulist kordset sagedust põhisagedusest.
  • Ületoon on mis tahes kõrgem toon põhiheli suhtes; paljudel instrumentidel on ületoonid enam-vähem harmoonilised, kuid mõnel — näiteks löökpillidel või jäikadel klaverikeeltel — võivad osad ületoonid olla inharmoonilised (mittetäisarvulised suhted).
  • Päritõuge harmoonilisest seeriast on ka akustilise tooni värv — harmooniliste amplituudide kombinatsioon määrab, kas heli on soe, hele, metalliline vms.

Alljärgnevas muusikalises näites on näidatud harmoonilise seeria noodid noodikirjelduses.

Harmoonilise seeria nootide kuulamiseks klõpsake siin.