Miksi pianon korkein taajuus on 4186 Hertz?

Kukaan ei kuule perustavanlaatuiset musiikkikentät jopa 20000 Hz: n taakse, edes vastasyntyneet vauvat, joilla on täydelliset korvat. Ihmisen kuulon yläalue on hyödyllinen vain niiden sävyjen ja yliaaltojen kuulemiselle, jotka ovat pohjimmiltaan ”tuntuvia” kuin ”kuullut”.

On olemassa muutama nuotti pianon kantaman yläpuolella, mutta ne eivät ole musiikillisesti hyödyllisiä. Erittäin ammattitaitoinen viulisti voi tuottaa näitä käyttämällä yliaaltoja . Voit tuottaa nämä sävelet joillakin analogisilla elektronisilla syntetisaattoreilla, mutta ei akustisella instrumentilla. Jos kokeilet tätä itse, sinulle tulee mieleen, ettet ole koskaan kuullut näitä sävelmiä käytetyksi todellisessa musiikissa koska ne eivät ole musiikillisesti hyödyllisiä ja koska harvat ihmiset kuulevat ne, ja ne, jotka löytävät heitä on epämiellyttävää kuunnella.

Neil, pianosuunnittelu syrjään, kysymyksessäsi on perusteeton väärinkäsitys. Luit jonnekin kirjasta, että ihmisen kuuloetäisyys nousee 20000 Hz: iin. No, niin mitä? Se on vain teoreettinen rakenne. Eri yksilöillä on erilaiset kuuloalueet. Suurin osa ihmisistä voi kuulla sävelkorkeuden ihmisen teoreettisen alueen keskellä melkein samanlaisina, mutta ihmisten välillä on valtava vaihtelu siitä, kuinka he kuulevat sävelkorkeuden äärimmäisessä matalassa tai yläpäässä. Lähes kaikkien ihmisten kuuloetäisyys pienenee iän myötä. Miehet ryhmänä menettävät korkealaatuisen kuulon iässä aikaisemmin kuin naiset. Olen mies, jonka kuulon on aina katsottu olevan erinomainen, mutta 34-vuotiaana huomasin äänitysstudiosta, että en voinut enää havaita kovaa siniaaltoa 11 000 Hz: ssä, kun taas studion nuoremmat naiset kuulivat tuon äänen. (ja taputtivat käsiään korvissaan tuskissa).

Lisäksi ihmiskorvan taajuusvaste ei ole lainkaan lineaarinen. Se ei edes seuraa matemaattisesti kuvattavaa käyrää, koska jälleen kerran ihmisen kuulo ei perustu matemaattisiin lakeihin, vaan ihmiskorvan ja aivojen fysiologiaan. Äänenvoimakkuus, jolla ihmiset kokevat erittäin korkeat äänenvoimakkuudet, vaimennetaan voimakkaasti.

Lausunto, kuten ”ihmisen kuuloalue nousee 20000 Hz: iin”, on kuin sanoa ”ihmisen korkeusalue nousee 7 jalkaan 2 -tuumaa (218cm). ” Tuottaako vaateteollisuus vain sellaisia vaatteita, jotka sopivat 7-jalkaisiin ihmisiin? Ei, he tekevät vaatteita, joita tavalliset ihmiset voivat käyttää. Tällä tavoin he myyvät enemmän vaatteita.

Kommentit

• Vaikka kaikki on vaihtelevaa – kuulusteluni tarkistettiin äskettäin (koska olin huolissani siitä, mitä vahinkoja) Tein lavalla) ja huomasin, että minulla on edelleen hyvä vaste yli 20kHz molemmissa korvissa. Vasen vasemmalle tosiasiallisesti yli 21 kHz. Taajuusalueeni oli tosin lapsena melko korkea, mutta se osoittaa, että vähän huolellisuudesta ja korvatulppien harkitusta käytöstä voi olla apua.
• Se ei ole ’ ei todellakaan näytä sitä. Melun aiheuttama kuulon heikkeneminen (NIHL) sopii yleensä Fletcher-Munsonille, joten ’ alat menettää ensin noin 4 k: ssä ilman huolta ja harkittua korvatulppien käyttöä. Suurin osa ihmisistä menettää erittäin korkean hinnan iän, ei NIHL: n, vuoksi. (Ehkä merkityksellisempää, vaikka kuulisitkin useita 17kHz: n yläpuolisia puolisävyjä, voit ’ erottaa ne yksittäisinä nuotteina.)
• Ei ’ ta erityinen kuuleminen perustekijöille, toinen harmonisille.

Pianon korkein peruskorkeus on sellainen, että se ei ole korkeampi, koska ei ole mahdollista rakentaa enää korkeamman sävellyksen jousia pianon harpulle. Se on koneenrakennuksen ja teräsnauhojen ominaisuuksien rajoissa: kielen pituus, vetolujuus, kireys. Mikä saa sinut ajattelemaan, että on mahdollista rakentaa akustinen kielisoitin, joka pystyy soittamaan korkeuksia jopa ihmisen kuulo? Se olisi vastoin metallurgian ja fysiikan lakeja.

Katso tämä kysymys: Miksi pianonäppäimet eivät ole oktaavinuottien kokonaislukukertoimia?

Soittimet rakennetaan sen perusteella, mikä on käytännöllistä ja mahdollista rakentaa todellisessa maailmassa, eivät perustu teoreettiseen matematiikkaan.

Kommentit

• En halua estää tätä, mutta saamme täällä paljon kysymyksiä aloittelevilta muusikoilta, joilla on tieteen tai tekniikan tausta ja jotka sanovat ” Fysiikan lait sanovat tämä , mutta tapa, jolla soittimia tehdään, on se . Miksi ne ovat erilaisia?” Ilmeinen vastaus on, että soittimet ovat sellaisia, kuin miljoonien muusikoiden vuosisatojen käytännön kokemus. Teoreettisella fysiikalla tai matematiikalla ei ole lainkaan merkitystä soittimien, musiikin esityksen ja käytännön kannalta.
• Koska olen tiedemies ja muusikko, olen täysin eri mieltä tämän väitteen kanssa. Suurin osa soittimissa tapahtuvista asioista on hyvin perusteltu (vaikkakin lähinnä empiirisesti) tieteellisissä laeissa ja periaatteissa, ja teoreettinen fysiikka ja matematiikka ovat erittäin merkityksellisiä. ’ En yritä olla kiistanalainen, mutta tämä olisi hauska keskustelu!
• Kyllä, suurin osa soittimissa tapahtuvista asioista on todellakin perusteltu tieteellisissä laeissa, mutta mielestäni nämä instrumentit ovat kehittyneet vuosisatojen ajan muusikoiden ja rakentajien toimesta, joilla ei ollut juurikaan tai ei lainkaan tietoa tieteellisistä laeista. Instrumentit kehittyivät ensin vuosisatojen kokeilun, erehdyksen ja käsityönä, ja paljon myöhemmin tutkijat tutkivat instrumentteja ja johtivat niistä tieteellisiä lakeja. Ei toisinpäin. ” -teoria seuraa käytäntöä. ” Stradivari ei ole koskaan kuullut fysiikasta. Helmholz johti tieteellisiin periaatteisiin tutkittuaan joitain vanhoja viuluja.
• No, otin vauhtia alla olevaan tieteelliseen vastaukseen. Olen täysin samaa mieltä siitä, että instrumentit kehittyivät kokeilun ja erehdyksen kautta eikä fysiikan kanssa. Fysiikan lait olivat kuitenkin heidän ensimmäisiä, ja ne ovat ” -kokeilun perusta & virhe ” vaikka rakentajat eivät olisikaan ’ tietoisia niistä. Nyt kun tunnemme nämä lait, voimme ymmärtää tämän paljon paremmin leikkaamalla muutama sata vuotta prosessista 🙂

Yksi tekijä, jota muut vastaukset eivät kata, on pianonäppäimistön fyysinen leveys.

Näppäimen koko on optimoitu tyypilliselle ihmisen kädelle; Oletetaan, ettei se voi muuttua.

Pianojen on mahtuttava ihmisten koteihin, luokkahuoneisiin, teattereihin ja palvontapaikkoihin. Lisäleveyden on osoitettava arvonsa.

Syvimmän ja korkeimman nuotin tulisi olla keskellä olevan pelaajan ulottuvilla.

Epäilen, että markkinavoimat olisivat muokanneet kosketinsoittimien valikoimaa. Ehkä kerran soittimen valmistaja tuotti laajennetun kantaman piano. Hän ei todennäköisesti myynyt niin monta, joten se ei myöskään päässyt kiinni.

Näppäimistöillä on markkinat pienemmällä kantamalla – kustannusten ja koon vuoksi. Mutta tarpeeksi ihmisiä on valmis maksamaan 88 avaimesta ja varaamaan niille tilaa, jotta ne olisivat edelleen normaalia.

Bösendorfer valmistaa kaksi flyygeliä, joilla on laajennetut kantomatkat (92 ja 97 avainta), mutta ne eivät selvästikään myy hyvin riittää, että heidän kilpailijansa ovat parven jäljitellä heitä.

Mielestäni Joshin kommentilla on oikea idea. Koska musiikkiäänet käsittävät monia osittaisia ääniä, lähestyttäessäsi korkeinta muutamaa oktaavia alle 20 000 Hz: n yläpuolella nuottien yläosat putoavat yläosasta; ja sävyt menettävät luonteensa . Muistiinpanoista puuttuu rikkaus ja yhtenäisyys .

Huomaa, että 5000 Hz on vain 2 oktaavia alle 20 000 Hz. Joten kolmas osa ja yli ovat ylittäneet kynnyksen ja eivät ole kuultavissa.

Epäilen, että Wheatin vastaus kehyksen ja jousien rajoista on luultavasti syy pianojen pysähtymiseen siellä missä ne tekevät (fyysinen materiaali saneli Vastauksessani selitetään, miksi kukaan ei pitänyt tätä ongelmana (ei ylimääräisiä tinkerbellien oktaavia halunnut tarpeeksi tulla suosituksi). Sinä (” Joe Western Culture ”) ei todellakaan” tarvita muistiinpanoja.

Vehnän innoittamana tässä on joitain anekdootteja todisteita:

Pidän nyt luultavasti hyperakuutteja sävelkorkeissa. Jopa tässä näennäisesti melko huoneessa kuulen television monitorin huutavan, kannettavan tietokoneen pienen puristuksen ja 60 pyörän huminan kylpyhuoneesta ja jääkaapista (ja autojen ja lintujen ulkopuolella). Mutta minulla on serkku, joka ” Sillä on paljon huonompi. Hän ei voi mennä tiettyihin myymälöihin heidän huutavien särkyneiden ovikellojärjestelmiensä takia. Kun hän osoitti sitä ja astui takaisin ulos, sain tietää hänen kuvailemastaan äänestä, mutta pystyn suurelta osin suodattamaan sen huomiostani. Epäilen, että serkkuni on voinut lisätä keinotekoisesti herkkyyttään tekemällä työtä vanhojen radioiden palauttamiseksi kuten minulla on yrittäessäni lukea yhdessä kevään rituaalin kanssa.

Kommentit

• Tuo ensimmäinen lause on hauska, jos tiedät, että nimeni on myös Josh. 🙂

Usein lainattu 20Hz-20Khz ei tarkoita, että ihmiset voivat havaitsevat sävelkorkeudet alueella 20Hz-20KHz, mutta eivät 19Hz tai 20.1KHz.Pikemminkin on olemassa useita taajuuksia, joita ihmiset voivat havaita sävelkorkeina, ja ihmisten kyky havaita asiat sävelkorkeina, jotka putoavat lähelle kyseisen alueen päätä. Sen lisäksi on olemassa taajuuksien alue, jota ihmiset eivät kuule sävelkorkeina ja itsestään, mutta mikä muuttaa ihmisten käsitystä muiden taajuuksien äänestä. Viimeksi mainittu alue ulottuu välillä 20Hz – 20Khz; kuten edellisessäkin, havainto putoaa lähellä alueen loppua (10KHz: n signaalin lisääminen 2KHz: n signaaliin saa sen kuulostamaan erilaiselta; 15KHz: n signaalin lisääminen voi tehdä samoin 3kHz: n signaalilla, mutta 15KHz: n signaalin on ehkä oltava voimakkaampi saavuttaa sama vaikutus).

Pilliurut sisältävät usein joitain putkia, jotka soittavat sävelkorkeutta korkeammalle kuin pianon korkeimmat koskettimet, mutta tällaiset putket tuottavat erikseen ärsyttävää ääntä ilman todella havaittavaa sävelkorkeutta. Sellaisten putkien soittaminen yhdessä putkien kanssa, jotka jotkut oktaavit alaspäin tuottavat kuitenkin ”kirkkaamman” äänen kuin jos nämä ylemmät putket jätettäisiin pois. Urkurin ei tarvitse tehdä mitään ylimääräistä työtä soittaakseen näitä putkia sen jälkeen, kun ”käynnistää ne”. Kun ne on otettu käyttöön, kaikki, mitä urkuristi soittaa, heijastaa pienempien putkien oktaavia.

Jos pianon piti sisällyttää ylimääräinen oktaavi yläosaan, sävelten soittaminen siinä oktaavissa yhdessä oktaavin tai kahden alas nuottien kanssa saattaisi todennäköisesti lisätä miellyttävän kirkkauden tuotettuun ääniin. Valitettavasti kaiken toistaminen kaksinkertaistuneina oktaaveina rajoittaisi mitä muuta Reed-urut sen lisäksi, että niissä on kaksi ruoko-joukkoa, jotka ovat oktaavin päässä toisistaan ja jotka voidaan ottaa käyttöön tai poistaa käytöstä erikseen, ja niissä oli usein oktaavikytkin, joka mahdollisuuksien mukaan ohjaa näppäimiä automaattisesti oktaavin yli soittimen. En tiedä, että pianoissa olisi koskaan ollut tällaisia mekanismeja.

Toinen ilmeinen tekijä, ettei sitä ole monet asteikot pianossa ovat tietysti kustannusten käytännön näkökohtia ja avaruus.

Erityisesti avaruuden osalta, mikä tarkoittaa, että vaaditaan niin korkeiden näppäinten saavuttamiseksi tarvittavia ponnisteluja kuin äänen myötävaikutus useimpaan musiikkiin, ei voida perustella instrumentin käyttämiä kustannuksia eikä tilaa.

Kaikki soittimet eivät sovellu korkeiden taajuuksien soimiseksi. Suurille taajuuksille, esimerkiksi kuuloetäisyydelle, suositaan viuluja.

Korkeat taajuudet tulevat pianosta, todennäköisesti lähellä kuulorajoja, mutta he tekevät sen harmonisena, sanoisi .

Kokemuksestani ääniinsinöörinä voin kertoa sinulle, että korkeampia taajuuksia vääristää tila, jonka olet On mahdotonta ylläpitää tavallisia musiikissa käytettyjä suhteita (vain viritys ”s 1: 2: 3: 4: 5: 6), koska korkean taajuuden ääni aiheuttaa liikaa häiriöitä omiin heijastuksiinsa. Tämän seurauksena korkean taajuuden melu ei käytetä musiikkiin, mutta se kertoo sinulle millaista huonetta olet. Siksi lepakot käyttävät myös matalampien sijasta korkeampaa sävelkorkeutta.

Jotkut ystäväni Äänihenkilöstö ja löysin tämän, kun yritin kuulla eron CD-laatuisten näytteenottotaajuuksien (44100 Hz) ja samojen tiedostojen välillä pienemmillä näytetaajuuksilla (yleensä 11025 Hz). Suurimman osan tallenteista pystyimme luotettavasti valitsemaan, mikä oli mikä, ja tapa, jolla teimme sen, oli yrittää kuulla, millaiseen tilaan nauhoitus tehtiin. Pienemmillä näytetaajuuksilla tietoja ei ollut siellä.

Koska se kuulostaisi räikeältä ja yleensä kauhealta, taajuudet alkavat myös kasautua enemmän aiheuttaen varsinaisen soitettavan äänen katoamisen, että ”vain taajuuteen perustuvasta näkökulmasta, kuten tiede on, miksi sanon periaatteessa. Musiikilliselta kannalta niitä käytetään kuitenkin harvoin. Jos haluat lisää näppäimiä, voit virittää nuotit puoli- tai neljännesääniin ja sinulla on kuitenkin massiivinen näppäimistö.