Második frissítés: 2020. február 29

Hozzávetőleges olvasási idő: 13 perc2014. október 14

Miért használ alacsonyabb hangmagasságot, mint a szabványos A4=440Hz?

Ezekre különböző szubjektív okokat tudnék mondani, például, hogy számomra jobban hangzik és jobban érzem, de ez lehet, hogy csak ízlés kérdése … Idézhetnék különböző szerzőket is, akik filozófiai és/vagy “spirituális” nézeteket osztottak meg, de ezt félre lehetne tenni, mint egyfajta hitet, babonát vagy vallást … vagy akár “áltudományt” … igaz?

Szóval, ebben a blogcikkben megosztok néhány általános információt a hangról, a rezgésről és a rezonanciáról, és megpróbálom elmagyarázni, hogy milyen lehetséges eredmények lehetnek a hangmagasság megváltoztatásakor, mind a hangszer hangjára, mind a környezetre (szobaakusztika).
Ez a cikk a következő témákat tárgyalja:

• HANG, REZGÉS, REZONANCIA ÉS HALLÁS – INFORMÁCIÓ
• AKUSZTIKUS ÉS ELEKTROMOS VONÓS HANGSZEREK REZGÉSE ÉS REZONANCIÁJA – INFORMÁCIÓ
• HANGSZALAGOK REZGÉSE – INFORMÁCIÓ
• FÚVÓS HANGSZEREK REZGÉSE ÉS REZONANCIÁJA – INFORMÁCIÓ
• ELEKTRONIKUS HANGSZEREK ÉS HANGMAGASSÁGVÁLTÁS – INFORMÁCIÓ
• TEHÁT, MIÉRT KELL LEJJEBB VENNI A KONCERT HANGMAGASSÁGÁT? – KÖVETKEZTETÉS

HANG, VIBRÁCIÓ, REZONANcia ÉS HALLÁS

Az emberi fül névlegesen a 20 Hz és 20 000 Hz (20kHz) közötti tartományban képes hangokat hallani. A felső határ az életkor előrehaladtával általában csökken; a legtöbb felnőtt 17 kHz fölött már nem képes hallani. A legalacsonyabb frekvencia, amelyet zenei hangként azonosítottak, 12 Hz (ideális laboratóriumi körülmények között). A 4 és 16 Hz közötti hangok a test “tapintásérzékelésén” keresztül érzékelhetők.

A magasabb frekvenciák általában irányítottabbak, mint az alacsonyabb frekvenciák. Az alacsony frekvenciák a hullám csúcsai és mélypontjai közötti nagyobb távolság miatt hajlamosak “megkerülni” az útjukba kerülő tárgyakat (néha megtartják az alakjukat). A magas frekvenciáknak kisebb a távolságuk a hullám csúcsai és hullámvölgyei között, nagyon sűrűn helyezkednek el, és hajlamosak “lepattanni” vagy “visszaverődni” az útjukban lévő tárgyakról.

A fül frekvenciafelbontása 0,9Hz a C4=256Hz és C5=512Hz oktávokon belül. Más szavakkal a 0,9 Hz-nél nagyobb hangmagasság-változásokat a legtöbben érzékelik. A zenészek és a hangmérnökök (“képzett fülek”) ennél kisebb hangmagasság-változásokat is képesek érzékelni. A kisebb hangmagasságkülönbségek más módon is érzékelhetők, két hangmagasság interferenciája gyakran lüktetésként hallható.

A hang a levegőben, a vízben és a szilárd anyagban terjed, ezek mind példák a hang közegére. Közeg nélkül (vákuum: tér) nincsenek részecskék, amelyek a hanghullámokat továbbítanák. A részecskék minden forrás esetében egy meghatározott frekvencián rezegnek, amit saját frekvenciának nevezünk. Az acél, a sárgaréz, a fa (stb.) mind különböző sajátfrekvenciával rendelkezik. A saját frekvenciájukon rezgő tárgyak rezonanciát okoznak. A legtöbb rezgő tárgynak több rezonanciafrekvenciája van.

A hullám frekvenciája arra utal, hogy a közeg részecskéi milyen gyakran rezegnek, amikor egy hullám áthalad a közegen. A hullám frekvenciáját a közeg egy részecskéjének időegységre eső teljes oda-vissza rezgéseinek számaként mérjük. Ahogy egy hanghullám áthalad egy közegen, a közeg minden részecskéje azonos frekvencián rezeg. Ez azért ésszerű, mert minden egyes részecske a legközelebbi szomszédjának mozgása miatt rezeg.

Ha egy tárgy rezonanciarezgésbe kényszerül valamelyik sajátfrekvenciáján, akkor úgy rezeg, hogy a tárgyban állóhullám keletkezik. Egy tárgy sajátfrekvenciái csupán azok a harmonikus frekvenciák, amelyeken állóhullám-minták jönnek létre a tárgyon belül. A tárgyak akkor kényszerülnek a legkönnyebben rezonanciarezgésbe, ha e sajátfrekvenciákhoz tartozó frekvenciákon zavarják őket.

Az akusztikai rezonancia fontos a hallás szempontjából. Például a belső fül csigahártyáján belül a baziláris membránnak nevezett merev szerkezeti elem rezonanciája teszi lehetővé, hogy a membránon lévő szőrsejtek érzékeljék a hangot. A hallás nem pusztán mechanikus hullámterjedési jelenség, hanem érzékszervi és érzékelési esemény is; más szóval, amikor az ember hall valamit, az a valami a levegőben terjedő mechanikus hanghullámként érkezik a fülbe, de a fülben neurális akciós potenciálokká alakul át. Ezek az idegimpulzusok aztán az agyba jutnak, ahol érzékelik őket.

A hang sebessége a levegőben sokkal kisebb, mint a vízben (és az emberi test nagyrészt vizet tartalmaz). Amikor a hang közeget vált, vagy más anyagba kerül, eredeti irányából elhajlik. Ezt az irányszög-változást nevezzük fénytörésnek. A szög miatt a hullám egy része először az új közegbe lép be, és megváltoztatja sebességét. A sebességkülönbség hatására a hullám elhajlik. Ez azt jelenti, hogy a levegő és a test között akusztikus impedancia-különbség van.

A hanghullám intenzitásának nevezzük azt az energiamennyiséget, amely a közeg adott területe mellett időegységenként elhalad. Minél nagyobb a közeg részecskéinek rezgési amplitúdója, annál nagyobb az energiaszállítás sebessége a közegen keresztül, és annál intenzívebb a hanghullám. A hangerő (intenzitás) elsődlegesen a hullám amplitúdójától függ, de függhet a frekvenciától is. Ha a hang nem egyetlen frekvencia (szinuszhullám), akkor a “hangerő” az alaphang (a “hangmagasság”) felhangjainak eloszlásától is függ.

Minden, még a levegő is elnyeli a hangot. Egy példa arra, hogy a levegő elnyeli a hanghullámokat, zivatar idején történik. Ha nagyon közel vagyunk a viharhoz, a mennydörgést éles reccsenésként halljuk. Ha a vihar távolabb van, helyette halk morajlást hallunk. Ez azért van, mert a levegő könnyebben elnyeli a magas frekvenciákat, mint a mélyeket. Mire a mennydörgés eléri Önt, a magas hangok elvesznek, és csak a mélyek hallhatók. Egy magas frekvenciájú hullám elmozdulása a közegben nagyobb, mint egy alacsony frekvenciájú hullámé, a magasabb frekvenciával több energia vész el. Ezzel az elveszett energiával a magasabb frekvenciájú hullám teljes amplitúdója sokkal jobban csökkenne, mint egy alacsonyabb frekvenciájú hullámé.”

Az AKKUSZTIKUS ÉS ELEKTROMOS HÚRHANGSZEREK VIBRÁCIÓJA ÉS REZONANCIÁJA

Amikor egy húros hangszer húrját megpengetjük vagy megütjük, ez a húr (forrás) rezegni kezd. A hangenergia hullámai ekkor a húrról minden irányba kifelé haladnak. A húr az impulzusban jelenlévő összes frekvencián rezeg (egy impulzusfüggvény elméletileg “minden” frekvenciát tartalmaz). Azok a frekvenciák, amelyek nem tartoznak a rezonanciák közé, gyorsan kiszűrődnek – elhalkulnak -, és csak a harmonikus rezgések maradnak, amelyeket hangjegyként hallunk. Általában egy rezgő húr olyan hangot ad ki, amelynek frekvenciái a legtöbb esetben állandóak.
A húr által keltett rezgések egy része a “bridge”-en, a “tailpiece”-en és a “pegbox”-on vagy a “headstock”-on keresztül jut el a hangszer testébe. Más szavakkal: maga a hangszer is rezeg és rezonál a rezgő húrokkal együtt. Azt a tendenciát, hogy egy tárgy egy másik szomszédos vagy összekapcsolt tárgyat rezgő mozgásba kényszerít, “kényszerrezgésnek” nevezzük. A hangdobozra szerelt gitárhúr esetében az a tény, hogy a hangdoboz felülete nagyobb, mint a húr felülete, azt jelenti, hogy több környező légrészecske kényszerül rezgésbe. Ez a hang amplitúdójának és ezáltal hangerejének növekedését okozza.

A “légrezonancia” is szerepet játszik az akusztikus húros hangszereknél. A hegedű f-lyukai például egy üregrezonátor (a hangszer hangkamrája) nyílását képezik, amely a Stradivari bemutatott rezonanciagörbéjén a nyitott D4 húr 294 Hz-es frekvenciájához közeli frekvenciákat erősíti fel. Minél nagyobb az üreg nyílása, annál magasabb a frekvencia (a levegő gyorsabban tud ki-beáramlani). Egy légüreg egyetlen rezonanciafrekvenciát mutat. A nagyobb térfogat alacsonyabb frekvenciát eredményez (több levegőnek kell kifelé áramlania a nyomáskülönbség enyhítéséhez).

A gitárosok körében nem ritka az eltérő hangolási rendszer használata. Az egyik leggyakrabban használt alternatíva az úgynevezett “E♭ (Esz) hangolás vagy D♯ (Disz) hangolás”. Ebben minden húr egy félhanggal (100 centtel) lejjebb van húzva. Itt találkozik a jelenlegi A4=440Hz-es hangmagassági szabvány és az A4=415Hz-es “barokk hangmagasság” (a 440Hz és a 415Hz közötti különbség 101 cent). Az ok, amiért különböző gitárosok így hangoltak, a nehezebb hangszín / hangszínváltozás, a nehezebb húrok használatának lehetősége a játszhatóság csökkenése nélkül és/vagy a nagyobb húrrugalmasság (a “felhúzásokhoz”) anélkül, hogy elveszítenék a 440Hz-es hangolású hangszerekkel való kompatibilitást. A leghíresebb gitárosok közül néhányan így hangolták a gitárjukat, például Jimi Hendrix és Stevie Ray Vaughan.

A félhangnyi (vagy akár egész hangnyi) hangmagasságváltás nem erről szól ebben a blogcikkben, de hasznos információ a hangmagasságváltás hatásainak jobb megértéséhez.

A VOKÁLHÁRNYAK VIBRÁLÁSA

A hangszalagok, közismert nevükön hangszalagok vagy hangszálak is, nyálkahártya iker hajtásokból állnak, amelyek vízszintesen, hátulról előrefelé húzódnak a gégefőn keresztül. Ezek rezegnek, szabályozva a hangképzés során a tüdőből kilépő levegő áramlását. Egy személy hangjának észlelt hangmagasságát számos különböző tényező határozza meg, a legfontosabb a gége által keltett hang alapfrekvenciája.
Néhány énekes – akik különböző hangmagasságokkal kísérleteztek – úgy tűnik, hogy a 440 Hz-nél alacsonyabb hangmagasságokat kedveli. Egy hang stabilan tartásához a hangszalagoknak (izmoknak) “tartaniuk” kell az adott hanghoz szükséges feszültséget. Minél nagyobb a szükséges feszültség a hangszalagokon, annál nehezebb lesz tartani ezt a feszültséget. Ha a hangmagasság csökken, a hangszalagok feszültsége is csökken.

FÚVÓSZEREK VIBRÁCIÓJA ÉS RESONANCIÁJA

A fúvós hangszer tartalmaz valamilyen rezonátort (általában egy csövet), amelyben egy légoszlopot hoz rezgésbe a játékos a rezonátor végén elhelyezett szájrészbe (vagy azon keresztül) fújva. A fúvós hangszerek légoszlopainak rezonanciafrekvenciája a hang sebességétől függ a levegőben, valamint a légoszlop hosszától és geometriájától.

A fafúvós hangszerek csak a légoszlopok első néhány rezonanciáját használják, és a hangmagasság emelkedéséhez a légoszlopok oldalán lévő nyílásoktól függenek.
A rézfúvós hangszerek a légoszlopok nagyszámú rezonanciáját (felharmonikusát) használják, és szelepek vagy csúszkák segítségével hosszabbítják meg a légoszlopokat a hangmagasságok lefelé haladásához.

A hengeres légoszlop mindkét végén nyitott alapmódussal rezeg, úgy, hogy a légoszlop hossza a hanghullám hullámhosszának fele. A nyitott légoszlop az összes felharmonikust képes előállítani. A nyitott hengereket zeneileg a fuvolában, a blockflötében és a nyitott orgonasípban alkalmazzák.
A zárt hengeres légoszlop rezonáns állóhullámokat hoz létre az alapfrekvencián és a páratlan felharmonikusokon. A zárt vég kényszere megakadályozza, hogy az oszlop a páros felharmonikusokat produkálja. A klarinét egy közelítőleg zárt hengerből áll, és ez teszi a klarinét akusztikáját egészen mássá, mint a többi fafúvós hangszeré.|
Egy kúpos légoszlop ugyanazt az alapfrekvenciát produkálja, mint egy azonos hosszúságú nyitott henger, és az összes felharmonikust is produkálja. A kúpos légoszlopokat számos fafúvós hangszerben alkalmazzák: oboa, fagott, szaxofon és mások.

Elektronikus hangszerek és a hangmagasság megváltoztatása

Az elektronikus hangszerek, például a (szoftveres) szintetizátorok és a (szoftveres) samplerek hangmagasságának megváltoztatása az akusztikus hangszerekhez (és az elektromos hangszerekhez) képest kisebb hatású. Az elektronikus hangszerek (a hardver) fizikai jellemzői (tömege, súlya, térfogata és sűrűsége, a közeg rezgésjellege stb.) nem játszanak szerepet magának a hangzásnak a létrehozásában, a hangszerek “szintetikus” vagy “mintavételezett” hangjai pontosan ugyanazokkal az algoritmusokkal jönnek létre.
A hangmagasság változásának az elektronikus hangszerek esetében csak akkor lehet hatása, ha a hang “levegőbe kerül”, elkezd lebegni, “ütközik” és “kölcsönhatásba lép” a helyiséggel és a benne lévő tárgyakkal.
!!! Amivel azonban fontos tisztában lenni, hogy a hangmagasságot eléggé haszontalan pontosan egy félhanggal (415Hz-re, a “barokk hangmagasságra”) változtatni, ha elektronikus hangszereket használunk. Hiszen nem változik a hangszín – mint fentebb említettük -, és a billentyűkre reagáló frekvenciák továbbra is ugyanazok (egyszerűen csak feljebb vagy lejjebb vittek egy billentyűt), és így mind a 12 hang frekvencia-“válasza”, a hang rezonálása és “visszaverődése” a teremmel gyakorlatilag ugyanaz.”

ÍGY, MIÉRT LEVESSZÜNK A KONCERT HANGSZINTET? (KÖVETKEZTETÉS)

“Mi változik a forrásnál?” és “Hogyan hatnak ezek a változások a forrásnál a környező térre?”.

VÁLTOZÁSOK A FORRÁSNÁL

Néhány hangszeres számára az alacsonyabb hangmagasság megkönnyítheti az előadást. Egy alacsonyabb hangmagasság kevesebb feszültséget jelentene a hangszer húrjain (és a hangszalagokon is), így kevesebb “energia” szükséges a forrás “mozgásba hozásához”. A húr kisebb feszültsége azt is jelentené, hogy egy húrt feljebb tudnánk húzni, más szóval nagyobb rugalmassággal tudnánk feljebb húzni egy hangot.

A kisebb hangmagasság a hangszer sajátfrekvenciás válaszában is lehetséges különbséget jelentene, különbséget generálva magának a hangszernek a rezonanciájában. A hangszer rezonanciájának változása miatt a “hangszín” is változhat (ez attól is függ, hogy milyen anyagból készült a hangszer, és hogy milyen rezgésjelleggel rendelkezik).

A mély frekvenciák nem tolnak ki annyi energiát, mint a magas frekvenciák, viszont jobban tartalmazzák az energiát. A hangmagasság csökkentésével a rezgés és a rezonancia (a hangszerben és a rezonátorokban lévő levegőben) tovább tarthat (nagyobb fenntartás / hosszabb lecsengési idő).

A HATÁSOK A KÖRNYEZETRE

Mint korábban említettük, tudjuk, hogy a magas frekvenciák hajlamosak “lepattanni” mindenről, ami az útjukba kerül, míg az alacsonyabb frekvenciák hajlamosak “meghajolni” ezeket a tárgyakat. Bár a különbség a Concert Pitch 440Hz vagy 432Hz használata között viszonylag kicsi, a hang “visszaverődése” a körülötte lévő tárgyakról és a helyiségről (ahol a forrás van) valamivel kisebb. Ez leginkább a hi-end frekvenciák, például a hi-hatok és a cintányérfröccsenések esetében érhető tetten. Különösen azokon a helyeken, ahol sok a kemény felület (beton, üveg stb.), hallható (kis) különbség a visszaverődésben/elnyelésben és a rezonanciában. A szabadban azonban nem igazán érzékelhető a különbség a visszaverődésben és a rezonanciában a Concert Pitch 440Hz és a 432Hz használata között.

Az erős hangrendszerek vagy hangos akusztikus hangszerek használatakor a hangrendszerrel vagy hangszerekkel létrehozott rezgések egy része rezonanciát találhat a helyiségben, ahol a hangot generálják. Az anyag természetes frekvenciái ebben a helyiségben másként rezonálhatnak. Végül is, az alacsonyabb frekvenciák kevesebb energiakiszorítást generálnak, mint a magas frekvenciák, így a rezonancia kicsit kevésbé reagál a szoba természetes frekvenciáira.

HOGY MÉLYEN LEHET?

Nos, talán megpróbálhatná a 435Hz-et (Diapason Normal) vagy a 432Hz-et … vagy lejjebb? Javaslom, hogy kezdd el magad felfedezni a lehetőségeket, végül is a zene arról szól, hogy úgy fejezd ki magad, ahogy neked a legjobban megfelel, nem igaz? Összefoglalok azonban néhány, a zenetörténetben használt alacsony hangmagasságot, innen kezdheted a saját “kutatásodat” …

TÖRTÉNELMileg legalacsonyabban említett hangmagasság, amit az A4 (360Hz-en)

Ha megnézzük az elmúlt néhány évszázadot, észrevehetjük, hogy olyan alacsony hangmagasságokat is használtak, mint az A4=360Hz (angol pitchpipe orgonák). Hogy ezt perspektívába helyezzük: 370Hz pontosan 3 félhangra (300 centtel) van 440Hz alatt.

A “BAROKK TARTÁS” (A4=415HZ)
Ezt a hangmagasságot a “barokk korszakban” (1600-1760) használták általánosan. A 415Hz 101 centtel vagy 1,01 félhanggal van a jelenlegi 440Hz-es szabvány alatt. Más szavakkal, a Concert Pitch 440Hz a 415Hz egy félhanggal feljebb transzponált 415Hz. Az A4=415Hz mint Concert Pitch egy lehetőség lehet akusztikus hangszerek használatakor (a rezonancia- és hangszínkülönbségek miatt). Elektronikus hangszerek használatakor ez a hangmagasság-eltolás használhatatlan (lásd a cikk korábbi információit).

A “TUDOMÁNYOS TARTÁS” C4=256HZ (A4=430,5-432HZ)
Azt a hangmagasságot, amelyet más néven filozófiai hangolásnak, Sauveur-hangolásnak vagy Verdi-hangolásnak is neveznek, először Joseph Sauveur francia fizikus javasolta 1713-ban, a 19. században rövid ideig Giuseppe Verdi olasz zeneszerző támogatta, majd az 1980-as évektől kezdve a Schiller Intézet szorgalmazta. A C minden oktávja pontos kerek szám a bináris rendszerben. Az A4 pontos hangmagassága a használt Temperamentumtól függ. Ha az Egyenlő Tónusú Temperamentumot használjuk, akkor az A4-et 430,5 Hz-en találjuk, de ha a Pitagoraszi Temperamentumot használjuk, akkor az A4-et 432 Hz-en találjuk. Más temperamentumok más eredményt adhatnak az A4 pontos hangmagasságára vonatkozóan, ha a C4=256Hz-et használjuk koncert hangmagasságként.

A “DIAPASON NORMÁL” (A4=435HZ)
1859-ben (február 16-án) a francia kormány törvényt hozott arról, hogy a nemzeti standardot A4=435Hz-ben határozza meg, ami az egyetlen hivatalos (törvény által kötelezővé tett) nemzeti koncert hangmagasság a feljegyzett történelemben.

Léteznek-e hátrányai az alacsonyabb hangmagasság használatának?

Sajnos IGEN, vannak …
A legnagyobb hátránya a jelenlegi szabványos A4=440Hz-nél alacsonyabb (vagy magasabb) hangmagasság használatának a hangolási nehézségek/problémák, amelyek bizonyos hangszerek használatakor jelentkeznek. Nem minden hangszer képes a Concert Pitch változtatására!!! Fontos, hogy ezzel tisztában legyünk a zeneszerzés és a zenei produkció során.

• Ha élőben más Concert Pitch használatával kívánunk fellépni, akkor győződjünk meg arról, hogy a koncertre meghívott zenészek hangszerei képesek kezelni a hangmagasságváltást. A “Hangszerek & Hangolás” című blogcikkben bővebben olvashat erről.
• Ha csak a zene kiadása érdekében komponál és készít, akkor lehetőség van a hangmagasság (és a temperálás) utólagos módosítására azoknál a hangszereknél, amelyek nem jól kezelik a hangmagasságváltást, ha minden hangszer külön sávokon lett rögzítve. Erről bővebb információ a cikkekben található: “Hogyan kell: Hogyan változtassuk meg a koncert hangmagasságát” és “Hogyan: Concert Pitch + Temperamentum megváltoztatása”.

Egy másik hátránya a különböző Concert Pitch használatának a DJ-k számára. A különböző Concert Pitches-t használó számok keverése valóban szörnyen hangzik, a disszonancia hangulatgyilkos lehet. Természetesen a DJ-k újrahangolhatják a teljes repertoárjukat (időigényes), vagy csak az azonos Concert Pitch használatával készült számokat játszhatják (korlátozza a repertoárt). A Concert Pitch közötti különbség valós idejű kijavítása jelenleg (2014) nem jelent megfelelő megoldást, még a modern DJ-eszközökkel, mint a “Traktor” vagy a “Serato” sem.

AFTERWORD

Most szeretném tisztázni, hogy a különbség a jelenlegi A4=440Hz hangmagassági szabvány és az A4=435Hz (“Diapason Normal”) vagy A4=432Hz & C4=256Hz mint Concert Pitch között nem lesz “éjjel-nappal” különbség.

Egy másik (alacsonyabb) Concert Pitch, mint például az A4=432Hz használata nem olyan, mint valami “varázslatos trükk”, amitől egy zenemű hirtelen nagyszerűen fog szólni, amit ha ugyanúgy játszanánk és rögzítenénk, de 8Hz-cel magasabban (440Hz-en), akkor nem szólna túl jól. Az előadók “szándéka” (szenvedély, energia stb.) és a zenészek és a hangmérnökök “mestersége” még mindig a legnagyobb szerepet játszik abban, hogy valami jól szóljon.

Egy más hangmagasság más “perspektívát” hozhat létre … Egy alacsonyabb hangmagasság (akkor A4=440Hz) legfeljebb egy kiterjesztett “dimenzió” érzetét növelheti, de csak akkor, ha ez a dimenzió már eleve megvolt. Sem a 432-es hangolás, sem más koncerthangolás vagy temperálás nem képes “létrehozni” azt, ami eleve nincs ott … és ez magával a kompozícióval kezdődik, a történettel, amit el akarnak mesélni, és a résztvevő művészek összességének teljesítményével áll vagy bukik.

A 432Hz-es koncerthangolás talán inkább olyasmi, amit “fingerspitzengefühl”-nek lehetne nevezni … vagyis azok számára, akiknek “fülük” van hozzá.

Ami igazán megváltoztatja egy zenemű hangzását, az a Temperamentum változása …