Настройка фортепиано
Настройка фортепиано — это процесс регулировки натяжения струн акустического фортепиано таким образом, чтобы музыкальные интервалы между струнами были гармоничными . Значение термина «настроено» в контексте настройки фортепиано – это не просто определенный фиксированный набор тонов . Точная настройка фортепиано требует оценки вибрационного взаимодействия между нотами, которое различно для каждого фортепиано, поэтому на практике требуется немного отличающаяся от любого теоретического стандарта высота звука. [ нужна ссылка ] Фортепиано обычно настраиваются на модифицированную версию системы, называемую равнотемперированной . (См. «Частоты клавиш фортепиано», чтобы узнать о теоретической настройке фортепиано.)
Во всех системах настройки каждая высота звука может быть получена из ее отношения к выбранной фиксированной высоте, которая обычно равна A440 (440 Гц), нота A выше средней C. Для классического фортепиано и музыкальной теории средняя C обычно обозначается как как C 4 (как в научной нотации ); Однако в стандартном определении MIDI эта средняя C (261,626 Гц) помечена как C 3 . На практике программное обеспечение MIDI может обозначать среднюю C как C 3 -C 5 , что может вызвать путаницу, особенно у новичков.
Настройкой фортепиано занимается широкий круг независимых специалистов по фортепиано, специалистов по ремонту фортепиано, технического персонала магазинов фортепиано и любителей. Профессиональное обучение и сертификацию можно получить в организациях или гильдиях, таких как Гильдия пианистов . Многие производители фортепиано рекомендуют настраивать фортепиано два раза в год.
Фон
[ редактировать ]
Многие факторы приводят к расстройке фортепиано, особенно изменения атмосферы. Например, изменения влажности влияют на высоту звука фортепиано; высокая влажность приводит к набуханию деки , растягиванию струн и повышению резкости звука, а низкая влажность имеет противоположный эффект. [1] Изменения температуры также могут повлиять на общую высоту звука фортепиано. В новых фортепиано струны постепенно растягиваются, а деревянные части сжимаются, в результате чего фортепиано становится плоским, в то время как в старых фортепиано настроечные штифты (которые удерживают струны в гармонии) могут ослабнуть и не поддерживать настройку фортепиано. [2] Частая и тяжелая игра также может привести к расстройке фортепиано. [2] По этим причинам многие производители фортепиано рекомендуют настраивать новые фортепиано четыре раза в течение первого года и два раза в год в дальнейшем. [3]
Расстроенное фортепиано часто можно отличить по характерному « хонки-тонку » или звуку биения , которое оно издает. Это колебание интенсивности звука является результатом одновременного воспроизведения двух (или более) тонов одинаковых частот. Например, если струна фортепиано, настроенная на 440 Гц (колебаний в секунду), сыграна вместе со струной, настроенной на 442 Гц, полученный тон будет бить с частотой 2 Гц из-за конструктивного и деструктивного взаимодействия между двумя звуками. волны. Аналогично, если струна, настроенная на 220 Гц (с гармоникой 440 Гц), сыграна вместе со струной, настроенной на 442 Гц, будет слышен тот же бит с частотой 2 Гц. [4] Поскольку фортепиано обычно имеет несколько струн для каждой клавиши, эти струны должны быть настроены на одну и ту же частоту, чтобы исключить биения.
Высота ноты определяется частотой колебаний . струны Для колеблющейся струны частота определяется длиной, массой и натяжением . [5] Струны фортепиано намотаны на настроечные штифты, которые поворачиваются для регулировки натяжения струн.
История
[ редактировать ]Настройка фортепиано стала профессией примерно в начале 1800-х годов, когда «фортепиано» стало мейнстримом. [6] Раньше у музыкантов были клавесины , которые было гораздо легче настраивать и которые музыканты обычно настраивали сами. Первые настройщики фортепиано обучались и работали на фортепианных фабриках и часто проходили обучение продолжительностью около 5–7 лет. Первые настройщики сталкивались с проблемами, связанными с большим разнообразием новых и меняющихся фортепиано, а также с нестандартизированными высотами звука.
Исторически сложилось так, что клавишные инструменты настраивались с использованием только интонации , пифагорейской настройки и средней темперации, что означало, что такие инструменты могли звучать «в гармонии» в одной клавише или в нескольких клавишах, но тогда имели бы больший диссонанс в других клавишах. [7] Развитие хорошего темперамента позволило инструментам с фиксированной высотой звука достаточно хорошо играть во всех тональностях. Знаменитый « Хорошо темперированный клавир » Иоганна Себастьяна Баха воспользовался этим прорывом, где прелюдии и фуги были написаны для всех 24 мажорных и минорных тональностей. [8] Однако, хотя неприятных интервалов (таких как интервал Вольфа ) удалось избежать, размеры интервалов между клавишами по-прежнему не были одинаковыми, и поэтому каждая клавиша по-прежнему имела свой собственный отличительный характер. В 1800-х годах это изменение привело к увеличению использования квазиравной темперации , при которой соотношение частот между каждой парой соседних нот на клавиатуре было почти одинаковым, что позволяло транспонировать музыку между клавишами без изменения соотношения между нотами. [9]
Фортепиано обычно настраиваются на стандарт высоты звука A440 , который был принят в начале 20 века в ответ на самые разные стандарты. [10] Раньше стандарты шага постепенно повышались с примерно A415 в конце 18 - начале 19 века до A435 в конце 19 века. Хотя обычно стандартом является A440, некоторые оркестры, особенно в Европе, используют стандарт более высокого тона, например A442. [11]
Теория
[ редактировать ]Обертоны и гармоники
[ редактировать ]
Натянутая струна может вибрировать в разных режимах или гармониках , и когда молоточек фортепиано ударяет по струне, он одновременно возбуждает несколько гармоник. Первая гармоника (или основная частота) обычно самая громкая и определяет воспринимаемую высоту звука. [12] Теоретически высшие гармоники (также называемые обертонами или частичными) колеблются с частотой, кратной основной частоте. (например, струна с основной частотой 100 Гц будет иметь обертоны на 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и т. д.) В действительности частоты обертонов слегка сдвинуты вверх из-за негармоничности , вызванной жесткостью струн. . [13]
Отношение между двумя тонами, называемое интервалом , представляет собой отношение их абсолютных частот. Проще всего идентифицировать и настраивать интервалы, в которых частоты нот имеют простое целочисленное соотношение (например, октава с соотношением 2:1, идеальная квинта с соотношением 3:2 и т. д.), поскольку гармоники этих интервалов совпадают и бьются, когда они расстроены. (Для идеальной квинты 3-я гармоника нижней ноты совпадает со 2-й гармоникой верхней ноты.)
Темперамент
[ редактировать ]Термин «темперамент» относится к системе настройки, которая позволяет бить интервалы вместо настройки в чистом виде или « просто интервалами ». при равной темперации Например, квинту можно смягчить, слегка сузив ее, что достигается за счет небольшого сглаживания ее верхнего тона или небольшого повышения нижнего тона.
Темперирование интервала заставляет его биться. Поскольку фактический тон вибрирующей фортепианной струны представляет собой не просто одну высоту звука, а комплекс тонов, расположенных в гармонической серии , две струны, которые близки к простому гармоническому соотношению, например, идеальная пятая доля на более высоких тонах (при их совпадающих гармониках) ), из-за разницы в высоте между их совпадающими гармониками. Там, где эти частоты можно вычислить, темперамент можно настроить на слух, определяя время ударов темперированных интервалов.
Обычный метод настройки фортепиано начинается с настройки всех нот «темпераментной» октавы в нижнем среднем диапазоне фортепиано, обычно от F3 до F4. Тюнер начинает с использования внешнего эталона, обычно A440 камертона (или обычно камертона C523.23) для настройки начальной высоты звука, а затем настраивает другие ноты «темперации», используя отношения умеренных интервалов. Во время настройки обычно оценивают идеальные квинты и кварты, мажорные и второстепенные терции, а также мажорные и минорные сексты, часто воспроизводя интервалы по восходящей или нисходящей схеме, чтобы услышать, достигнуто ли равномерное увеличение частоты ударов.
Определив 12 нот хроматической гаммы, техник затем воспроизводит темперамент по всему фортепиано, настраивая октавы и сверяя с другими интервалами, чтобы согласовать каждую ноту с другими, которые уже настроены.
Также широко используются электронные устройства настройки фортепиано. Они предназначены для регулировки тех же тональных сложностей, с которыми сталкивается слуховой тюнер. Устройства используют сложные алгоритмы для непрерывной проверки гармонического состава каждой струны по мере ее звучания и применения полученной информации для определения ее оптимальной высоты звука в контексте всего инструмента.
В следующей таблице перечислены теоретические частоты ударов между нотами в октаве равной темперации. В верхнем ряду указаны абсолютные частоты звуков; обычно по внешнему эталону определяется только A440. Каждое второе число указывает частоту ударов между любыми двумя тонами (которые разделяют строку и столбец с этим числом) в октаве темперамента. Более медленные ритмы можно тщательно рассчитать с помощью метронома или другого подобного устройства. Для терций в октаве темперамента сложно настроить такое количество ударов в секунду, но после установки темперамента и дублирования его на октаву ниже все эти частоты биений присутствуют в половине указанной частоты в этой нижней октаве, что отлично подходит для проверки правильности темперамента. Один из самых простых тестов на равнотемперацию — это сыграть последовательность мажорных терций, каждая из которых на полтона выше предыдущей. Если достигнута равная темпераментность, частота ударов этих терций должна равномерно увеличиваться в области темперамента. [14]
| 261.626 | 277.183 | 293.665 | 311.127 | 329.628 | 349.228 | 369.994 | 391.995 | 415.305 | 440.000 | 466.164 | 493.883 | 523.251 |
| 0.00000 | 14.1185 | 20.7648 | 1.18243 | 1.77165 | 16.4810 | 23.7444 | С | |||||
| 13.3261 | 19.5994 | 1.11607 | 1.67221 | 15.5560 | 22.4117 | Б | ||||||
| 12.5781 | 18.4993 | 1.05343 | 1.57836 | 14.6829 | 21.1538 | A♯ | ||||||
| 11.8722 | 17.4610 | .994304 | 1.48977 | 13.8588 | 19.9665 | А | ||||||
| 16.4810 | .938498 | 1.40616 | 13.0810 | 18.8459 | G♯ | |||||||
| .885824 | 1.32724 | 12.3468 | 17.7882 | Г | Фундаментальный | |||||||
| 1.25274 | 11.6539 | 16.7898 | F♯ | Октава | ||||||||
| 1.18243 | 10.9998 | 15.8475 | Ф | Майор шестой | ||||||||
| 10.3824 | 14.9580 | И | Малая шестая | |||||||||
| 14.1185 | D♯ | Идеальная пятая часть | ||||||||||
| Д | Идеальная четвертая | |||||||||||
| C♯ | Основная треть | |||||||||||
| С | Малая треть | |||||||||||
В следующей таблице указан шаг, при котором должны возникать самые сильные биения в течение полезных интервалов. Как описано выше, например, при настройке идеальной квинты биение можно услышать не на одной из основных нот играемых клавиш, а скорее на октаву и квинту (идеальную двенадцатую) выше нижней из двух клавиш, что составляет самая низкая высота звука, при которой их гармонические ряды перекрываются. Как только биения станут слышны, настройщик должен расширить или сузить интервал в настройке, в которой нет биений.
| Интервал | Примерное соотношение частот | Удары выше нижнего тона | Закалка |
|---|---|---|---|
| Октава | 2:1 | Октава | Точный |
| Майор шестой | 5:3 | Две октавы и мажорная треть | Широкий |
| Малая шестая | 8:5 | Три октавы | Узкий |
| Идеальная пятая часть | 3:2 | Октава и пятая | Немного узкий |
| Идеальная четвертая | 4:3 | Две октавы | Немного широкий |
| Основная треть | 5:4 | Две октавы и мажорная треть | Широкий |
| Малая треть | 6:5 | Две октавы и пятая | Узкий |
| Унисон | 1:1 | Унисон | Точный |
Потягиваться
[ редактировать ]
Настройка, описанная вышеприведенным планом ударов, обеспечивает хорошее приближение к равной темперации во всем диапазоне октавы темперации. Однако при дальнейшем расширении фактическая настройка инструмента становится все более неточной из-за отклонения реальных частичных гармоник от теоретических гармоник , частичные звуки фортепиано становятся немного резкими все более высокие порядки гармонического ряда , поскольку достигаются . Эта проблема смягчается за счет «растягивания» октав при настройке выше (и в некоторой степени ниже) области темперамента. Когда октавы растянуты, они настраиваются не на самый низкий случайный обертон (вторую частичку) ноты ниже, а на более высокий обертон (часто 4-ю частичку). Это одинаково расширяет все интервалы, тем самым сохраняя интервальную и тональную согласованность.
Вся западная музыка, и особенно западная классическая литература, требует этого отклонения от теоретического равнотемперирования, поскольку музыка редко исполняется в пределах одной октавы. Пианист постоянно играет ноты, распределенные как минимум на три-четыре октавы, поэтому очень важно, чтобы средний и верхний диапазон высоких частот был растянут или расширен, чтобы лучше соответствовать негармоническим обертонам нижних регистров. Поскольку растяжка октав воспринимается, а не измеряется, настройщик определяет, какая октава требует большего или меньшего растягивания октав «на слух». Хорошая настройка требует компромисса между яркостью звука, точной интонацией и пониманием градации тембра через компас инструмента. Название этой модификации ширины гаммы называется октавой настройщиков фортепиано , в отличие от простой октавы 2:1, ожидаемой от (теоретического) гармонического генератора .
Величина растяжения , необходимая для достижения желаемого компромисса, представляет собой сложное определение, теоретически описываемое как функция масштабирования струны . При масштабировании струны учитываются натяжение, длина, диаметр, вес на единицу длины и эластичность либо основной проволоки струны, либо любой перемотки, используемой для изменения веса проволоки. Перемотки обычно изготавливаются из более плотного, тяжелого, но менее «пружинящего» металла, чем сталь, используемая для изготовления сердечника. Несовершенная « пружинистость » в любом месте струнной проволоки приводит к небольшому отклонению ее частей от математически чистых гармоник , и ни один реальный материал, используемый для создания музыкальных тонов, не является абсолютно упругим. является Кривая Рейлсбека результатом измерения основных частот растянутых строев и построения графика их отклонений от нерастянутых равнотемперированных строев.
В маленьких фортепиано негармоничность настолько велика, что установление растяжки на основе тройной октавы приводит к заметному биению одиночных октав, а широкие, быстрые интервалы в верхних дискантных частотах сильно бьют - особенно мажорные 17-е (две октавы + мажорная терция). По необходимости тюнер попытается ограничить растяжение. В больших фортепиано, таких как концертные рояли, меньшая негармоничность позволяет более полно растянуть струну, не оказывая негативного влияния на близкие октавы и другие интервалы. Таким образом, хотя может быть и верно, что меньшее фортепиано получает большее растяжение по сравнению с основным тоном, только октавы концертного рояля могут быть полностью расширены, так что тройные октавы становятся безбитными. Это способствует отклику, блеску и «певческому» качеству концертных роялей.
Преимуществом расширения октав является коррекция диссонанса, который равная темперация придает идеальной квинте. Без расширения октав медленное, почти незаметное биение квинты в области темперамента (в диапазоне от немногим более одной доли каждые две секунды до примерно одной доли в секунду) удвоило бы каждую восходящую октаву. Таким образом, в верхней части клавиатуры теоретически (и в идеале) чистая квинта должна отбиваться более восьми раз в секунду. Современные западные уши легко переносят быстрое биение с неровными интервалами (секунды и септимы, терции и шестые доли), но не с идеальными октавами или квинтами. К счастью для пианистов, натяжение струны, компенсирующее дисгармонию концертного рояля, также почти точно смягчает накопление диссонанса в идеальной квинте.
Другие факторы, физические и психоакустические , влияют на способность настройщика достичь темперамента. Среди физических факторов - негармонические эффекты из-за резонанса деки в басовых струнах, плохо изготовленные струны или особенности, которые могут вызвать «ложные удары» (ложные, поскольку они не связаны с манипуляциями с ударами во время настройки). Основным психоакустическим фактором является то, что человеческое ухо склонно воспринимать более высокие ноты как ровные по сравнению с средними. Расширения настройки с учетом негармоничности струн часто недостаточно для преодоления этого явления, поэтому настройщики фортепиано могут еще больше растянуть верхнюю октаву фортепиано или около того.
Инструменты и методы
[ редактировать ]
Обычные инструменты для настройки фортепиано включают настроечный рычаг или «молоток», различные сурдины , а также камертон или электронное настраивающее устройство . [15] Рычаг настройки используется для поворота и «установки» настроечных штифтов, увеличивая или уменьшая натяжение струны. Приглушения используются для приглушения струн, которые не настраиваются. При настройке октавы темперамента в темперированную (среднюю) часть фортепиано обычно помещается фетровая полоска; он вставляется между трихордом каждой ноты, приглушая две внешние струны, так что только средняя струна может свободно вибрировать. Приглушение Papps выполняет ту же функцию в пианино и используется вместе с фортепиано, чтобы аналогичным образом приглушить либо 2 левые струны (трихорда), либо 2 правые струны. После того, как все центральные струны настроены (или правильно, если используется сурдинка Papps), фетровую полоску можно снимать ноту за нотой, настраивая внешние струны на центральные струны. Клиновидные сурдины вставляются между двумя струнами, чтобы приглушить их, а сурда Papps обычно используется для настройки высоких нот в пианино, поскольку она легче скользит между стойками молоточков.
При настройке на слух камертон используется для настройки первой ноты (обычно A4) фортепиано, а затем настраивается октава темперамента между F3 и F4 с использованием различных интервалов и проверок, пока настройщик не убедится, что все ноты в октаве настроены правильно. [16] Остальная часть фортепиано затем настраивается на октаву темперамента, используя октавы и другие интервалы в качестве проверки.
Если используется электронное устройство настройки, шаг темперации можно пропустить, поскольку тюнер может регулировать ноты непосредственно с помощью устройства настройки в любом разумном порядке.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Как влажность влияет на мое пианино? Архивировано 26 марта 2019 г. в Wayback Machine. Гильдии пианистов
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Информация о настройке фортепиано» . Пианотехник.com . Проверено 27 мая 2013 г.
- ^ Как часто следует обслуживать мое пианино? , Гильдия фортепиано техников, 1993, заархивировано из оригинала 20 октября 2019 г. , получено 23 марта 2012 г.
- ^ Berg & Stork (2005 , стр. 50–51) (Частота биений равна разнице между частотами двух компонентов)
- ^ Информационный веб-сайт String Tension Lutherie
- ^ Джилл Грин, История настройки фортепиано
- ^ Берг и Сторк (2005 , стр. 239)
- ^ Берг и Сторк (2005 , стр. 240)
- ^ Berg & Stork (2005 , стр. 240) (С 1800-х годов почти все фортепиано были настроены с одинаковой темперацией, хотя среди органистов наблюдается движение за возвращение к историческим неравным темпераментам.
- ^ Концертный тон — переменный стандарт , 2 сентября 2012 г. (A440 был принят Британским институтом стандартов в 1939 году и Международной организацией по стандартизации в 1955 году. A440 был выбран вместо A439, поскольку последнее является простым числом и, следовательно, его труднее воспроизвести в электронном виде); Berg & Stork (2005 , стр. 243) (Принято международными оркестрами около 1920 г.)
- ^ Berg & Stork (2005 , стр. 240–244) (В конце 18 века стандарт был примерно на полшага ниже, чем сегодня; есть некоторые оркестры, особенно в Европе, которые используют более высокий стандарт звука.)
- ^ Реблиц (1993 , стр. 204) (Частичные обычно намного мягче основных)
- ^ Реблиц (1993 , стр. 214)
- ^ Реблиц (1993 , стр. 225)
- ^ Реблиц (1993 , стр. 217–218, 236)
- ^ Реблиц (1993 , стр. 223–228)
Ссылки
[ редактировать ]- Гельмгольц, Герман, Об ощущениях тона , Пер. Александр Эллис, Нью-Йорк: Dover Publications . 1954, 1885. ISBN 0-486-60753-4 .
- Йоргенсен, Оуэн (1991), Tuning , издательство Мичиганского государственного университета, ISBN 0-87013-290-3
- Реблиц, Артур (1993), Обслуживание, настройка и восстановление фортепиано (2-е изд.), Vestal Press
- Берг, Р.Э.; Сторк, Д.Г. (2005), Физика звука (3-е изд.), Pearson Education Inc.