Настройка фортепиано - Piano tuning

Настройка пианино

Настройка фортепиано - это регулировка натяжения струн акустического пианино таким образом, чтобы музыкальные интервалы между струнами совпадали . Значение термина «созвучно» в контексте настройки фортепиано - это не просто определенный фиксированный набор высот . Точная настройка фортепиано требует оценки взаимодействия между нотами при вибрации, которая для каждого фортепиано разная, поэтому на практике требуется немного отличная высота звука от любого теоретического стандарта. Фортепиано обычно настраиваются на модифицированную версию системы, называемую равной темперацией . (См. Раздел Частоты клавиш фортепиано для теоретической настройки фортепиано.)

Во всех системах настройки каждая высота звука может быть получена из ее отношения к выбранной фиксированной высоте тона, которая обычно равна A440 (440 Гц), нота A выше средней C. Обратите внимание, что для классического фортепиано и музыкальной теории средняя C является обычно обозначается как C 4 (как в обозначении научного тона ); Однако в стандартном определении MIDI этот средний C (261,626 Гц) помечен как C 3 . На практике программное обеспечение MIDI может пометить средний C как C 3 -C 5 , что может вызвать путаницу, особенно для начинающих.

Настройкой пианино занимается широкий круг независимых специалистов по пианино, специалистов по ремонту пианино, технического персонала магазинов пианино и любителей. Профессиональное обучение и сертификация доступны в организациях или гильдиях, таких как Гильдия техников по фортепиано . Многие производители пианино рекомендуют настраивать пианино дважды в год.

Фон

Самые основные инструменты настройщика пианино включают в себя рычаг настройки (или «молоток») и приглушение.
Иллюстрация избиения . Сумма (синий цвет) двух волн (красный, зеленый) показана по мере увеличения частоты одной из волн. Две волны изначально идентичны, затем частота зеленой волны постепенно увеличивается на 25%. Конструктивная и деструктивная интерференция приводит к образованию биений в результирующей волне.

Многие факторы вызывают расстроение фортепиано, особенно атмосферные изменения. Например, изменение влажности влияет на высоту звука фортепиано; высокая влажность приводит к звуковой плате набухать, растягивая струны и вызывая шаг идти резким, в то время как низкая влажность имеет противоположный эффект. Изменения температуры также могут повлиять на общую высоту звука фортепиано. В новых пианино струны постепенно растягиваются, а деревянные части сжимаются, в результате чего пианино становится плоским, в то время как в старых пианино штифты настройки (которые удерживают струны в гармонии) могут расшататься и не удерживать фортепиано в гармонии. Частая и тяжелая игра также может привести к расстроению фортепиано. По этим причинам многие производители пианино рекомендуют настраивать новое пианино четыре раза в течение первого года и два раза в год после этого.

Расстроенное пианино часто можно определить по характерному « хонки-тонку » или звуку биения, который оно производит. Это колебание интенсивности звука является результатом одновременного воспроизведения двух (или более) тонов одинаковых частот. Например, если фортепианная струна, настроенная на 440  Гц (колебания в секунду), играет вместе со струной фортепиано, настроенной на 442 Гц, результирующий тон бьет с частотой 2 Гц из-за конструктивного и деструктивного взаимодействия между двумя звуками. волны. Точно так же, если струна, настроенная на 220 Гц (с гармоникой на 440 Гц), играет вместе со струной, настроенной на 442 Гц, слышен тот же ритм 2 Гц. Поскольку пианино обычно имеет несколько струн для каждой клавиши пианино, эти струны должны быть настроены на одну и ту же частоту, чтобы исключить удары.

Высота ноты определяется частотой колебаний. Для вибрирующей струны частота определяется длиной, массой и натяжением струны . Струны пианино обернуты вокруг настроечных штифтов, которые поворачиваются для регулировки натяжения струн.

История

Настройка фортепиано стала профессией примерно в начале 1800-х годов, когда "пианофорте" стало мейнстримом. Раньше у музыкантов были клавесины , которые было намного легче настраивать, и которые музыканты обычно настраивали сами. Первые настройщики фортепиано обучались и работали на фортепианных фабриках и часто проходили стажировку в течение 5–7 лет. Ранние настройщики сталкивались с проблемами, связанными с большим разнообразием новых и изменяющихся фортепиано и нестандартных звуков.

Исторически сложилось так, что клавишные инструменты настраивались с использованием только интонации , пифагорейской настройки и означало одну темперацию, что означало, что такие инструменты могли звучать «гармонично» в одной или некоторых клавишах, но тогда они имели бы больший диссонанс в других тональностях. Развитие хорошего темперамента позволило инструментам с фиксированным шагом играть достаточно хорошо во всех тональностях. Знаменитый « Хорошо темперированный клавир » Иоганна Себастьяна Баха воспользовался этим прорывом, с прелюдиями и фугами, написанными для всех 24 мажорных и минорных клавиш. Однако, хотя неприятных интервалов (таких как интервал волка ) удалось избежать, размеры интервалов по-прежнему не согласовывались между ключами, и поэтому каждая клавиша по-прежнему имела свой собственный отличительный характер. В течение 1800-х годов это изменение привело к увеличению использования квазиравномерной темперации , при которой соотношение частот между каждой парой соседних нот на клавиатуре было почти одинаковым, что позволяло переносить музыку между клавишами без изменения соотношения между нотами.

Фортепиано обычно настраивается по стандарту высоты звука A440, который был принят в начале 1900-х годов в ответ на широко меняющиеся стандарты. Ранее стандарты поля постепенно повышались с A415 в конце 1700-х - начале 1800-х годов до A435 в конце 1800-х годов. Хотя стандартным является A440, некоторые оркестры, особенно в Европе, используют стандарт более высокого тона, например A442.

Теория

Обертоны и гармоники

Схема вибрирующей струны, закрепленной на обоих концах, показывающая первые шесть нормальных мод или гармоник

Натянутая струна может колебаться в разных режимах или гармониках , и когда молоток фортепьяно ударяет по струне, он одновременно возбуждает несколько гармоник. Первая гармоника (или основная частота) обычно самая громкая и определяет высоту звука. Теоретически высшие гармоники (также называемые обертонами или частичными колебаниями) колеблются с целым числом, кратным основной частоте. (например, струна с основной частотой 100 Гц будет иметь обертоны с частотой 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и т. д.) В действительности частоты обертонов слегка смещены вверх из-за негармоничности, вызванной жесткостью струн. .

Отношение между двумя тонами, называемое интервалом , - это отношение их абсолютных частот. Легче всего идентифицировать и настраивать интервалы, в которых частоты нот имеют простое целочисленное отношение (например, октава с соотношением 2: 1, идеальная квинта с соотношением 3: 2 и т. Д.), Потому что гармоники этих интервалов совпадают и бьют, когда они расстроены. (Для идеальной квинты 3-я гармоника нижней ноты совпадает со 2-й гармоникой верхней ноты.)

Темперамент

Дэвид Клавинс настраивает свое пианино Una Corda

Термин « темперамент» относится к системе настройки, которая позволяет отбивать интервалы вместо настройки чистых или « простых интервалов ». В равной темперации , например, квинтэссенция может быть смягчена путем ее небольшого сужения, что достигается за счет небольшого сглаживания ее верхнего тона или небольшого повышения его нижнего тона.

Темперирование интервала заставляет его биться. Поскольку фактический тон вибрирующей фортепианной струны - это не просто одна высота, а комплекс тонов, расположенных в гармоническом ряду , две струны, которые близки к простому гармоническому соотношению, например, идеальная пятая доля на более высоких высотах (при их совпадающих гармониках ) из-за разницы в высоте между их совпадающими гармониками. Если эти частоты могут быть вычислены, темперамент может быть настроен на слух путем отсчета биений темперированных интервалов.

Камертон A440

Один практический метод настройки фортепиано начинается с настройки всех нот в октаве «темперамент» в нижнем среднем диапазоне фортепиано. Тюнер начинает с использования внешнего эталона, обычно камертона A440 (или обычно камертона C523.23), чтобы настроить начальную высоту тона, а затем настраивает другие ноты в «темперации», используя отношения темперированных интервалов. Во время настройки обычно оценивают квинты, четверти, трети (как мажорные, так и минорные) и шестые (также мажорные и второстепенные), часто проигрывая интервалы в восходящем или нисходящем порядке, чтобы узнать, достигнута ли равномерная прогрессия ритмов.

Как только октава темперации закончена, тюнер настраивает остальную часть фортепиано, работая в направлении наружу от темперации и используя октавы и другие интервалы, чтобы выровнять каждую ноту с нотами, которые уже были настроены.

В следующей таблице перечислены теоретические частоты ударов между нотами в октаве с одинаковой темперацией. В верхнем ряду указаны абсолютные частоты звуков; обычно только А440 определяется по внешнему справочнику. Каждое другое число указывает частоту биений между любыми двумя тонами (которые разделяют строку и столбец с этим числом) в октаве темперации. Более медленные ритмы можно точно рассчитать с помощью метронома или другого подобного устройства. Для третей октавы темперации сложно настроить такое количество ударов в секунду, но после установки темперации и ее дублирования на одну октаву ниже все эти частоты ударов присутствуют на половине указанной частоты в этой нижней октаве, которые являются отлично подходит для проверки правильности темперамента. Один из простейших тестов на равный темперамент - сыграть последовательность мажорных третей, каждая из которых на полтона выше предыдущей. Если был достигнут одинаковый темперамент, частота биений этих третей должна равномерно увеличиваться в диапазоне темперамента.

Биения равного темперамента (все цифры в Гц)
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 C
13,3261 19,5994 1.11607 1,67221 15,5560 22,4117 B
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 грамм Фундаментальный
1,25274 11,6539 16,7898 F♯ Октава
1,18243 10,9998 15,8475 F Шестой майор
10,3824 14,9580 E Незначительный шестой
14,1185 D♯ Идеальная пятая
D Идеальная четвертая
C♯ Мажорная треть
C Незначительная треть

В следующей таблице указана высота тона, при которой должно происходить наиболее сильное биение для полезных интервалов. Как описано выше, например, при настройке идеальной квинты, биение можно услышать не на одной из основных высот играемых клавиш, а скорее на октаву и квинту (идеальную двенадцатую) выше нижней из двух клавиш, т.е. самая низкая высота, на которой их гармонические серии перекрываются. Как только биение можно услышать, тюнер должен уменьшить интервал, широкий или узкий, от настройки, в которой нет биений.

Высота избиений
Интервал Примерное соотношение частот Биение выше нижнего тона Темперирование
Октава 2: 1 Октава Точный
Шестой майор 5: 3 Две октавы и мажорная треть Широкий
Незначительный шестой 8: 5 Три октавы Узкий
Идеальная пятая 3: 2 Октава и пятая Немного узкий
Идеальная четвертая 4: 3 Две октавы Немного широкий
Мажорная треть 5: 4 Две октавы и мажорная треть Широкий
Незначительная треть 6: 5 Две октавы и пятая Узкий
Унисон 1: 1 Унисон Точный

Потягиваться

Кривая Railsback, показывающая отклонение между нормальной настройкой фортепиано и равномерной гаммой.

Настройка, описанная вышеупомянутым планом биений, обеспечивает хорошее приближение равной темперации во всем диапазоне октавы темперации. Однако при дальнейшем расширении фактическая настройка инструмента становится все более неточной из-за негармоничности , из-за которой гармоники становятся немного резкими по мере достижения все более высоких тонов в гармоническом ряду. Эта проблема смягчается за счет «растягивания» октав при настройке выше (и в некоторой степени ниже) области темперации. Когда октавы растянуты, они настраиваются не на самый низкий совпадающий обертон (вторая часть) ноты ниже, а на более высокий (часто четвертый частичный). Это одинаково расширяет все интервалы, тем самым сохраняя интервальную и тональную согласованность.

Вся западная музыка, но в частности западная классическая литература, требует этого отклонения от теоретического равного темперамента, потому что музыка редко исполняется в пределах одной октавы. Пианист постоянно играет ноты, распределенные по трем и четырем октавам, поэтому очень важно, чтобы средний и верхний диапазон высоких частот был растянут, чтобы соответствовать негармоническим обертонам нижних регистров. Поскольку растяжение октав воспринимается, а не измеряется, тюнер знает, какая октава нуждается в «большем» или «меньшем» растяжении. Хорошая настройка требует компромисса между яркостью тона, интонацией и осознанием градации тона с помощью компаса инструмента. Величина растяжения, необходимая для достижения этого, является функцией масштабирования струны, сложного определения, основанного на натяжении, длине и диаметре струны. Кривая Railsback является результатом измерения основных частот растянутых строев и построения их отклонения от нерастянутой равномерной темперации.

В маленьких фортепиано негармоничность настолько велика, что при растяжении, основанном на тройной октаве, отдельные октавы заметно бьются, а широкие, быстрые интервалы биений в верхних частотах - особенно мажорные 17-е - сильно бьются. При необходимости тюнер попытается ограничить растяжение. В больших фортепиано, таких как концертные рояли, меньшая негармоничность позволяет добиться более полного растяжения струны без негативного воздействия на близкие октавы и другие интервалы. Таким образом, хотя это может быть правдой, что меньшее пианино получает большее растяжение относительно основной высоты звука, только октавы концертного рояля могут быть полностью расширены, так что тройные октавы не имеют ритма. Это способствует отклику, блеску и «певческому» качеству, которое предлагают концертные мастера.

Преимущество растягивания октав - это исправление диссонанса, которое равный темперамент придает идеальной квинте. Без растяжения на октаву медленное, почти незаметное биение квинт 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 будет бить более восьми раз в секунду. Современные западные уши легко переносят быстрое биение в нечетких интервалах (секунды и седьмые, трети и шестые), но не в идеальных октавах или квинтах. К счастью для пианистов, натяжение струны, которое компенсирует негармоничность концертного рояля, также почти точно смягчает накопление диссонанса в идеальной квинте.

Другие факторы, физические и психоакустические , влияют на способность настройщика проявлять темперамент. К физическим факторам относятся негармонические эффекты из-за резонанса деки в басовых струнах, плохо изготовленные струны или особенности, которые могут вызывать «ложные биения» (ложные, потому что они не связаны с манипуляцией битами во время настройки). Основным психоакустическим фактором является то, что человеческое ухо склонно воспринимать высокие ноты как плоские по сравнению с средними. Растягивания настройки для учета негармоничности струн часто недостаточно для преодоления этого явления, поэтому настройщики фортепиано могут растянуть верхнюю октаву или около того еще больше.

Инструменты и методы

Некоторые распространенные инструменты настройки фортепиано: Сверху вниз: рычаг настройки, фетровый немой, резиновый немой, войлочная полоса темперамента (слева) и немой Паппса.

Обычные инструменты для настройки пианино включают настраивающий рычаг или «молоток», различные приглушения , а также камертон или электронное настраивающее устройство . Настроечный рычаг используется для поворота и «установки» настроечных штифтов, увеличения или уменьшения натяжения струны. Приглушение используется для приглушения струн, которые не настраиваются. При настройке октавы темперации войлочную полосу обычно помещают в темпераментную (среднюю) часть фортепиано; он вставляется между трикордом каждой ноты, приглушая его две внешние струны, так что только средняя струна может свободно вибрировать. Приглушение Papps выполняет ту же функцию в пианино и помещается через действие фортепиано для приглушения либо 2 левых струн (трикорда), либо 2 правых струн аналогичным образом. После того, как все центральные струны настроены (или вправо, если используется приглушение Papps), войлочную полосу можно снимать ноту за нотой, настраивая внешние струны на центральные струны. Клиновидные приглушения вставляются между двумя струнами, чтобы приглушить их, а приглушение Papps обычно используется для настройки высоких нот в вертикальных фортепиано, потому что оно легче скользит между стойками молоточка.

При настройке на слух камертон используется для настройки первой ноты (обычно A4) фортепиано, а затем октава темперации настраивается между F3 и F4 с использованием различных интервалов и проверок, пока тюнер не убедится, что все ноты в октаве настроены правильно. Затем остальная часть фортепиано настраивается на октаву темперации с использованием октав и других интервалов в качестве проверок.

Если используется электронное настраивающее устройство, этап темперации может быть пропущен, поскольку тюнер может регулировать ноты непосредственно с помощью настраивающего устройства в любом разумном порядке.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

  • Гельмгольц, Германн, Об ощущениях тона , Пер. Александр Эллис, Нью-Йорк: Dover Publications. 1954, 1885. ISBN  0-486-60753-4 .
  • Йоргенсен, Оуэн (1991), настройка , Michigan State University Press, ISBN 0-87013-290-3
  • Реблиц, Артур (1993), Обслуживание пианино, настройка и восстановление (2-е изд.), Vestal Press
  • Берг, RE; Сторк, Д.Г. (2005), Физика звука (3-е изд.), Pearson Education Inc.

внешние ссылки