Ostatnio aktualizowany 29 lutego 2020
Przybliżony czas czytania: 13 minutOctober 14, 2014
Dlaczego używać niższego Pitch niż standard A4=440HZ?
Byłyby różne subiektywne powody, które mógłbym podać, jak to, że brzmi i czuje się lepiej dla mnie, ale to może być tylko kwestia gustu … Mógłbym również zacytować różnych autorów, którzy dzielili filozoficzny i / lub „duchowy” punkt widzenia, ale można ustawić to na bok jako formę wiary, przesądów lub religii … lub nawet „pseudonauki” … prawda?
Więc, podzielę się kilkoma ogólnymi informacjami na temat dźwięku, wibracji i rezonansu w tym artykule na blogu i postaram się wyjaśnić, jakie mogą być możliwe wyniki przy zmianie wysokości dźwięku, zarówno na dźwięk instrumentu, jak i na otoczenie (akustykę pomieszczenia).
I ten artykuł następujące tematy:
- DŹWIĘK, DRGANIA, REZONANS I SŁUCH – INFORMACJE
- DRGANIA I REZONANS AKUSTYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH INSTRUMENTÓW STRUNOWYCH – INFORMACJE
- DRGANIA FAŁDÓW GŁOSOWYCH – INFORMACJE
- DRGANIA I REZONANS INSTRUMENTÓW DĘTYCH – INFORMACJE
- INSTRUMENTY ELEKTRONICZNE A ZMIANA WYSOKOŚCI DŹWIĘKU – INFORMACJE
- CZYLI, PO CO OBNIŻAĆ WYSOKOŚĆ DŹWIĘKU NA KONCERCIE? – PODSUMOWANIE
DŹWIĘK, WIBRACJA, REZONANS I SŁUCH
Ucho ludzkie nominalnie słyszy dźwięki w zakresie od 20Hz do 20,000Hz (20kHz). Górna granica zmniejsza się wraz z wiekiem; większość dorosłych nie jest w stanie słyszeć dźwięków powyżej 17 kHz. Najniższa częstotliwość, która została zidentyfikowana jako ton muzyczny, wynosi 12Hz (w idealnych warunkach laboratoryjnych). Tony pomiędzy 4 a 16 Hz mogą być odbierane przez „zmysł dotyku”.
Wyższe częstotliwości mają tendencję do bycia bardziej kierunkowymi niż niższe częstotliwości. Niskie częstotliwości, ze względu na większą odległość między szczytami i korytami fali mają tendencję do „zginać wokół” obiektów, które są w ich drodze (czasami utrzymać jego kształt). Wysokie częstotliwości mają mniejsze odległości między szczytami i korytami fali, są bardzo ciasno upakowane i mają tendencję do „odbijania się” lub uzyskania „odbicia” od obiektów znajdujących się na ich drodze.
Rozdzielczość częstotliwościowa ucha wynosi 0,9Hz w oktawie C4=256Hz i C5=512Hz. Innymi słowy, zmiany wysokości dźwięku większe niż 0,9 Hz mogą być odbierane przez większość. Muzycy i inżynierowie dźwięku („wyszkolone uszy”) mogą wychwycić mniejsze zmiany wysokości dźwięku. Mniejsze różnice wysokości dźwięku mogą być również postrzegane w inny sposób, interferencja dwóch dźwięków może być często słyszalna jako dudnienie.
Dźwięk przemieszcza się przez powietrze, wodę i materię stałą, wszystkie przykłady nośników dla dźwięku. Bez medium (próżnia: przestrzeń) nie ma cząstek do przenoszenia fal dźwiękowych. Cząsteczki wibrują z określoną częstotliwością dla każdego źródła, zwaną jego częstotliwością naturalną. Stal, mosiądz, drewno, (i tak dalej) wszystkie mają różne częstotliwości drgań własnych. Obiekty wibrujące w swoich częstotliwościach drgań własnych powodują rezonans. Większość wibrujących obiektów ma wiele częstotliwości rezonansowych.
Częstotliwość fali odnosi się do tego, jak często cząsteczki ośrodka wibrują, gdy fala przechodzi przez ośrodek. Częstotliwość fali jest mierzona jako liczba pełnych drgań w przód i w tył cząsteczki ośrodka w jednostce czasu. Gdy fala dźwiękowa przemieszcza się przez ośrodek, każda cząstka ośrodka drga z tą samą częstotliwością. Jest to rozsądne, ponieważ każda cząstka wibruje z powodu ruchu jej najbliższego sąsiada.
Gdy obiekt jest zmuszony do drgań rezonansowych przy jednej z jego naturalnych częstotliwości, wibruje w taki sposób, że w obiekcie powstaje fala stojąca. Częstotliwości drgań własnych obiektu są jedynie częstotliwościami harmonicznymi, przy których w obiekcie powstają wzorce fali stojącej. Obiekty najłatwiej zmusić do drgań rezonansowych, gdy są zakłócane przy częstotliwościach związanych z tymi częstotliwościami naturalnymi.
Rezonans akustyczny jest ważny dla słuchu. Na przykład, rezonans sztywnego elementu strukturalnego o nazwie błony podstawnej w ślimaku ucha wewnętrznego, pozwala komórki włoskowate na membranie do wykrywania dźwięku. Słuch nie jest czysto mechanicznym zjawiskiem rozchodzenia się fali, ale również zdarzeniem sensorycznym i percepcyjnym. Innymi słowy, kiedy człowiek coś słyszy, to coś dociera do ucha jako mechaniczna fala dźwiękowa przemieszczająca się w powietrzu, ale w uchu jest przekształcane w neuronalne potencjały czynnościowe. Te impulsy nerwowe następnie podróż do mózgu, gdzie są postrzegane.
Prędkość dźwięku w powietrzu jest znacznie mniejsza niż w wodzie (i ciało ludzkie zawiera w dużej części wody). Kiedy dźwięk zmienia nośnik, lub wchodzi do innego materiału, jest wygięty z jego pierwotnego kierunku. Ta zmiana kąta kierunku nazywana jest refrakcją. Ze względu na kąt, część fali wchodzi do nowego ośrodka jako pierwsza i zmienia prędkość. Różnica prędkości powoduje ugięcie fali. Oznacza to, że istnieje różnica impedancji akustycznej między powietrzem a ciałem.
Ilość energii, która jest transportowana przez dany obszar ośrodka w jednostce czasu jest znana jako natężenie fali dźwiękowej. Im większa amplituda drgań cząstek ośrodka, tym większa szybkość, z jaką energia jest transportowana przez niego, i tym bardziej intensywne, że fala dźwiękowa jest. Głośność (natężenie) zależy przede wszystkim od amplitudy fali, ale może też zależeć od częstotliwości. Jeśli dźwięk nie jest pojedyncza częstotliwość (sinusoida), a następnie „głośność” zależy od dystrybucji overtones fundamentalnej („pitch”), jak również.
Wszystko, nawet powietrze, pochłania dźwięk. Jednym z przykładów powietrza pochłaniania fal dźwiękowych dzieje się podczas burzy. Kiedy jesteś bardzo blisko burzy, słyszysz grzmot jako ostry trzask. Gdy burza jest dalej, zamiast tego słyszysz niski huk. Dzieje się tak dlatego, że powietrze łatwiej pochłania wysokie częstotliwości niż niskie. Zanim grzmot dotrze do Ciebie, wszystkie wysokie dźwięki zostają utracone i słychać tylko te niskie. Przemieszczenie w ośrodku fali o wysokiej częstotliwości jest większe niż fali o niższej częstotliwości, więcej energii jest tracone z wyższą częstotliwością. Wraz z utratą tej energii całkowita amplituda fali o wyższej częstotliwości zmniejszyłaby się o wiele bardziej niż fali o niższej częstotliwości.
WIBRACJA I REZONANS AKUSTYCZNYCH I ELEKTRYCZNYCH INSTRUMENTÓW STRUNOWYCH
Gdy skubiemy lub uderzamy w strunę instrumentu strunowego, struna ta (źródło) zaczyna drgać. Fale energii dźwiękowej rozchodzą się na zewnątrz we wszystkich kierunkach od struny. Struna wibruje na wszystkich częstotliwościach obecnych w impulsie (funkcja impulsowa teoretycznie zawiera „wszystkie” częstotliwości). Częstotliwości, które nie są jednym z rezonansów są szybko odfiltrowywane – są tłumione – i wszystko co pozostaje to drgania harmoniczne, które słyszymy jako nutę muzyczną. Zazwyczaj wibrująca struna wytwarza dźwięk, którego częstotliwości w większości przypadków są stałe.
Część drgań generowanych przez strunę będzie przenoszona przez „mostek”, „strunnik” i „pegbox” lub „główkę” do korpusu instrumentu. Innymi słowy: sam instrument będzie wibrował i rezonował razem z wibrującymi strunami. Tendencja jednego obiektu do wymuszania ruchu drgającego na innym sąsiadującym lub połączonym obiekcie określana jest jako „Wibracja wymuszona”. W przypadku struny gitarowej zamocowanej do pudła rezonansowego fakt, że powierzchnia pudła rezonansowego jest większa niż powierzchnia struny oznacza, że większa ilość otaczających ją cząsteczek powietrza zostanie wprawiona w drgania. Powoduje to wzrost amplitudy, a tym samym głośności dźwięku.
„Rezonans powietrzny” odgrywa rolę również w przypadku akustycznych instrumentów strunowych. Otwory w skrzypcach na przykład tworzą otwór rezonatora wnękowego (komory dźwiękowej instrumentu), który na krzywej rezonansowej dla Stradivariusa wzmacnia częstotliwości w pobliżu otwartej struny D4 przy 294Hz. Im większy jest otwór wnęki, tym wyższa jest częstotliwość (powietrze może szybciej wchodzić i wychodzić). Wnęka powietrzna będzie wykazywać jedną częstotliwość rezonansową. Większa objętość daje niższą częstotliwość (więcej powietrza musi się wydostać na zewnątrz, aby zmniejszyć ciśnienie).
Używanie innego systemu strojenia nie jest rzadkością wśród gitarzystów. Jedną z najczęściej stosowanych alternatyw jest tzw. strojenie E♭ (E-flat) lub D♯ (D-sharp). Wszystkie struny są obniżone o jeden półton (100 centów). Tu właśnie spotykają się dzisiejszy standard wysokości dźwięku A4=440Hz i „wysokość barokowa” A4=415Hz (różnica między 440Hz a 415Hz wynosi 101 centów). Powodem, dla którego różni gitarzyści stroili w ten sposób jest cięższe brzmienie / zmiana barwy, możliwość użycia cięższych strun bez zmniejszania grywalności i/lub większa elastyczność strun (do „podciągania”) bez utraty kompatybilności z instrumentami strojonymi 440Hz. Niektórzy z najbardziej znanych gitarzystów stroili swoje gitary w ten sposób, jak Jimi Hendrix i Stevie Ray Vaughan.
Półtonowa (lub nawet całotonowa) zmiana wysokości dźwięku nie jest tym, o czym jest ten artykuł na blogu, ale jest użyteczną informacją dla lepszego zrozumienia efektów zmiany wysokości dźwięku.
WIBRACJA FOLDSÓW GŁOSOWYCH
Fałdy głosowe, znane również powszechnie jako struny głosowe lub stroiki głosowe, składają się z bliźniaczych zawijasów błony śluzowej rozciągniętych poziomo, od tyłu do przodu, w poprzek krtani. Wibrują one, modulując przepływ powietrza wydalanego z płuc podczas fonacji. Postrzegana wysokość głosu danej osoby zależy od wielu różnych czynników, przede wszystkim od częstotliwości podstawowej dźwięku generowanego przez krtań.
Niektórzy wokaliści – którzy eksperymentowali z różnymi wysokościami dźwięku – wydają się preferować dźwięki niższe niż 440 Hz. Aby utrzymać stabilny ton, struny głosowe (mięśnie) muszą „trzymać” napięcie wymagane dla danego tonu. Im wyższe jest wymagane napięcie strun głosowych, tym trudniej będzie je utrzymać. Kiedy wysokość dźwięku jest obniżona, napięcie na strunach głosowych zmniejsza się również.
WIBRACJA I REZONANS INSTRUMENTÓW DĘTYCH
Instrument dęty zawiera pewien rodzaj rezonatora (zazwyczaj rurkę), w którym kolumna powietrza jest wprawiana w drgania przez gracza dmuchającego w (lub nad) ustnik ustawiony na końcu rezonatora. Częstotliwości rezonansowe kolumn powietrznych instrumentów dętych zależą od prędkości dźwięku w powietrzu, jak również od długości i geometrii kolumny powietrznej.
Instrumenty dęte drewniane wykorzystują tylko kilka pierwszych rezonansów kolumn powietrznych i zależą od otwarcia otworów w bokach kolumn powietrznych, aby wznieść się w górę w wysokości dźwięku.
Stożkowa kolumna powietrzna wytwarza taką samą częstotliwość podstawową jak otwarty cylinder o tej samej długości, a także wytwarza wszystkie harmoniczne. Stożkowe kolumny powietrzne są stosowane w kilku instrumentach muzycznych dętych drewnianych: oboju, fagocie, saksofonie i innych.
INSTRUMENTY ELEKTRONICZNE I ZMIANA PIÓRA
Zmiana wysokości dźwięku w elektronicznych instrumentach muzycznych takich jak (programowe) syntezatory i (programowe) samplery ma mniejszy efekt w porównaniu do instrumentów akustycznych (i elektrycznych instrumentów muzycznych). Właściwości fizyczne (masa, ciężar, objętość i gęstość, wibracyjna natura medium, et cetera) instrumentów elektronicznych (hardware) nie odgrywają roli w tworzeniu samego dźwięku, „syntetyczne” lub „samplowane” dźwięki instrumentów będą generowane z dokładnie tymi samymi algorytmami.
Jedyny efekt, jaki zmiana wysokości dźwięku może mieć dla instrumentów elektronicznych, jest wtedy, gdy dźwięk staje się „powietrzny”, zaczyna unosić się w powietrzu i „zderza się” i „wchodzi w interakcję” z pomieszczeniem i znajdującymi się w nim przedmiotami.
!!! Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że zmiana wysokości dźwięku o dokładnie jeden półton (do 415Hz, „Baroque Pitch”) jest całkiem bezużyteczna, jeśli używasz instrumentów elektronicznych. Nie ma przecież zmiany barwy – jak wspomniano powyżej – a częstotliwości reagujące na klawisze są nadal takie same (po prostu przesunięto klawisz w górę lub w dół), a zatem „odpowiedź” częstotliwościowa wszystkich 12 tonów, rezonans z i „odbicie” dźwięku z pomieszczeniem jest praktycznie taka sama.
SO, WHY LOWER THE CONCERT PITCH? (PODSUMOWANIE)
„Co zmienia się u źródła?” i „Jak te zmiany u źródła wpływają na otaczającą przestrzeń?”.
ZMIANY U ŹRÓDEŁ
Dla niektórych instrumentalistów niższa wysokość dźwięku może ułatwić występ. Niższa wysokość dźwięku oznaczałaby mniejsze napięcie na strunach instrumentu (i strun głosowych, jak również), tam mniej „energii” jest wymagane do uruchomienia źródła „w ruchu”. Niższe napięcie na strunie oznaczałoby również, że możesz pociągnąć strunę dalej w górę, innymi słowy masz więcej elastyczności aby podnieść ton.
Niższa wysokość dźwięku oznaczałaby również możliwą różnicę w naturalnej odpowiedzi częstotliwościowej, generując różnicę w rezonansie samego instrumentu. Ze względu na zmianę rezonansu instrumentu „barwa” może się również zmienić (również w zależności od materiału, z którego instrument jest wykonany i wibracyjnej natury tego materiału).
Niskie częstotliwości nie przemieszczają tyle energii, co wysokie częstotliwości, ale lepiej zatrzymują energię. Poprzez obniżenie wysokości dźwięku wibracje i rezonans (w instrumencie i powietrzu w rezonatorach) mogą trwać dłużej (więcej podtrzymania / dłuższy czas zanikania).
Wpływ na otaczającą przestrzeń
Jak wspomniano wcześniej w tym artykule wiemy, że wysokie częstotliwości mają tendencję do „odbijania się” od wszystkiego na swojej drodze, podczas gdy niższe częstotliwości mają tendencję do „wyginania się” wokół tych obiektów. Nawet jeśli różnica pomiędzy użyciem Concert Pitch 440Hz lub 432Hz jest stosunkowo niewielka, „odbicie” dźwięku od obiektów, które są otoczone i pokoju (w którym znajduje się źródło) jest nieco mniejsze. Jest to najbardziej widoczne w przypadku wysokich częstotliwości, takich jak np. hi-haty czy uderzenia talerzy. W szczególności w miejscach z dużą ilością twardych powierzchni (beton, szkło, et cetera) może być słyszalna (mała) różnica w odbiciu/absorpcji i rezonansie. Na otwartej przestrzeni różnica w odbiciu i rezonansie pomiędzy użyciem Concert Pitch 440Hz i 432Hz nie jest tak naprawdę wykrywalna, chociaż.
Przy użyciu potężnych systemów dźwiękowych lub głośnych instrumentów akustycznych, część wibracji generowanych przez ten system dźwiękowy lub instrumenty może znaleźć rezonans w pomieszczeniu, w którym dźwięk jest generowany. Częstotliwości naturalne materii tego pomieszczenia mogą rezonować inaczej. Po tym wszystkim, niższe częstotliwości generują mniej energii przemieszczenia wtedy wysokie częstotliwości zrobić, więc trochę mniej odpowiedzi w rezonansie z naturalnych częstotliwości pokoju.
HOW LOW SHOULD YOU GO?
Cóż, może chcesz spróbować 435Hz (Diapason Normal) lub 432Hz … lub niżej? Proponuję, abyś sam zaczął badać opcje, w końcu w muzyce chodzi o to, abyś wyraził siebie w sposób, który najbardziej Ci odpowiada, prawda? Podsumuję jednak kilka niskich dźwięków używanych w historii muzyki, możesz zacząć swoje własne „badania” od tego miejsca …
NAJMNIEJSZE HISTORYCZNIE WYMIENIONE DŹWIĘKI UŻYWANE DLA A4 (NA 360HZ)
Jeśli spojrzymy na ostatnie kilka stuleci zauważymy, że dźwięki tak niskie jak A4=360Hz (angielskie organy piszczałkowe) były używane. Aby przedstawić to w perspektywie: 370Hz jest dokładnie o 3 półnuty (300 centów) poniżej 440Hz.
THE „BAROQUE PITCH” (A4=415HZ)
Ta wysokość dźwięku była powszechnie używana podczas „okresu baroku” (1600-1760). 415Hz jest 101 centów lub 1.01 półtonu poniżej obecnego standardu 440Hz. Innymi słowy, Concert Pitch 440Hz to 415Hz przetransponowane o półton w górę. A4=415Hz jako Concert Pitch może być opcją w przypadku używania instrumentów akustycznych (z powodu różnic w rezonansie i barwie). Kiedy używasz instrumentów elektronicznych, ten pitch-shift jest bezużyteczny (zobacz informacje wcześniej w tym artykule).
THE „SCIENTIFIC PITCH” C4=256HZ (A4=430.5-432HZ)
Znany również jako filozoficzny pitch, Sauveur pitch lub Verdi tuning, został po raz pierwszy zaproponowany w 1713 roku przez francuskiego fizyka Josepha Sauveura, promowany na krótko przez włoskiego kompozytora Giuseppe Verdiego w XIX wieku, a następnie zalecany przez Instytut Schillera począwszy od lat 80-tych. Wszystkie oktawy C są dokładną okrągłą liczbą w systemie binarnym. Dokładna wysokość dźwięku A4 zależy od Temperamentu, którego używasz. Jeśli używamy Temperamentu Równomiernego Tonu, znajdziemy A4 na 430.5Hz, ale jeśli używamy Temperamentu Pitagorejskiego, znajdziemy A4 na 432Hz. Inne Temperamenty mogą generować różne wyniki dla dokładnej wysokości dźwięku A4 kiedy używamy C4=256Hz jako Concert Pitch.
THE „DIAPASON NORMAL” (A4=435HZ)
W 1859 roku (16 lutego), rząd francuski uchwalił ustawę aby ustawić Narodowy Standard na A4=435Hz, jedyną oficjalną (wiążącą prawnie) Narodową Wysokość Koncertową w zapisanej historii.
Czy są jakieś wady używania niższej wysokości dźwięku?
Niestety TAK, są…
Największą wadą używania niższej (lub wyższej) wysokości dźwięku niż obecny standard A4=440Hz są trudności/problemy z dostrojeniem, które pojawiają się podczas używania poszczególnych instrumentów. Nie wszystkie instrumenty mogą zmieniać Concert Pitch!!! Ważne jest, aby być tego świadomym podczas komponowania i produkcji muzyki.
- Jeśli zamierzasz występować na żywo używając innego Concert Pitch, upewnij się, że instrumenty muzyków, których zaprosisz na koncert poradzą sobie ze zmianą wysokości dźwięku. W artykule na blogu „Instrumenty & Strojenie” możesz przeczytać więcej na ten temat.
- Jeśli tylko komponujesz i produkujesz w celu wydania muzyki, to jest możliwe, aby zmienić wysokość dźwięku (i temperament) w postprodukcji dla tych instrumentów, które nie radzą sobie dobrze ze zmianą wysokości dźwięku, jeśli wszystkie instrumenty zostały nagrane na oddzielnych ścieżkach. Więcej informacji na ten temat w artykułach: „How to: Zmiana Concert Pitch” i „Jak to: Zmiana Concert Pitch + Temperament”.
Inną wadą używania różnych Concert Pitch jest jedna dla DJ’ów. Mieszanie utworów, które używają różnych Concert Pitch brzmi okropnie, dysonans może być zabójczy dla nastroju. Naturalnie DJ’e mogliby przeprogramować cały swój repertuar (czasochłonne), lub grać tylko utwory wyprodukowane przy użyciu tego samego Concert Pitch (ogranicza repertuar). Naprawianie różnicy w Concert Pitch w czasie rzeczywistym nie jest w chwili obecnej (2014) właściwym rozwiązaniem, nawet z nowoczesnym sprzętem DJ takim jak „Traktor” czy „Serato”.
AFTERWORD
Teraz, chciałbym wyjaśnić, że różnica pomiędzy obecnym standardem A4=440Hz a A4=435Hz („Diapason Normal”) lub A4=432Hz & C4=256Hz jako Concert Pitch nie będzie różnicą „nocy i dnia”.
Użycie innej (niższej) Concert Pitch takiej jak A4=432Hz nie jest jak jakaś „magiczna sztuczka”, która sprawi, że utwór muzyczny nagle zabrzmi świetnie, że gdyby był zagrany i nagrany w ten sam sposób, ale 8Hz wyżej (na 440Hz) nie brzmiałby zbyt dobrze. Intencja” (pasja, energia, et cetera) wykonawców i „mistrzostwo” zarówno muzyków, jak i inżynierów dźwięku wciąż odgrywają największą rolę, jeśli chodzi o coś, co brzmi świetnie.
Inna wysokość dźwięku może stworzyć inną „perspektywę” … Niższa wysokość dźwięku (wtedy A4=440Hz) może co najwyżej powiększyć wrażenie rozszerzonej „wymiarowości”, ale tylko jeśli ta wymiarowość była tam na początku. 432-Tuning ani żaden inny Concert Pitch lub temperament może „stworzyć” to, czego nie ma na początku … a to zaczyna się od samej kompozycji, historii, która ma być opowiedziana, i stoi lub upada wraz z osiągnięciami wszystkich zaangażowanych artystów.
Concert Pitch 432Hz jest być może bardziej czymś, co można nazwać „fingerpitzengefühl” … to jest dla tych, którzy mają „ucho” dla niego.
To co naprawdę zmienia sposób w jaki brzmi utwór muzyczny to zmiana Temperamentu …
.