Hvorfor er den højeste frekvens på et klaver 4186 Hertz?

Ingen kan høre grundlæggende musikhøjde op til hvor som helst i nærheden af 20.000 Hz, ikke engang nyfødte babyer med perfekte ører. Det øvre område af menneskelig hørelse er kun nyttigt til at høre overtoner og harmoniske, der grundlæggende er “følte” snarere end “hørt”.

Der er en få noter over klaverets rækkevidde, der kan høres, men de er ikke musikalsk nyttige. En meget dygtig violinist kan producere disse ved hjælp af harmoniske . Du kunne producere disse tonehøjder med nogle analoge elektroniske synthesizere, men ikke med et akustisk instrument. Hvis du selv prøver dette, vil det forekomme dig, at du aldrig har hørt disse pladser brugt i nogen egentlig musik fordi de ikke er musikalsk nyttige og fordi få mennesker kan høre dem, og dem der kan finde dem ubehagelige at lytte til.

Neil, klaverdesign til side, der er en grundlæggende misforståelse i din spørgsmålstegn. Du læser i en bog et eller andet sted, at rækkevidden af menneskelig hørelse går op til 20.000 Hz. Nå, så hvad? Det er kun en teoretisk konstruktion. Forskellige individer har forskellige høringsområder. De fleste mennesker kan høre tonehøjderne midt i det teoretiske område for menneskelig hørelse mere eller mindre det samme, men der er en enorm variation blandt mennesker i, hvordan de hører tonehøjder i den ekstreme lave eller høje ende. For stort set alle mennesker falder høreområdet med alderen. Mænd som gruppe mister high-end hørelse hurtigere i alderen end kvinder. Jeg er en mand, der altid har været anset for at have fremragende hørelse, men i en alder af 34 opdagede jeg i et optagestudie, at jeg ikke længere kunne opfatte en høj sinusbølge ved 11.000 Hz, mens yngre kvinder i studiet kunne høre den tonehøjde (og klappede med hænderne over ørerne i smerte).

Desuden er frekvensen af det menneskelige øre slet ikke lineær. Det følger ikke engang en matematisk beskrivelig kurve, fordi menneskelig hørelse igen ikke er baseret på matematiske love; den er baseret på fysiologien i det menneskelige øre og hjernen. Den lydstyrke, som folk opfatter ekstremt høje tonehøjder med, dæmpes kraftigt.

En erklæring som “det menneskelige høreområde går op til 20.000 Hz” er som at sige “rækkevidden af menneskelig højde går op til 7 fod 2 -tommer (218cm). ” Masseproducerer tøjindustrien kun tøj, der passer til mennesker, der er 7 fod 2? Nej, de laver tøj, som almindelige mennesker kan bære. På den måde sælger de mere tøj.

Kommentarer

• Selvom det hele er variabelt – fik jeg for nylig min hørelse tjekket ud (da jeg var bekymret for, hvilken skade Jeg gjorde på scenen) og fandt ud af, at jeg stadig har et godt svar over 20 kHz i begge ører. Min venstre faktisk over 21 kHz. Ganske vist som barn var mit frekvensområde ret højere, men det viser, at lidt pleje og omhyggelig brug af ørepropper kan hjælpe.
• Det betyder ikke ‘ Det viser jeg faktisk ikke. Støjinduceret høretab (NIHL) har en tendens til at passe til Fletcher-Munson, så uden din pleje og omhyggelig brug af ørepropper begynder du ‘ at miste et sted omkring 4k først. De fleste mennesker mister deres meget høje ende på grund af alder snarere end NIHL. (Måske mere relevant, selvom du kan høre flere halvtoner over 17 kHz, kan du ‘ ikke skelne dem som individuelle noter.)
• Der er ikke ‘ en særlig form for hørelse til grundlæggende, en anden til harmoniske.

Den højeste grundlæggende tonehøjde på klaveret er sådan, at den er og ikke højere, fordi det ikke er muligt at opbygge flere strengere i klaverets harpe. Det er nede på grænserne for maskinteknik og stålstrings egenskaber: strenglængde, trækstyrke, spænding. Hvad får dig til at tænke, at det er muligt at bygge et akustisk strengeinstrument, der kan spille pitch op til grænserne for menneskelig hørelse? Det ville trodse metallurgiens og fysikkens love.

Se venligst dette spørgsmål: Hvorfor klavernøgler ikke er heltalsfaktorer for oktavnoter?

Musikinstrumenter er baseret på, hvad der er praktisk og muligt at konstruere i den virkelige verden, ikke baseret på teoretisk matematik.

Kommentarer

• Jeg ønsker ikke at afskrække dette, men vi får mange spørgsmål her fra begyndende musikere, der har en baggrund inden for videnskab eller teknik og siger ” Fysikens love siger dette , men den måde, musikinstrumenter er lavet på, er det . Hvorfor er de forskellige?” Det oplagte svar er, at musikinstrumenter er som de skyldes millioner af musikers praktiske erfaring. Teoretisk fysik eller matematik er stort set irrelevante for musikinstrumenter eller musikoptræden og praksis.
• Som videnskabsmand og musiker er jeg helt uenig i denne erklæring. De fleste ting, der sker i musikinstrumenter, er meget velbegrundede (omend mest empirisk) i videnskabelige love og principper, og teoretisk fysik og matematik er meget relevante. Jeg ‘ prøver ikke at være kontroversiel, men det ville være en sjov diskussion at have !!
• Ja, de fleste ting, der sker i musikinstrumenter, er faktisk jordforbundne i videnskabelige love, men min pointe er, at disse instrumenter udviklede sig gennem århundreder af musikere og bygherrer, der havde ringe eller ingen kendskab til eller hensyn til videnskabelige love. Instrumenterne udviklede sig først ved århundreder med forsøg og fejl og håndværk, og meget senere studerede forskere instrumenterne og afledte videnskabelige love fra dem. Ikke omvendt. Ser du, ” teori følger praksis. ” Stradivari har aldrig hørt om fysik. Helmholz afledte nogle videnskabelige principper, efter at han studerede nogle gamle violer.
• Nå, jeg svingede på et videnskabeligt svar nedenfor. Jeg er helt enig i, at instrumenter udviklede sig ved forsøg og fejl og ikke med fysik. Imidlertid var fysikens love deres første og er grundlaget for ” prøve & fejl ” selvom bygherrer ‘ ikke var opmærksomme på dem. Nu hvor vi kender disse love, kan vi forstå dette meget bedre for at skære et par hundrede år ud af processen 🙂

En faktor, der ikke er dækket af de andre svar, er klaverklaviets fysiske bredde.

Størrelsen på en tangent er optimeret til den typiske menneskelige hånd; lad os antage, at det ikke kan ændres.

Klaverer skal passe ind i folks hjem, klasseværelser, teatre, steder for tilbedelse. Ekstra bredde skal bevise sin værdi.

Den dybeste tone og den højeste tone skal kunne nås af en spiller, der sidder i midten.

Jeg formoder, at markedskræfterne ville have formet rækkevidden af keyboardinstrumenter. Måske producerede en instrumentproducent en udvidet rækkevidde klaver. Han solgte sandsynligvis ikke så mange, og derfor fangede den ikke.

Der er et marked for tastaturer med et reduceret interval – af hensyn til omkostninger og størrelse. Men der er nok mennesker villige til at betale for og give plads til 88 nøgler, som de fortsat er normen.

Bösendorfer laver to flygeler med udvidet rækkevidde (92 og 97 nøgler), men de sælger helt klart ikke godt nok til, at deres konkurrenter strømmer til at efterligne dem.

Jeg tror, Joshs kommentar har den rigtige idé. Da musikalske toner omfatter mange delvise toner, når du nærmer dig de højeste få oktaver under 20.000 Hz, falder de øverste delpartier af toner fra toppen; og tonerne mister deres karakter . Noterne mangler rigdom og sammenhæng .

Bemærk, at 5.000Hz kun er 2 oktaver under 20.000Hz. Så den 3. delvise og derover er gået over tærsklen og er uhørlige.

Jeg formoder, hvedes svar om grænserne for ramme og strenge er sandsynligvis grunden til, at klaverer stopper, hvor de gør (de fysiske materialer dikterede en stoppunkt). Mit svar forklarer, hvorfor ingen fandt, at dette var et problem (ingen ekstra oktav af tinkerbells var ønsket nok til at blive populær). Du (” Joe Western Culture “) behøver virkelig ikke brug bemærker noget højere.

Inspireret af hvede, her er nogle anekdotiske beviser:

Nu overvejer jeg sandsynligvis hyperakut til pladser. Selv i dette tilsyneladende ganske rum kan jeg høre fjernsynsskærmen skvælge, den bærbare computers teensy lille squeek og en 60cykelbrum fra badeværelset og køleskabet (og biler og fugle udenfor). Men jeg har en fætter, der ” Det er meget dårligere stillet. Han kan ikke gå ind i bestemte butikker på grund af deres skrigende bjælkesystemer. Da han påpegede det og trådte tilbage udenfor, blev jeg opmærksom på den lyd, han beskrev, men jeg kunne stort set filtrere den ud af min opmærksomhed. Jeg formoder, at min fætter muligvis kunstigt har øget sin følsomhed ved sit arbejde med at gendanne gamle radioer, som jeg har prøvet at læse sammen med Spring Rite.

Kommentarer

• Den første sætning er sjov, hvis du ved, at mit navn er også Josh. 🙂

Det ofte citerede 20Hz-20Khz-interval betyder ikke, at folk kan opfatter tonehøjder i området 20Hz-20KHz, men ikke 19Hz eller 20,1KHz.Der er snarere en række frekvenser, som folk kan opleve som tonehøjder, med menneskers evne til at opleve ting som tonehøjder, der falder ned nær enderne af dette interval. Derudover er der en række frekvenser, som folk ikke kan høre som pladser i og af sig selv, men som vil ændre folks opfattelse af, hvordan andre frekvenser lyder. Det er sidstnævnte område, der strækker sig fra 20Hz-20Khz; Som med førstnævnte falder opfattelsen nær slutningen af intervallet (tilføjelse af et 10 KHz-signal til et 2 KHz-signal får det til at lyde anderledes. Tilføjelse af et 15 KHz-signal kan muligvis også gøre det med et 3 kHz-signal, men 15 KHz-signalet skal muligvis være højere for at opnå den samme effekt).

Rørorganer har ofte nogle rør, som spiller tonehøjder højere end de højeste tangenter på et klaver, men sådanne rør producerer isoleret en irriterende lyd uden en virkelig synlig tonehøjde. Afspilning af sådanne rør i kombination med rør, som nogle oktaver ned, giver dog en “lysere” lyd, end hvis de øvre rør blev udeladt. Organisten behøver ikke gøre noget ekstra arbejde for at spille disse rør ud over “at tænde dem”. Når de er aktiveret, vil alt, hvad organisten spiller, blive ekkoet nogle oktaver op på de mindre rør.

Hvis et klaver skulle medtage en ekstra oktav øverst og spille tonerne i denne oktav i kombination med noter en oktav eller to ned kunne sandsynligvis tilføje en behagelig glans til den producerede lyd. Desværre ville det at spille alt i fordoblede oktaver begrænse, hvad pianist kunne gøre. Reed-organer udover at have to sæt siv med en oktav fra hinanden, som kunne aktiveres eller deaktiveres individuelt, og ofte havde en oktavkobler, der, når den var aktiveret, automatisk betjener tasterne en oktav over dem, som afspilleren var at trykke. Jeg er ikke opmærksom på, at klaver nogensinde har inkluderet sådanne mekanismer.

En anden åbenbar faktor for ikke at have det mange skalaer i et klaver ville selvfølgelig være de praktiske aspekter af omkostningerne og plads.

Især med hensyn til plads, hvilket betyder, at den krævede indsats for at nå sådanne høje taster i forhold til lydbidraget til mest musik ikke ville retfærdiggøre instrumentets omkostninger eller plads.

Ikke alle instrumenter er egnede til at lyde høje frekvenser. For høje frekvenser i forhold til høreområdet, for eksempel, ville violin have en præference.

Høje frekvenser kommer ud af et klaver, sandsynligvis tæt på høringsgrænser, men de gør det som harmoniske, ville sige .

Fra min erfaring som lydtekniker kan jeg fortælle dig, at højere frekvenser er fordrejet af det rum, du er i. Det er umuligt at opretholde de almindelige forhold, der bruges i musik (Just tuning “s 1: 2: 3: 4: 5: 6), fordi højfrekvent lyd forårsager for meget interferens med sine egne refleksioner. Som et resultat højfrekvent støj bruges ikke til musik, men det fortæller dig, hvilken slags rum du er i. Dette er også grunden til, at flagermus bruger højere tonehøjder til at navigere i stedet for lavere.

Nogle af mine venner på lydbesætningen, og jeg fandt ud af det, da jeg forsøgte at høre forskellen mellem cd-kvalitet samplingshastigheder (44100 Hz) og de samme filer ved lavere samplingshastigheder (normalt 11025 Hz). Med de fleste af optagelserne kunne vi pålideligt vælge, hvilken der var, og hvordan vi gjorde det var ved at prøve at høre, hvilken slags plads optagelsen blev lavet i. Ved lavere samplingshastigheder var oplysningerne ikke der.

Fordi det lyder skingrende og generelt forfærdeligt, begynder frekvenserne også at samles mere, hvilket får den aktuelle tone til at forsvinde, det er bare ud fra et frekvensbaseret perspektiv, ligesom videnskab, hvorfor er det grundlæggende hvad jeg siger. Fra et musikalsk synspunkt ville de dog sjældent blive brugt. Hvis du vil have flere taster, kan du stille melodierne til halv- eller kvarttoner og dog have et massivt tastatur.