Inharmonitet - Inharmonicity

For ikke at forveksle med Enharmonicity eller Anharmonicity .
Image
Inharmonisk spektrum af en klokke (stiplede grå linjer angiver harmoniske).
Image
Harmonisk spektrum.
Image
Slagstænger, såsom xylofon, hænges i ≈2/9 og ≈7/9 længde og slås med 1/2 længde for at reducere inharmonikitet.

Inden for musik er inharmonicitet den grad, i hvilken frekvensen af overtoner (også kendt som partialer eller partitoner ) afviger fra hele multipler af grundfrekvensen ( harmoniske serier ).

Akustisk set indeholder en note, der opfattes at have en enkelt distinkt tonehøjde, faktisk flere forskellige overtoner. Mange slaginstrumenter , såsom cymbaler , tam-tams og klokkespil , skaber komplekse og inharmoniske lyde.

Musiks harmoni og intonation afhænger stærkt af tonernes harmoni. En ideel, homogen, uendelig tynd eller uendelig fleksibel snor eller luftsøjle har præcis harmoniske vibrationsmåder. I ethvert ægte musikinstrument afviger den resonante krop, der producerer musiktonen - typisk en snor, tråd eller luftsøjle - fra dette ideal og har en lille eller stor mængde inharmonitet. For eksempel opfører en meget tyk streng sig mindre som en ideel streng og mere som en cylinder (et rør med masse), som har naturlige resonanser, der ikke er hele talmultipler af grundfrekvensen.

I strengeinstrumenter som klaver , violin og guitar eller i nogle indiske trommer som tabla er overtonerne dog tæt på - eller i nogle tilfælde ganske præcist - heltalsmultipler af grundfrekvensen. Enhver afvigelse fra denne ideelle harmoniske serie er kendt som inharmonicitet. Jo mindre elastiske strengene er (det vil sige, jo kortere, tykkere, mindre spænding eller stivere de er), desto mere inharmonisk udviser de.

Når en streng er bøjet eller tone i et blæseinstrument, der initieres af vibrerende siv eller læber, modvirker et fænomen, der kaldes mode-locking, strengens eller luftsøjlens naturlige inharmoniske egenskaber og får overtonerne til at låse præcist på heltalsmultipler af den grundlæggende tonehøjde, selv selvom disse er lidt forskellige fra instrumentets naturlige resonanspunkter. Af denne grund udviser en enkelt tone, der spilles af et strygeinstrument, messinginstrument eller sivinstrument, ikke nødvendigvis inharmonicitet.

Men når en streng bliver slået eller plukket, som med en klaverstreng, der er slået af en hammer, en violinstreng, der spilles pizzicato eller en guitarstreng, der bliver plukket af en finger eller plektrum , vil strengen udvise inharmonitet. Inharmoniciteten af ​​en streng afhænger af dens fysiske egenskaber, såsom spænding , stivhed og længde. For eksempel udviser en stiv streng under lav spænding (som dem der findes i basnoterne på små opretstående klaverer) en høj grad af inharmonitet, mens en tyndere streng under højere spænding (f.eks. En diskant i et klaver) eller mere fleksibel streng (såsom en tarm- eller nylonstreng, der bruges på en guitar eller harpe), vil udvise mindre inharmonitet. En sårstreng udviser generelt mindre inharmonicitet end den tilsvarende faste streng, og derfor foretrækkes sårstrenge ofte.

Klaver

Hovedartikel: Klaverakustik - Inharmonicitet og klaverstørrelse

Lydkvalitet af inharmonicitet

I 1943 var Schuck og Young de første forskere til at måle den spektrale inharmonitet i klavertoner. De fandt ud af, at de spektrale partialer i klavertoner gradvist strækkes - det vil sige, at de laveste partials strækkes mindst, og højere partials strækkes gradvist yderligere.

Inharmonitet er ikke nødvendigvis ubehageligt. I 1962 viste forskning fra Harvey Fletcher og hans samarbejdspartnere, at den spektrale inharmonikitet er vigtig for at toner skal lyde klaverlignende. De foreslog, at inharmonicitet er ansvarlig for den "varme" egenskab, der er fælles for ægte klavertoner. Ifølge deres forskning lød syntetiserede klavertoner mere naturligt, da der blev indført en vis inharmonitet. Generelt skal elektroniske instrumenter, der kopierer akustiske instrumenter, kopiere både inharmonien og den resulterende strakte tuning af de originale instrumenter.

Inharmonicitet fører til strakt tuning

Når klaverer stemmes af klaverstemmere , lytter teknikeren nogle gange efter lyden af ​​" slå ", når to toner spilles sammen, og melder til det punkt, der minimerer ruhed mellem toner. Klavertunere skal beskæftige sig med inharmonien i klaverstrenge, som er til stede i forskellige mængder i alle instrumentets områder, men især i bas- og høje diskantregistre. Resultatet er, at oktaver er indstillet lidt bredere end det harmoniske 2: 1 -forhold. Den nøjagtige mængde oktaver er strakt i en klaverstemning varierer fra klaver til klaver og endda fra register til register inden for et enkelt klaver - afhængigt af den nøjagtige inharmoniske virkning af de involverede strygere.

På grund af problemet med inharmonitet er elektroniske klaverstemmeapparater, der bruges af klaverteknikere, ikke designet til at stemme efter en enkel harmonisk serie. Enhederne bruger snarere forskellige midler til at kopiere de strakte oktaver og andre justeringer, som en tekniker foretager med øret. De mest sofistikerede enheder gør det muligt for en tekniker at foretage brugerdefinerede inharmoniske målinger - samtidig overveje alle partialer for tonehøjde og volumen for at bestemme den mest passende strækning til et givet instrument. Nogle inkluderer en mulighed for blot at optage en tuning, som en tekniker har gennemført efter øret; teknikeren kan derefter kopiere den tuning på det samme klaver (eller andre af lignende mærke og model) lettere og hurtigere.

Problemerne omkring indstilling af strækningen efter øre vs maskine er ikke afklaret; maskiner er bedre til at udlede den absolutte placering af halvtoner inden for en given kromatisk skala, hvorimod ikke-maskinstemmere foretrækker at justere disse placeringer fortrinsvis på grund af deres fristelse til at gøre intervaller mere klangfulde. Resultatet er, at klaverer, der er tunet af øret og umiddelbart kontrolleres med en maskine, har en tendens til at variere fra en grad til en anden fra den rent teoretiske halvtone (matematisk den 12. rod af to) på grund af menneskelige fejl og opfattelse. (Hvis behageligt øret er målet med en lydstemning, så er matematikens glæde målet med en maskintuning.) Dette menes at skyldes, at strygere kan variere noget fra note til note og endda fra naboer i en samklang. Denne ikke-linearitet adskiller sig fra sand falskhed, hvor en streng skaber falske harmoniske og er mere beslægtet med mindre variationer i strengtykkelse, strenglængde eller mindre broinkonsistenser.

Piano-tuning er et kompromis-både hvad angår valg af et temperament for at minimere out-of-tuneness i de intervaller og akkorder, der skal spilles, og hvad angår håndtering af inharmonicitet. For mere information, se Klaverakustik og klaverstemning .

En anden faktor, der kan forårsage problemer, er tilstedeværelsen af ​​rust på strengene eller snavs i viklingerne. Disse faktorer kan lidt øge frekvensen af ​​de højere tilstande, hvilket resulterer i mere inharmonitet.

Guitar

Mens klaverstemning normalt udføres af uddannede teknikere, er guitarer som f.eks. Akustiske guitarer, elektriske guitarer og elektriske basguitarer normalt tunet af guitaristen selv. Når en guitarist stemmer en guitar efter øret, skal de tage hensyn til både temperament og strengharmonikitet. Inharmoniciteten i guitarstrenge kan "få stoppede toner til at stoppe skarpt, hvilket betyder, at de vil lyde skarpere både hvad angår tonehøjde og slag, end de" burde ". Dette adskiller sig fra ethvert temperamentproblem." Selvom en guitar er bygget, så der ikke er nogen "bånd- eller nakkevinkelfejl, kan inharmonitet gøre den enkle tilgang til at stille åbne strenge til toner stoppet på den femte eller fjerde bånd" upålidelig. Inharmonicitet kræver også, at nogle af "oktaverne muligvis skal kompromitteres minutiøst."

Da strobe -tunere blev tilgængelige i 1970'erne, og derefter at billige elektroniske tunere i 1980'erne nåede massemarkedet, betød det ikke slutningen på tuningproblemer for guitarister. Selvom en elektronisk tuner indikerer, at guitaren er "perfekt" i harmoni, lyder nogle akkorder muligvis ikke ensstemmende, når de er strummet, enten på grund af inharmonisk streng fra slidte eller beskidte strenge, en malplaceret bånd, en forkert justeret bro eller andre problemer. På grund af de mange faktorer i spillet er det en kompromisøvelse at få en guitar til at lyde i harmoni. "Slidte eller beskidte strenge er også inharmoniske og sværere at indstille", et problem, der delvist kan løses ved rengøring af strenge.

Nogle kunstnere vælger at fokusere tuningen mod stykkets nøgle, så de toniske og dominerende akkorder får en klar, resonanslyd. Men da dette kompromis kan føre til mudrede klingende akkorder i sektioner af et stykke, der afviger fra hovednøglen (f.eks. En brosektion, der modulerer en halvtone ned), vælger nogle kunstnere at indgå et bredere kompromis og "opdele forskellen "så alle akkorder kan lyde acceptabelt.

Mode-låsning

Andre strygeinstrumenter som violin, bratsch, cello og kontrabas udviser også inharmonikitet, når noter plukkes ved hjælp af pizzicato -teknikken. Denne inharmonikitet forsvinder imidlertid, når strengene bukkes, fordi buens stick-slip-handling er periodisk og driver alle strengens resonanser med nøjagtigt harmoniske nøgletal, selvom den skal drive dem lidt væk fra deres naturlige frekvens. Som et resultat heraf er driftstilstanden for en bøjet streng, der spiller en fast tone, et kompromis blandt tuningerne af alle de (let inharmoniske) strengresonanser , hvilket skyldes den stærke ikke-linearitet af stick-slip-handlingen. Mode låsning forekommer også i den menneskelige stemme og i sivinstrumenter som klarinet .

Liste over instrumenter

Helt harmonisk
Næsten harmonisk
Omtrent harmonisk
Ikke harmonisk

Se også

Referencer

Yderligere læsning

  • BCJ Moore, RW Peters og BC Glasberg, "Thresholds for detection of inharmonicity in complex tones," Journal of the Acoust. Soc. Am., Bind. 77, nej. 5, s. 1861–1867, 1985.
  • F. Scalcon, D. Rocchesso og G. Borin, "Subjektiv evaluering af syntetiske klavertoner inharmoniske", i Proc. Int. Komp. Musik Konf. ICMC'98, s. 53–56, 1998.
  • A. Galembo og L. Cuddy , "Strengeinharmonitet og timbral kvalitet af klaverbastoner: Fletcher, Blackham og Stratton (1962) genbesøgte." Proceedings of the Society for Music Perception and Cognition , MIT, Cambridge, Massachusetts, juli - august 1997.