Varför är den högsta frekvensen på ett piano 4186 Hertz?

Ingen kan höra grundläggande musikhöjningar upp till var som helst nära 20000 Hz, inte ens nyfödda barn med perfekta öron. Det övre området för mänsklig hörsel är bara användbart för att höra övertoner och övertoner som i grunden är ”kände” snarare än ”hörda”.

Det finns en få toner ovanför räckvidden för piano som kan höras, men de är inte musikaliskt användbara. En mycket skicklig violinist kan producera dessa med hjälp av övertoner . Du kan producera dessa tonhöjder med några analoga elektroniska syntar, men inte med ett akustiskt instrument. Om du försöker själv, kommer det att tänka dig att du aldrig har hört dessa tonhöjder som används i någon verklig musik eftersom de inte är musikaliskt användbara och eftersom få människor kan höra dem och de som kan hitta dem obehagliga att lyssna på.

Neil, pianondesign åt sidan, det finns ett grundläggande missförstånd i din fråga. Du läser i en bok någonstans att människans hörsel går upp till 20 000 Hz. Tja, så vad? Det är bara en teoretisk konstruktion. Olika individer har olika hörselområden. De flesta människor kan höra tonhöjderna mitt i det teoretiska området för mänsklig hörsel mer eller mindre samma, men det finns en enorm variation bland människor i hur de hör tonhöjder i den extrema låga eller höga änden. För nästan alla människor minskar hörselområdet med åldern. Män som grupp förlorar avancerad hörsel tidigare i ålder än kvinnor. Jag är en man som alltid har ansetts ha utmärkt hörsel men vid 34 års ålder upptäckte jag i en inspelningsstudio att jag inte längre kunde uppfatta en hög sinusvåg vid 11 000 Hz, medan yngre kvinnor i studion kunde höra den tonhöjden (och klappade händerna över öronen av smärta).

Dessutom är frekvenssvaret för det mänskliga örat inte alls linjärt. Den följer inte ens en matematisk beskrivbar kurva, för återigen är mänsklig hörsel inte baserad på matematiska lagar; den bygger på fysiologin i det mänskliga örat och hjärnan. Ljudet som människor uppfattar extremt höga tonhöjder dämpas kraftigt.

Ett uttalande som ”det mänskliga hörselområdet går upp till 20000 Hz” är som att säga ”området för mänsklig höjd går upp till 7 fot 2 tum (218 cm). ” Massproducerar klädindustrin bara kläder som passar människor som är 7 fot 2? Nej, de gör kläder som vanliga människor kan bära. På så sätt säljer de mer kläder.

Kommentarer

• Även om det hela är varierande – jag fick nyligen checka ut min hörsel (eftersom jag var orolig vilken skada Jag gjorde på scenen) och fann att jag fortfarande har bra svar över 20 kHz i båda öronen. Min vänster faktiskt över 21 kHz. Visst som barn var mitt frekvensområde ganska högt, men det visar att lite omsorg och förnuftig användning av öronproppar kan hjälpa.
• Det

Den högsta grundläggande tonhöjden på pianot är sådan att den är, och inte högre, eftersom det inte är möjligt att bygga fler strängar med högre tonhöjd i pianoens harpa. Det går ner till gränserna för maskinteknik och stålsträngarnas egenskaper: stränglängd, draghållfasthet, spänning. Vad får dig att tro att det är möjligt att bygga ett akustiskt stränginstrument som kan spela tonhöjder upp till gränserna för mänsklig hörsel? Det skulle trotsa metallurgins och fysikens lagar.

Vänligen hänvisa till denna fråga: Varför pianotangenter inte är heltalsfaktorer för oktavnoter?

Musikinstrument byggs utifrån vad som är praktiskt och möjligt att konstruera i den verkliga världen, inte baserat på teoretisk matematik.

Kommentarer

• Jag vill inte avskräcka detta, men vi får många frågor här från början musiker som har en bakgrund inom vetenskap eller teknik och säger ” Fysikens lagar säger detta , men hur musikinstrument tillverkas är det . Varför är de olika?” Det självklara svaret är att musikinstrument är som de beror på miljontals praktiska erfarenheter från miljontals musiker. Teoretisk fysik eller matematik är till stor del irrelevanta för musikinstrument eller musikprestanda och övning.
• Att vara forskare och musiker är jag helt oense med detta uttalande. De flesta saker som händer i musikinstrument är mycket välgrundade (om än mest empiriskt) i vetenskapliga lagar och principer och teoretisk fysik och matematik är mycket relevanta. Jag ’ jag försöker inte vara kontroversiell, men det här skulle vara en rolig diskussion att ha !!
• Ja, de flesta saker som händer i musikinstrument är verkligen jordade i vetenskapliga lagar, men min poäng är att dessa instrument utvecklades under århundraden av musiker och byggare som hade liten eller ingen kunskap om eller respekt för några vetenskapliga lagar. Instrumenten utvecklades först genom århundraden av försök och fel och hantverk, och mycket senare studerade forskare instrumenten och härledde vetenskapliga lagar från dem. Inte tvärt om. Du ser, ” teorin följer praktiken. ” Stradivari har aldrig hört talas om fysik. Helmholz härledde några vetenskapliga principer efter att han studerat några gamla fioler.
• Tja, jag svängde på ett vetenskapligt svar nedan. Jag håller helt med om att instrument utvecklats genom försök och fel och inte med fysik. Fysikens lagar var dock de första och är grunden för ” rättegången & fel ” även om byggarna inte ’ inte kände till dem. Nu när vi känner till dessa lagar kan vi förstå detta mycket bättre för att skära ut några hundra år ur processen 🙂

En faktor som inte omfattas av de andra svaren är pianotangentbordets fysiska bredd.

Storleken på en tangent är optimerad för den typiska mänskliga handen; låt oss anta att det inte kan ändras.

Pianon måste passa in i människors hem, klassrum, teatrar, platser för tillbedjan. Extra bredd måste bevisa dess värde.

Den djupaste noten och den högsta tonen bör nås av en spelare som sitter i mitten.

Jag misstänker att marknadskrafterna skulle ha format utbudet av tangentbordsinstrument. En gång producerade en instrumenttillverkare en utvidgad rad piano. Han sålde antagligen inte alla så många, och det gick därför inte.

Det finns en marknad för tangentbord med ett minskat intervall – på grund av kostnad och storlek. Men tillräckligt många människor är villiga att betala för och göra plats för 88 tangenter för att de fortsätter att vara normen.

Bösendorfer gör två flyglar med utökade intervall (92 och 97 tangenter), men de säljer helt klart inte så bra tillräckligt för att deras konkurrenter flockar för att imitera dem.

Jag tror att Joshs kommentar har rätt idé. Eftersom musikaliska toner innehåller många partiella toner, när du närmar dig de högsta få oktaverna under 20 000Hz, faller de övre delarna av tonerna av toppen; och tonerna tappar sin karaktär . Anteckningarna saknar rikedom och koherens .

Observera att 5.000Hz bara är 2 oktaver under 20.000Hz. Så den tredje partiella och ovan har gått över tröskeln och är oförklarliga.

Jag misstänker att Wheat svar om ramar och strängar är förmodligen anledningen till att pianon stannar där de gör (det fysiska materialet dikterade stopppunkt). Mitt svar förklarar varför ingen tyckte att detta var ett problem (ingen extra oktav av tinkerbells önskades nog för att bli populär). Du (” Joe Western Culture ”) behöver verkligen inte behöver noterar något högre.

Inspirerad av vete, här är några anekdotiska bevis:

Nu antar jag troligen att jag är hyperacute till pitches. Även i detta till synes ganska rum kan jag höra TV-monitorn skriker, den bärbara datorns tonåriga lilla squeek och en 60cykelbrum från badrummet och kylskåpet (och bilar och fåglar ute). Men jag har en kusin som ” Det är mycket sämre. Han kan inte gå in i vissa butiker på grund av deras skrikande dörrklocksystem. När han påpekade det och gick tillbaka utanför blev jag medveten om ljudet han beskrev, men jag kan till stor del filtrera bort det från min uppmärksamhet. Jag misstänker att min kusin artificiellt har ökat sin känslighet genom sitt arbete med att återställa gamla radioapparater, som jag har gjort med att försöka läsa upp vårens rite.

Kommentarer

• Den första meningen är rolig om du vet att mitt namn är också Josh. 🙂

Det ofta citerade 20Hz-20Khz-intervallet betyder inte att människor kan uppfattar tonhöjder i intervallet 20Hz-20KHz, men inte 19Hz eller 20.1KHz.Snarare finns det en rad frekvenser som människor kan uppfatta som tonhöjder, med människors förmåga att uppfatta saker som tonhöjder som faller av nära ändarna av det intervallet. Utöver det finns det ett intervall av frekvenser som människor inte kan höra som platser i av sig själva, men som kommer att förändra människors uppfattning om hur andra frekvenser låter. Det är det senare intervallet som sträcker sig från 20Hz-20Khz; som med den förra faller uppfattningen av nära slutet av intervallet (att lägga till en 10 kHz-signal till en 2 kHz-signal får det att låta annorlunda; att lägga till en 15 kHz-signal kan göra på samma sätt med en 3 kHz-signal, men 15 kHz-signalen kan behöva vara högre för att uppnå samma effekt).

Rörorgan har ofta några rör som spelar tonhöjder högre än de högsta tangenterna på ett piano, men sådana rör producerar isolerat ett irriterande ljud utan en riktigt urskiljbar tonhöjd. Att spela sådana rör i kombination med rör som några oktaver ner ger dock ett ”ljusare” ljud än om de övre rören utelämnades. Organisten behöver inte göra något extra arbete för att spela dessa rör utöver ”slå på dem”. När de är aktiverade kommer allt som organisten spelar att upprepa några oktaver uppe på de mindre rören.

Om ett piano skulle innehålla en extra oktav högst upp, att spela tonerna i den oktaven i kombination med toner som en oktav eller två ner kunde antagligen lägga till en trevlig glans till det producerade ljudet. Tyvärr skulle det att spela allt i dubbla oktaver begränsa vad mer Pianist kunde göra. Reed-organ, förutom att de hade två uppsättningar vass med en oktav ifrån varandra som kunde aktiveras eller inaktiveras individuellt, och ofta hade en oktavkopplare som automatiskt skulle använda tangenterna en oktav över de som spelaren var Jag är inte medveten om att några pianon någonsin har inkluderat sådana mekanismer.

En annan uppenbar faktor för att inte ha det många skalor i ett piano skulle naturligtvis vara de praktiska aspekterna av kostnaden och utrymme.

I synnerhet vad gäller rymden, vilket innebär att den ansträngning som krävs för att nå sådana höga tangenter kontra ljudbidraget till de flesta musik skulle inte motivera kostnaden eller utrymmet för instrumentet.

Inte alla instrument är lämpliga för höga frekvenser. För höga frekvenser, i förhållande till hörselområdet, skulle till exempel fioler ha en preferens.

Höga frekvenser kommer ut från ett piano, troligen nära hörselgränser, men de gör det som övertoner, skulle säga .

Från min erfarenhet som ljudtekniker kan jag berätta att högre frekvenser förvrängs av det utrymme du är in. Det är omöjligt att upprätthålla de vanliga förhållandena som används i musik (bara ställa in 1: 2: 3: 4: 5: 6) eftersom högfrekvent ljud orsakar för mycket störningar med sina egna reflektioner. Som ett resultat högfrekvent brus används inte för musik, men det berättar vilken typ av rum du befinner dig i. Det är också därför fladdermöss använder högre tonhöjder för att navigera istället för lägre.

Några av mina vänner på ljudbesättningen och jag fick reda på det när jag försökte höra skillnaden mellan cd-kvalitet samplingsfrekvenser (44100 Hz) och samma filer vid lägre samplingsfrekvenser (vanligtvis 11025 Hz). Med de flesta inspelningarna kunde vi på ett tillförlitligt sätt välja vilken som var, och hur vi gjorde det var genom att försöka höra vilken typ av utrymme inspelningen gjordes i. Vid lägre samplingsfrekvenser fanns informationen inte där.

Eftersom det låter skrämmande och i allmänhet hemskt skulle frekvenserna också börja samlas mer och orsaka att den faktiska tonen spelas försvinner, det är bara från en frekvensbaserad syn, som vetenskap, varför är det egentligen vad jag säger. Ur en musikalisk synvinkel skulle de dock sällan användas. Om du ville ha fler tangenter kan du ställa in tonerna till halv- eller kvartoner och ha ett massivt tangentbord.