Любой музыкальный звук имеет четыре основных свойства, которые мы воспринимаем как про-явления тех или иных качеств звука:
1) высота,
2) длительность,
3) громкость,
4) тембр.
Эти свойства обусловливаются различными физическими предпосылками*. [Кроме этих свойств при восприятии звука существенное значение имеет его пространственная локализация, то есть положение источника звука от-носительно слушателя (спереди или сзади, далеко или близко, в помещении или на открытой площадке и т.д.]. Иногда это фиксируется в нотной записи различными ремарками, как, например, «Песня певца за сценой» (см. опе-ру «Рафаэль» А. Аренского) и т. п.) Разберем свойства звука по порядку.
Высота звука определяется частотой колебаний звучащего тела и находится от нее в прямой за-висимости: чем больше колебаний в единицу времени (за которую принимается секунда) делает источ-ник звука, тем выше будет звук, и наоборот, при уменьшении количества колебаний звук понижается.
В свою очередь, число колебаний в секунду зависит от величины (длины и толщины) и упруго-сти звучащего тела. Возьмем для примера струну. Чем она длиннее (при прочих равных условиях), тем реже ее колебания и, соответственно, тем ниже звук, издаваемый ею. И наоборот, чем струна короче, тем чаще колебания и тем выше звук. Такая же зависимость обычно наблюдается и в отношении попе-речного сечения: чем оно больше (толще), тем реже будут производиться колебания и звук, соответст-венно, понизится, а чем меньше (тоньше) поперечное сечение, тем чаще возникают колебания и звук становится выше. Как видно, в обоих этих случаях обнаруживается обратная зависимость.
Что же касается влияния упругости (в данном случае — степени натяжения струны) на высоту звука, то здесь наблюдается прямая зависимость: чем сильнее натянута струна, тем выше звук, и наобо-рот, чем слабее натяжение, тем звук ниже.
Слуховой аппарат человека в состоянии воспринимать звуки в диапазоне частот приблизительно от 16 до 20 000 герц* [Герц (сокращенно Гц) — единица измерения частоты (в данном случае — колебаний в секунду), на-званная так по имени немецкого ученого-физика Генриха Герца.)], но верхние звуки этого диапазона люди слышат только в самом раннем детстве. С возрастом верхняя граница слышимых человеком звуков высокой частоты снижается примерно до 14000 колебаний в секунду. Однако наиболее точно и ясно человече-ское ухо способно воспринимать высоту музыкального звука в более узких пределах — примерно от 16 до 4200 герц, и именно этот диапазон частот и используется в музыке*. (Если же говорить о вокальном ис-кусстве, то общий объем диапазонов человеческих певческих голосов еще меньше — приблизительно от 60 до 1500 герц.]
В крайних же регистрах (то есть за пределами указанного диапазона) музыкальная высота вос-принимается менее точно. Например, если звуки обладают частотой, превышающей 4200 герц, то еще можно отличить на слух в этом регистре, какой звук выше, а какой ниже, но интервальные соотношения установить при этом трудно. В таком высоком регистре практически невозможно узнать даже хорошо известную мелодию. Именно этими особенностями восприятия высоты звуков в крайних регистрах и обусловлено ограничение музыкального диапазона звуками указанных выше частот. Способность чело-веческого слуха наиболее точно воспринимать звуки в среднем регистре связана, по-видимому, с прак-тикой человеческой речи и пения.
Зависимость между частотой колебаний и высотой звука проявляется не в арифметической, а в геометрической прогрессии. Так, если увеличивать частоту на одну и ту же величину, например на 110 Гц (что практически соответствует укорочению длины струны в два раза), начиная от звука ля большой октавы, имеющего именно это число колебаний в секунду, то в данной последовательности звуков (счи-тая от предшествующего тона) первым будет образовываться интервал чистой октавы, вторым — интер-вал чистой квинты, третьим — чистой кварты, далее — большой терции, малой терции, еще одной ма-лой терции, а затем — несколько больших секунд и несколько малых. При дальнейшем увеличении час-тоты колебаний на одну и ту же величину, то есть при дальнейшем укорочении струны будут образовы-ваться еще более узкие интервалы. Этот ряд звуков соответствует натуральному ряду чисел: один, два, три, четыре, пять, шесть и так далее. Именно во столько раз производится увеличение частоты колеба-ний (укорочение струны) по сравнению с первоначальной, поэтому такой звукоряд носит название нату-рального звукоряда. Его можно получить, если делить, например, струну на две, три, четыре, пять, шесть и более частей. Так, скрипачи и виолончелисты, балалаечники и домристы, короче — все играю-щие на струнных музыкальных инструментах пользуются этим при исполнении флажолетов. (Флажо-летами называются частичные тоны натурального звукоряда, извлекаемые на струнных музыкальных инструментах посредством легкого прикосновения пальца к струне в тех местах, где она делится на две, три, четыре (и т.д.) части. При помощи флажолетов можно брать очень высокие звуки.)
Длительностью звука называется выраженное в ритмических единицах время, в течение которо-го совершаются колебательные движения звучащего тела: чем больше времени продлятся колебания, тем протяженнее будет звук, и наоборот.
Громкость звука находится в прямой зависимости прежде всего от амплитуды* [Амплитудой (то есть размахом) колебания называется наибольшее расстояние между крайними точками отклонения колеблющегося упругого тела от его первоначального спокойного положения.] колебаний источника звука: чем она больше, тем громче звук, и наоборот, чем меньше амплитуда, тем тише будет звук. Кроме того, на восприятие громкости влияет расстояние от источника звука и отчасти частота колебаний. Так, при одинаковых амплитуде и расстоянии от источника более громкими кажутся звуки среднего регистра.

Примечание к схеме № 1. Пунктиром обозначено первоначальное положение струны в спокойном состоянии, Кри-выми линиями показаны положения струны при колебаниях во время звучания.
Поперечной двухсторонней стрелкой обозначена амплитуда колебаний.
Колебания бывают двух видов: затухающие (то есть с постепенно уменьшающейся за счет со-противления воздуха и внутреннего торможения амплитудой, как, например, у струнных инструмен-тов — рояля, арфы, балалайки, домры и др.) и незатухающие (с постоянной или произвольно меняю-щейся амплитудой, как, например, у органа или скрипки при игре смычком).
При затухающих колебаниях громкость звука постепенно уменьшается (хотя высота его и оста-ется при этом практически неизменной) и наконец естественным путем угасает вовсе. При незатухаю-щих колебаниях громкость звука на ряде инструментов и при пении можно варьировать: уменьшать, ос-тавлять неизменной и увеличивать — в зависимости от художественных целей и задач.
Иногда громкость называют силой звука, но это неточно, ибо хотя по смыслу эти понятия и близки между собой и даже зависимы друг от друга, однако они отнюдь не адекватны по своему значе-нию. Например, при увеличении объективной силы звука в 100 раз его громкость, то есть восприятие силы звука нашим слухом возрастет лишь в два раза, а тысячекратное увеличение силы звука даст лишь трехкратное увеличение громкости и т.д. Сила звука измеряется в децибелах (дб)* [Децибел — десятая часть бела, являющегося логарифмической единицей измерения силы звука; назван так в честь изобретателя телефона А. Г. Белла.) а громкость — в фонах (Фон (греч. — phone) — в буквальном переводе означает «звук». В музыкальной акустике — единица из-мерения, громкости звука.).]
В музыкальной практике громкость звука обозначается различными терминами: громкое звуча-ние — forte (ит. — громко), fortissimo (превосходная степень от forte) и forte fortissimo (еще более гром-ко, чем fortissimo); этому соответствуют знаки f, ffffff. В более редких случаях очень громкая звучность обозначается четырьмя знаками forte (ffff), а иногда и пятью (fffff). Аналогично обозначается и тихое зву-чание — p, pp, ррр (начальные буквы итальянского слова piano — тихо). Количество знаков р также мо-жет доходить изредка до четырех, даже пяти. (Обозначение ррррр можно найти, например, в партитуре Шестой симфонии П. Чайковского перед началом разработки первой части.)
Кроме основных обозначений можно встретить и производные: mf, mp (mezzo forte, mezzo piano), означающие, соответственно, — не очень громко, не очень тихо; sf, sp (subito forte, subito piano), чему соответствует: внезапно громко, внезапно тихо.
Для обозначения постепенного нарастания или ослабления звучания используются термины crescendo и diminuendo, заменяемые часто «вилками»: и . Иногда к словам crescendo и diminu-endo добавляется обозначение росо а росо, что означает — постепенно, понемногу. Если термин cres-cendo (аналогично и diminuendo) должен действовать в течение нескольких тактов, обозначение пишется по слогам, разделенным пунктирными линиями: cre-scen-do, или к слову crescendo добавляется слово sempre (sempre crescendo— все время усиливая, вплоть до следующего обозначения).
Тембр. Тембром называется характер звучания, или окраска тука. Тембр зависит от многих при-чин, как объективного, так и субъективного свойства: конструкции инструмента, материала, из которого он сделан, и его качества (например, сорта дерева, состава металлического сплава и т. п.), способа зву-коизвлечения и мастерства исполнителя, среды, в которой распространяется звук, и расстояния от его источника. Но особенно большое значение для формирования тембра музыкальных звуков имеет нату-ральный звукоряд.
Известно, что каждый звук является сложным, то есть состоит из нескольких одновременно зву-чащих тонов*. [В этом смысле звук можно сравнить с лучом света, который, преломляясь ПРИ прохождении через про-зрачную призму, разлагается на различные цветовые полосы, образующие спектр, состоящий из семи видимых цветов радуги: красно-оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового.] Звучащая струна, например, делится одно-временно на свои половины, трети, четверти, пятые, шестые части и так далее, которые будут колебать-ся самостоятельно. Ниже приводятся схемы колебаний струны:
а) схема колебаний струны целиком и отдельными ее частями (половинами, третями, четвертями и т.д.);
б) общая схема колебаний в одновременности (сложная форма)*. [Сложную форму колебаний струны (как и другого звучащего тела) точно изобразить графическим способом довольно трудно, и всякий чертеж, абстрактно по-казывая само явление, будет всего лишь более или менее удачным приближением к действительной картине. При этом следу-ет иметь в виду, что отмеченные в схеме колебания совершаются в течение всего времени звучания при любом отклонении колеблющегося тела (в данном случае — струны) от своего первоначального спокойного состояния.]
Графическое изображение колебаний струны:

Человек слышит один звук, обладающий определенной высотой, соответствующей частоте коле-баний целой струны. Частоты же колебаний частей струны, издающих так называемые частичные то-ны, не воспринимаются слухом как отдельные самостоятельные звуки. Тоны, соответствующие этим частотам, сливаются с основным, придавая звуку определенный колорит.
Тоны, входящие в состав сложного звука, принято называть гармоническими составляющими тонами или просто гармониками. Первый из них, возникающий от колебаний всей струны, называется основным тоном (что соответствует первому частичному тону), следующие далее называются оберто-нами, то есть тонами, лежащими выше основного. Например, натуральный обертоновый звукоряд от звука до имеет следующую структуру:

Примечание: Седьмой, одиннадцатый, тринадцатый и четырнадцатый звуки этого ряда не находятся в точном со-ответствии с обозначенной по темперированному строю высотой, поэтому в примере их ноты заштрихованы, а сверху вы-ставлены вертикальные стрелки, указывающие направленность этого несоответствия: — несколько ниже, — несколько выше обозначенного звука.
На характер тембра влияют и количество слышимых обертонов,, и то или иное распределение громкости между отдельными гармониками сложного музыкального звука. Если, например, вторая гар-моника будет громче основного тона, третья — громче второй, а затем громкость будет снижаться, то возникнет тембр, близкий тембру гобоя. На некоторых электрических музыкальных инструментах мож-но подобрать любую интенсивность различных обертонов и, составляя таким образом из отдельных простых тонов сложный звук, имитировать тембры различных музыкальных инструментов. Так, напри-мер, если выделить нечетные гармонические тоны — первый, третий и пятый, — то в результате синте-зируется тембр кларнета (Тембровая сторона музыки (и все, что связано с ней) специально и подробно изучается на более поздних этапах обучения — в курсах инструментоведения и оркестровки.)