Cos'è un armonico?

L'universo vive di suoni ed in tutti questi suoni sono presenti gli armonici.
Gli armonici naturali (conosciuti anche come ipertoni) sono i suoni emessi in genere dagli strumenti a corda e dagli ottoni (alcuni fiati)
Sono un fenomeno sonoro che si verifica ogni volta che un suono viene emesso.
Normalmente, ci sembra di percepire note singole quando sentiamo uno strumento musicale come il violino ed il pianoforte che suonano una nota.
Invece, quasi tutte le note prodotte da strumenti musicali, dalla nostra voce o da altre sorgenti sonore, non sono realmente note pure", ma sovrapposizioni di frequenze di note pure, chiamate "parziali". (note più acute e meno intense).
La più bassa di tutte queste frequenze è detta "la fondamentale".
Gli ipertoni sono invece tutte le parziali con frequenza maggiore della fondamentale che formano un suono complesso.
Gli ipertoni si dicono armoniche se le loro frequenze sono multipli interi della frequenza della fondamentale.
Un elevato numero di ipertoni corrisponde ad un suono armonioso e ricco: il violoncello, ad esempio, produce più di 10 armoniche mentre gli strumenti a fiato più semplici (come il flauto dolce) ne producono non più di 3 o 4.
Il diapason, invece, è in grado di emettere un la a 440 Hertz molto puro, cioè praticamente senza ipertoni. Il pianoforte, infine, ben rappresenta la categoria degli strumenti che non producono armoniche esatte: si parla in tal caso di inarmonicità degli ipertoni.
Gli ipertoni hanno un’importanza fondamentale perché caratterizzano il timbro di uno strumento, come rilevato da Helmholtz:
la prima armonica, se abbastanza intensa, conferisce “sostanza” al suono
la seconda dà limpidezza
la sesta e l'ottava lo rendono squillante
la settima e la nona lo inaspriscono.
Strumenti privi di armoniche pari (come il clarinetto) hanno un timbro piuttosto vuoto e nasale.
Gli ipertoni hanno una importanza fondamentale anche nella determinazione degli intervalli musicali.I suoni armonici corrispondono ai possibili modi naturali di vibrazione di un corpo sonoro (secondo un moto armonico). Ad esempio, se una corda di lunghezza L emette un Mi (primo armonico), la stessa corda vibra con meno intensità anche a frequenza doppia (pari alla lunghezza L/2, secondo armonico), emettendo un Mi all'ottava superiore, e così via, suddividendo la lunghezza d'onda in multipli interi L/3, L/4, eccetera.. Lo stesso principio vale per le colonne d'aria che vibrano all'interno di tubi (come negli ottoni).
La serie armonica naturale,in cui il suono fondamentale è un Do è la base fisica che ha dato origine al temperamento naturale. Notare che nel temperamento naturale il 7°, l'11° e 14° armonico suonano calanti ed il 13° è crescente in relazione agli analoghi suoni nel temperamento equabile.
Es: corda che vibra a 256 Hz e a cui ci riferiamo come Do, quando la ascoltiamo normalmente sentiamo la nota Do. Questo accade facendo riferimento solo alla nota fondamentale. Infatti, quando quella corda vibra 256 volte al secondo e quel Do sta suonando, molte altre note, oltre a quella fondamentale, stanno suonando. Queste sono dette "ipertoni".In molti casi non riusciamo a distinguere i differenti ipertoni che stanno risuonando e che contribuiscono a ciò che definiamo il timbro di uno strumento. Differenti strumenti suoneranno tutti gli ipertoni, ma specifici ipertoni sono più evidenti in differenti strumenti. Questi armonici dominanti sono chiamati modellanti". Sono la parte dello spettro sonoro dove l'energia è maggiormente concentrata.
Gli armonici sono responsabili della modellazione dei singoli suoni che noi udiamo e dell'unicità del timbro di ogni strumento. In un laboratorio elettronico, gli armonici sono stati separati grazie a filtri speciali in tre diversi strumenti. Ascoltando questi strumenti privati dei loro armonici era impossibile distinguerli l'uno dall'altro, nonostante in condizioni normali non sarebbe stato difficile riconoscere un violino da una tromba o da un pianoforte. Gli ipertoni sono presenti anche nelle nostre voci e sono, infatti, responsabili delle nostre doti canore e della nostra voce unica. Ogni voce è diversa ed ogni voce ha le sue specifiche "modellanti" che risuonano quando parliamo.Gli armonici sono matematicamente in relazione tra loro. Ricordate l'esempio della corda che vibra a 256 Hz ed origina il Do? Mentre la corda vibra 256 volte al secondo, altre onde sonore sono state generate e vibrano come multipli geometrici di 256 Hz.
Il primo armonico vibra due volte più velocemente della fondamentale, in un rapporto di 2 a 1, o 512 vibrazioni al secondo. Questo crea una nota a cui si fa riferimento come ad un intervallo di un ottavo della fondamentale, ed è anch'essa chiamata Do.
I PRIMI 16 ARMONICILo schema della pagina seguente mostra i primi 16 armonici creati usando un Do di frequenza 256 Hz come fondamentale. Mostra anche la sua frequenza e l'intervallo generato. La prima colonna rappresenta il nome dato all'armonico. La seconda mostra l'intervallo creato dall'armonico nell'ottava. La terza indica il nome parziale dell'armonico e la quarta la sua frequenza.
I primi 16 armonici creati partendo dal Do (256 Hz) come fondamentale

NOTA, INTERVALLO, ARMONICO, FREQUENZA
1 Do, Unisono, 1ª parziale, 256 Hz
2 Do, Ottava, 2ª parziale, 512 Hz
3 Sol, 5ª perfetta, 3ª parziale, 768 Hz
4 Do, Ottava, 4ª parziale, 1.024 Hz
5 Mi, 3ª maggiore, 5ª parziale, 1.280 Hz
6 Sol, 5ª perfetta, 6ª parziale, 1.536 Hz
7 Sib-, 7ª minore, 7ª parziale, 1.792 Hz
8 Do, Ottava, 8ª parziale, 2.048 Hz
9 Re, 2ª maggiore, 9ª parziale, 2.304 Hz
10 Mi, 3ª maggiore, 10ª parziale, 2.560 Hz
11 Fa#-, 4ª aumentata, 11ª parziale, 2.816 Hz
12 Sol, 5ª perfetta, 12ª parziale, 3.072 Hz
13 La-, 6ª maggiore, 13ª parziale, 3.328 Hz
14 Si b-, 7ª minore, 14ª parziale, 3.584 Hz
15 Si, 7ª maggiore, 15ª parziale, 3.840 Hz
16 Do, ottava, 16ª parziale, 4.096 Hz
Un intervallo è la differenza di intonazione tra due note. Un esempio è la differenza tra due note suonate sul pianoforte. La differenza tra queste due note è detta intervallo.
§ Il secondo armonico che suona vibra tre volte più velocemente della fondamentale, in un rapporto di 3 a 1, a 768 Hz. Questa crea una nota a cui si fa riferimento con un intervallo di un'ottava ed una quinta sulla fondamentale. Il nome che diamo a questa nota è Sol.
§ Il terzo armonico che suona vibra quattro volte più velocemente della fondamentale, in un rapporto di 4 a 1, a 1.024 Hz. Questa nota crea un intervallo di un ottava sulla prima nota. ~ due ottave sulla fondamentale ed è anch'essa chiamata Do.
§ Il quarto armonico suona vibrando 5 volte più velocemente della fondamentale, in un rapporto di 5 a 1, a 1280 Hz. Onesta nota crea un intervallo che è di due ottave ed una terza superiore alla fondamentale. Questa nota è un Mi.
§ Il quinto armonico vibra 6 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 6 a 1, e genera un altro Sol, un'ottava sopra il secondo armonico.
§ Il sesto armonico vibra 7 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 7 a 1, e crea una nota che normalmente non si trova sulla tastiera di uno strumento. Questa nota è leggermente più bassa di un Sib (spesso indicata con un Sib-).
§ Il settimo armonico vibra Otto volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 8 a 1 e crea un nuovo Do superiore al primo di tre ottave.
§ L'ottavo armonico vibra 9 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 9 a 1 e genera un Re.
§ Il nono armonico vibra 10 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 10 a 1 e genera un nuovo Mi, superiore a quello creato dal quarto ipertono di un'ottava.
§ Il decimo armonico vibra il volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 11 a 1 e genera un'altra nota che normalmente non si trova su una tastiera. Questa nota è leggermente più bassa di un Fa# (riportata come Fa#-).
§ L'undicesimo armonico vibra 12 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 12 a 1 e crea un altro Sol, superiore di un'ottava a quello generato dal quinto ipertono.
§ Il dodicesimo armonico vibra 13 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 13 a 1 e crea un'altra nota che non si trova sulla tastiera, leggermente più bassa di un La (riportata come La-).
§ Il tredicesimo armonico vibra 14 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 14 a 1 e genera un altro Sib-, superiore di un'ottava a quello prodotto dal sesto ipertono.
§ Il quattordicesimo armonico vibra 15 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 15 a 1 e genera una nota chiamata Si naturale.
§ Il quindicesimo armonico, che vibra 16 volte più velocemente della fondamentale in un rapporto di 16 a 1, genera un altro Do, che è di 4 ottave superiore al primo.
Questi sono gli armonici delle prime quattro ottave, generati dal primo Do, che abbiamo definito "fondamentale" e che è stato suonato su uno strumento. Questi non sono comunque tutti gli ipertoni prodotti. In teoria, la serie degli ipertoni è infinita, con ogni armonico multiplo geometrico della fondamentale che diventa più veloce e più alto. SCIENZA E MUSICALa questione fondamentale degli armonici o ipertoni è la loro relazione matematica. Per esempio, il rapporto tra il secondo ed il terzo armonico è di 3 a 2. Questo è un intervallo detto "di quinta". Questa relazione può avere profondi effetti sugli aspetti armonici e curativi del suono.Questi sono gli armonici prodotti suonando un Do. Gli stessi rapporti armonici emergono indipendentemente dalla nota fondamentale, anche se le tonalità prodotte dalla fondamentale sono differenti. Se prendessimo queste note e con esse formassimo una scala, avremmo una scala così composta:
Do, Re, Mi, Fa#-, Sol, La-, Sib- e Do.
Le antiche scuole misteriche della Grecia, dell'India, del Tibet e dell'Egitto avevano un vasta conoscenza della relazione tra musica e guarigione, basata sul principio di vibrazione come la forza creatrice fondamentale dell'Universo.