Растянутый тюнинг

Если бы ширина клавиш фортепианной клавиатуры была растянута, поскольку интервалы между соответствующими нотами в растянутой настройке, это будет выглядеть примерно так, как показано выше.

Растянутая настройка — это деталь музыкальной настройки с проволочными струнами , применяемая к музыкальным инструментам , старым нецифровым электрическим пианино (таким как пианино Fender Rhodes и Wurlitzer электрическое пианино ), а также некоторым синтезаторам на основе сэмплов , основанным на этих инструментах, для обеспечения соответствия естественная негармоничность их вибрирующих элементов. При растянутой настройке две ноты, находящиеся на расстоянии октавы , основные частоты которых теоретически имеют точное соотношение 2:1, настраиваются немного дальше друг от друга ( растянутая октава ). «Для растянутой настройки октава больше, чем в 2 раза; для сжатой настройки октава меньше, чем в 2 раза».

Мелодическое растяжение относится к строям с растянутыми по отношению друг к другу основными гармониками, тогда как гармоническое растяжение относится к строям с растянутыми гармониками относительно нерастянутых основных тонов. Например, фортепиано имеет как растянутые гармоники, так и, чтобы приспособиться к ним, растянутые основные тона.

Основы и гармоники

В большинстве музыкальных инструментов компонент, генерирующий тон ( струна или резонансный столб воздуха), вибрирует на многих частотах одновременно: на основной частоте, которая обычно воспринимается как высота ноты, и на гармониках или обертонах , кратных основной частоте. и чьи длины волн, следовательно, делят область, генерирующую тон, на простые дробные сегменты (1/2, 1/3, 1/4 и т. д.). (См. гармонический ряд .) Основная нота и ее гармоники звучат вместе, и соотношение амплитуд между ними сильно влияет на воспринимаемый тон или тембр инструмента.

В акустическом фортепиано , клавесине и клавикорде вибрирующим элементом является металлическая проволока или струна ; во многих нецифровых электрических пианино это конический металлический зубец ( пианино Rhodes ) или трость ( электрическое пианино Wurlitzer ) с зажатым одним концом, а другой свободно вибрирует. Каждая нота на клавиатуре имеет свой отдельный вибрирующий элемент, напряжение и/или длина и вес которого определяют ее основную частоту или высоту звука . В электрических пианино движение вибрирующего элемента воспринимается электромагнитным датчиком и усиливается электроникой.

Интервалы и негармоничность

При настройке соотношение между двумя нотами (известное в музыкальном плане как интервал ) определяется путем оценки их общих гармоник . Например, мы говорим, что две ноты находятся на расстоянии октавы друг от друга, когда основная частота верхней ноты точно соответствует второй гармонике нижней ноты. Теоретически это означает, что основная частота верхней ноты ровно в два раза превышает частоту нижней ноты, и мы предполагаем, что вторая гармоника верхней ноты будет точно соответствовать четвертой гармонике нижней ноты.

Однако для инструментов, натянутых на металлическую проволоку, ни одно из этих предположений не является справедливым, и причиной является негармоничность.

Негармоничность к разнице между теоретическими и фактическими частотами гармоник относится или обертонов вибрирующего зубца или струны . Теоретическая частота второй гармоники в два раза превышает основную частоту, а третьей гармоники — в три раза больше основной частоты и так далее. Но на металлических струнах , зубцах и тростях измеренные частоты этих гармоник немного выше, причем пропорционально больше в высших, чем в низших гармониках. Цифровая эмуляция этих инструментов должна воссоздать эту негармоничность, если она хочет звучать убедительно.

Теория темпераментов в музыкальной настройке обычно не принимает во внимание негармоничность, которая варьируется от инструмента к инструменту (и от струны к струне), но на практике степень негармоничности, присутствующая в конкретном инструменте, будет влиять на модификацию теоретической темперации, которая к нему применяется.

Вибрация проволочных струн

Когда натянутая проволочная струна приводится в движение путем щипания или удара, сложная волна распространяется наружу к концам струны. Когда он движется наружу, этот первоначальный импульс выталкивает провод из исходного положения по всей его длине. После прохождения импульса каждая часть провода немедленно начинает возвращаться к своему положению покоя (и выходить за его пределы), что означает, что вибрация возникла . При этом первоначальный импульс отражается от обоих концов струны и возвращается к центру. По пути он взаимодействует с различными вибрациями, которые он вызвал при первом проходе, и эти взаимодействия уменьшают или аннулируют одни компоненты импульсной волны и усиливают другие. Когда отраженные импульсы встречаются друг с другом, их взаимодействие вновь нейтрализует одни компоненты и усиливает другие. [1]

За несколько проходов струны все эти подавления и усиления сортируют вибрацию в упорядоченный набор волн, которые колеблются на 1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6 и т. д. . длины строки. Это гармоники . Как правило, амплитуда его вибрации у высших гармоник меньше, чем у низших, а это значит, что высшие гармоники мягче, хотя детали этого отличаются от инструмента к инструменту. Точное сочетание различных гармоник и их амплитуд является основным фактором, влияющим на тембр или качество тона конкретного музыкального тона.

В идеальной простой струне вибрация на половине длины струны будет вдвое быстрее ее основной вибрации, на трети - в три раза быстрее и так далее. В такой струне единственной силой, возвращающей любую ее часть в исходное положение, является натяжение между концами струны. Однако струны для низких и средних тонов обычно состоят из сердечника, на который намотана другая, более тонкая проволока. Это делает их естественным образом устойчивыми к изгибу, усиливая эффект натяжения струны при возвращении данной части струны в исходное положение; в результате возникает сравнительно более высокая частота вибрации намотанных струн. Поскольку жесткость постоянна, ее влияние больше для более коротких длин волн, т.е. для более высоких гармоник.

Зубцы и язычки

Зубцы и трости отличаются от струн тем, что они удерживаются на одном конце и свободно вибрируют на другом. Частоты их основных и гармонических колебаний подвержены той же негармоничности, что и струны. Однако из-за сравнительной толщины стержней, на которых заканчиваются зубцы электрического пианино, более сильные (и более сильные) вибрации имеют тенденцию «видеть» точки окончания немного глубже в стержне, чем меньшие и более слабые вибрации. Это усиливает негармоничность зубцов.

Влияние на настройку

Негармоничность изменяет гармоники за пределы их теоретических частот. По мере развития серии обертонов каждая часть становится пропорционально острее. Таким образом, в нашем примере октавы точное совпадение самой низкой общей гармоники вызывает небольшое растяжение; соответствие следующей более высокой общей гармонике вызывает большее растяжение; и так далее. Если интервал составляет две октавы плюс пятая часть (предпочтительный способ перекрестной проверки растяжения верхних высоких частот фортепиано), то точное соответствие верхней ноты шестой гармонике самой низкой требует большой сложности растяжки октав, чтобы получить нижнюю гармонику. отдельные октавы, их двойные и тройные октавы и другие их интервальные отношения, чтобы звучать чисто и сбалансированно.

Решение таких дилемм лежит в основе точной настройки на слух, и все решения включают в себя некоторое растяжение высоких нот вверх и нижних нот вниз от их теоретических частот. В более коротких струнах (например, на спинетах ) жесткость проволоки в теноровом и басовом регистрах пропорционально высока; это приводит к тому, что тембр обычно становится хуже из-за более высокой негармоничности и растяжения октав, что создает значительные компромиссы с тем, что считается приемлемой настройкой. На более длинных струнах, например, на концертном рояле или даже на рояле среднего размера, этот эффект значительно снижается. Интернет-источники предполагают, что общая величина «растяжения» по всему диапазону фортепиано может составлять порядка ±35 центов : это также проявляется в эмпирической кривой Рейлсбека .

См. также

• Электронный тюнер
• Фортепианная акустика
• Настройка фортепиано

Дополнительная информация

• Пять лекций по акустике фортепиано
• Негармоничность настройки фортепиано в Wayback Machine (архивировано 3 марта 2016 г.)

Внешние ссылки

• «Октавные типы» , BillBremmer.com .