Высокие ноты фортепиано это

Акустика фортепиано — Piano acoustics

Акустика фортепиано — это физические свойства фортепиано, которые влияют на его звучание . Это область изучения музыкальной акустики .

СОДЕРЖАНИЕ

Длина, масса и натяжение струны

В струны пианино различаются по толщине, и , следовательно , в массе на единицу длины, с басовых струн толщиной более высоких частот. Типичный диапазон составляет от 1/30 дюйма (0,85 мм, размер струны 13) для самых высоких высоких струн до 1/3 дюйма (8,5 мм) для самых низких басов. Эти различия в толщине струн вытекают из хорошо изученных акустических свойств струн.

Учитывая две струны, одинаково натянутые и тяжелые, одна в два раза длиннее другой, более длинная будет вибрировать с высотой на октаву ниже, чем более короткая. Однако, если бы кто-то использовал этот принцип для конструирования фортепиано, было бы невозможно разместить басовые струны на раме любого разумного размера. Более того, в таком гипотетическом гигантском пианино самые низкие струны будут колебаться так далеко, что будут ударяться друг о друга. Вместо этого производители фортепиано используют тот факт, что тяжелая струна колеблется медленнее, чем легкая струна такой же длины и натяжения; таким образом, басовые струны у фортепиано намного толще, чем у других.

Другой фактор, который может повлиять на шаг, кроме длины, плотности и массы, — это натяжение. Струны в пианино обычно имеют натяжение от 750 до 900 Н (вес 75-90 кг) каждая.

Негармоничность и размер фортепиано

Любая вибрирующая вещь производит колебания на нескольких частотах выше основного тона. Это так называемые обертоны . Когда обертоны являются целыми кратными (например, 2 ×, 3 × . 6 × . ) основной частоты (называемой гармониками ), тогда — без учета затухания — колебание является периодическим, то есть колеблется точно так же. снова и снова. Людям нравится слышать периодические колебания. По этой причине многие музыкальные инструменты, в том числе пианино, предназначены для создания почти периодических колебаний, то есть иметь обертоны, максимально приближенные к гармоникам основного тона.

В идеальной вибрирующей струне, когда длина волны на натянутой струне намного больше, чем толщина струны, скорость волны на струне постоянна, а обертоны находятся на гармониках. Вот почему так много инструментов состоит из тонких струн или тонких столбов воздуха.

Однако для высоких обертонов с короткими длинами волн, приближающихся к диаметру струны, струна ведет себя больше как толстый металлический стержень: ее механическое сопротивление изгибу становится дополнительной силой к натяжению, что «повышает высоту звука» обертонов. Только когда изгибающая сила намного меньше, чем натяжение струны, ее волновая скорость (и обертоны, представленные как гармоники) остаются неизменными. Повышенные по частоте обертоны (выше гармоник), называемые «частичными», могут вызывать неприятный эффект, называемый негармоничностью . Основные стратегии уменьшения негармоничности включают уменьшение толщины струны или увеличение ее длины, выбор гибкого материала с низкой силой изгиба и увеличение силы натяжения, чтобы она оставалась намного большей, чем сила изгиба.

Намотка струны позволяет эффективно уменьшить ее толщину. В намотанной струне только внутренний сердечник сопротивляется изгибу, в то время как обмотки работают только для увеличения линейной плотности струны. Толщина внутреннего сердечника ограничена его прочностью и натяжением; Более прочные материалы позволяют использовать более тонкие сердечники при более высоких напряжениях, уменьшая негармоничность. Поэтому дизайнеры пианино выбирают для своих струн высококачественную сталь, поскольку ее прочность и долговечность помогают им минимизировать диаметр струн.

Если бы компромиссы с диаметром струны, натяжением, массой, однородностью и длиной были единственными факторами — все пианино могли быть небольшими инструментами размером с веретено. Однако создатели фортепиано обнаружили, что более длинные струны увеличивают мощность инструмента, гармоничность и реверберацию, а также помогают создать правильно темперированную шкалу настройки.

С более длинными струнами более крупные фортепиано обеспечивают более длинные волны и желаемые тональные характеристики. Дизайнеры пианино стараются уместить в корпус как можно более длинные струны; более того, при прочих равных, разумный покупатель пианино старается получить самый большой инструмент, совместимый с бюджетом и пространством.

Несогласованность в значительной степени влияет на самые низкие и высокие ноты в фортепиано и является одним из ограничений общего диапазона фортепиано. Самые низкие струны, которые должны быть самыми длинными, в наибольшей степени ограничены размером фортепиано. Создатель короткого фортепиано вынужден использовать толстые струны для увеличения плотности массы и, таким образом, оказывается в негармоничности.

Самые высокие струны должны находиться под наибольшим натяжением, но при этом должны быть тонкими, чтобы обеспечить низкую массовую плотность. Ограниченная прочность стали вынуждает разработчиков фортепиано использовать очень короткие струны, короткие волны которых, таким образом, создают негармоничность.

Естественная негармоничность фортепиано используется настройщиком для небольших корректировок настройки фортепиано. Тюнер растягивает ноты, слегка повышая резкость высоких нот и выравнивая низкие ноты, чтобы обертоны более низких нот имели ту же частоту, что и основные ноты более высоких нот.

Кривая Railsback

Кривой Railsback , сначала измеряется OL Railsback, выражает разницу между нормальной настройкой фортепиано и равной-закаленной шкалой (в которой частота последовательных нот связана постоянным соотношением, равной двенадцатом корень из двух ). Для любой ноты на фортепиано отклонение между нормальной высотой этой ноты и ее равномерно темперированной высотой дается в центах (сотых долях полутона ).

Как показывает кривая Railsback, октавы обычно растягиваются на хорошо настроенном фортепиано. То есть, высокие ноты выше, а низкие ноты ниже, чем они в равномерно темперированной гамме. Railsback обнаружил, что пианино обычно настраиваются таким образом не из-за отсутствия точности, а из-за негармоничности струнных. В идеале обертонный ряд ноты состоит из частот, кратных основной частоте ноты . Негармоничность, присутствующая в фортепианных струнах, делает последующие обертоны более высокими, чем они «должны» быть.

Чтобы настроить октаву, пианист должен уменьшить скорость биения между первым обертоном более низкой и высокой ноты, пока она не исчезнет. Из-за негармоничности этот первый обертон острее гармонической октавы (которая имеет соотношение 2/1), делая либо нижнюю ноту более плоской, либо более высокую ноту, в зависимости от того, какая из них настроена относительно другой.

Чтобы создать октавы, отражающие темперамент и компенсирующие негармоничность инструмента, техник начинает растяжку с середины фортепиано, так что по мере накопления растяжения от регистра к регистру получается желаемое растяжение вверху и внизу. инструмент.

Форма кривой

Поскольку негармоничность струны только делает гармоники более резкими, кривая Railsback, которая функционально является интегралом негармоничности в октаве, монотонно увеличивается . Фортепиано настраивается, начиная с центра, поэтому кривая Railsback в этой области имеет пологий уклон. Но по мере того, как настройщик пианино растягивает октавы, чтобы компенсировать негармоничность, растяжение накапливается по мере того, как настроенные ноты поднимаются и опускаются, и их изгибы становятся более выраженными.

Несогласованность струны вызвана, прежде всего, ее жесткостью. Уменьшение длины и увеличение толщины способствуют негармоничности. Для средней и высокой части фортепианного диапазона толщина струны остается постоянной по мере уменьшения длины, что способствует большей негармоничности высоких нот. Для нижнего диапазона толщина струны резко увеличивается — особенно в более коротких фортепиано, что не может компенсироваться более длинными струнами, что также приводит к большей негармоничности в этом диапазоне.

В басе — регистре, второй фактор , влияющий на inharmonicity является резонансом , вызванным акустическим импедансом на фортепиано звуковой платы . Эти резонансы демонстрируют положительную обратную связь по негармоническому эффекту: если струна вибрирует с частотой чуть ниже резонанса, импеданс заставляет ее вибрировать еще ниже, а если она вибрирует чуть выше резонанса, импеданс заставляет ее вибрировать выше. Дека имеет несколько резонансных частот, которые уникальны для любого конкретного фортепиано. Это способствует большей дисперсии эмпирически измеренной кривой Railsback в нижних октавах.

Несколько строк

Все ноты фортепиано, кроме самых низких, имеют несколько струн, настроенных на одну и ту же частоту. Это позволяет фортепиано иметь громкую атаку с быстрым затуханием, но с длительным сустейном в системе Attack Decay Sustain Release (ADSR) .

Три струны создают связанный осциллятор с тремя нормальными модами (с двумя поляризациями каждая). Поскольку струны слабо связаны, нормальные моды имеют незаметно разные частоты. Но они передают свою колебательную энергию на деку со значительно разной скоростью.

Нормальный режим, в котором три струны колеблются вместе, наиболее эффективен при передаче энергии, поскольку все три струны одновременно тянутся в одном направлении. Звучит громко, но быстро затухает. Этот нормальный режим отвечает за быстрое стаккато «Атака» ноты.

В двух других нормальных режимах струны не тянутся вместе, например, одна тянется вверх, а две другие тянут вниз. Передача энергии на деку происходит медленно, создавая мягкий, но почти постоянный сустейн.

Источник

Как научиться петь высокие ноты

Высокие ноты могут представлять сложность для начинающих вокалистов, причём в большей степени для тех, кто не пел в детские годы в хоре. Научиться их правильно петь можно в любом возрасте. Обучение пойдёт быстрее, если в школьные годы вокалист уже имел опыт пения.

Многие исполнители начинают по разным причинам бояться брать высокие ноты, но на самом деле при помощи специальных упражнений можно научиться их правильно и красиво брать. Несколько простых упражнений помогут вам научиться петь высоко на верхнем участке своего диапазона без дополнительных усилителей звука и ревера. Но сначала нужно разобраться, что же мешает вам легко и красиво петь и оставаться на высоте в сложной головной тесситуре.

Почему высокие ноты трудно петь даже сопрано

Причин трудностей пения на высоких участках диапазона может быть множество. Вокалист начинает пугаться их как из-за физических, так и вследствие психологических факторов. При этом его голос может действительно звучать некрасиво на верхних нотах. Вот несколько самых распространённых причин, почему трудно их петь:

1. Пение на связках при неправильно поставленном дыхании.Компенсируя нехватку воздуха и пытаясь управлять интонацией, вокалист начинает петь высокие ноты не на опёртом звуке, а связками. В результате не только суживается диапазон верхнего участка голоса, но и быстро устаёт, появляется боль в горле, першение. Неприятное ощущение приводит к тому, что вокалист начинает испытывать стрех перед высокими нотами. Спасти положение поможет формирование глубокого звука на крепком дыхании. Проверкой может стать ощущение после пения. Если болит горло (особенно на высоких нотах), значит, вокалист пережимал связки. Нужно крепкое дыхание и пение резонаторами, а не связками, тогда голос будет звучать красиво и вы сможете легко брать даже очень большую высоту.
2. Подражание другим певицам, особенно исполняющим произведения в народной манере.Вокалист начинает подсознательно подражать певцам с похожим голосом, чаще всего тем, которых он слышит на эстраде или в маршрутке. Почти всегда такие исполнители поют высокие ноты неправильно, крикливо или с сильным напряжением связок, что может привести к трудностям в пении верхушек. Поэтому, если вы слышите, что исполнитель с голосом, похожим на ваш, поёт неправильно, тут же включайте плеер с инструментальной музыкой. Подражание может навредить правильному формированию вокального звука, особенно певцам с сильным и громким от природы голосом.

Форсированный звук.Некоторые преподаватели, пытаясь добиться сильного звука, начинают форсировать его, особенно на высоких нотах. Он звучит громко, но со временем слишком громкое пение может привести к осиплости голоса и профессиональным заболеваниям певцов. Проверкой правильности громкого звука на высоких нотах может быть тихое и мягкое пение в высокой тесситуре. На связках при жёсткой атаке звука тихо спеть невозможно – голос пропадает. Поэтому атака звука на высоких нотах должна быть не форсированной, а мягкой, чтобы вы смогли спеть тихо и мягко в верхней тесситуре. Для этого нужно научиться мягко брать высокие ноты фальцетом.

Неправильная вокальная позиция.Нужно брать их не снизу вверх, а сверху вниз. Пение в низкой позиции неудобно для формирования головного звучания нот, поэтому даже звуки средней для голоса высоты кажутся недосягаемыми. Высокие ноты нужно брать с ощущением, что это не предел и что вы можете петь выше. Если вы научитесь петь в высокой позиции, верхние ноты станут звучать легко и свободно.

Почему трудно петь высокие ноты в 12 или 15 лет?Скорее всего, причина в возрастной мутации голоса. В этом возрасте голос может стать более тусклым и высокие ноты начинают звучать сипловато. После окончания мутации это явление проходит, поэтому в переходный период не стоит интенсивно заниматься вокалом, чтобы перестройка голоса прошла без травм, потому что травма связок в мутационный период повышает вероятность полной потери голоса.

Неудачный опыт пения или страх перед высокими нотами.Он может появиться после того, как вокалист охрип или сорвал голос на высоких нотах, либо из-за неправильной психологической установки. Например, девушка может внушить себе, что она контральто, а раз так, то незачем петь высокие ноты. Преодолеть «комплекс высоких нот» можно регулярными вокальными упражнениями на мягкой атаке. Постепенно страх и зажатость на высоких нотах уйдут.

Вам не нравится, как звучит голос в высокой тесситуре.У многих исполнителей высокие ноты действительно могут звучать визгливо, резко, гнусаво, но все эти недостатки звучания преодолимы с помощью правильного мягкого пения, потому что в их основе лежит зажим в голосе, горловое пение или неправильное формирование звука. Регулярное выполнение вокальных упражнений решает эту проблему, и голос начинает красиво звучать на всех участках диапазона.

Трудно брать высокие ноты в произведении, особенно на скачках снизу вверх.Пропойте их в удобной тональности и постарайтесь взять неудобный звук, представив, что он средний и что вы сможете петь ещё выше. А лучше регулярно делать упражнения со скачками на большие интервалы, начиная с квинты и выше.

Советы и упражнения для пения высоких нот

1. Распев в пределах квинты со скачком вверх от примы.Вам нужно спеть заполненную квинту вверх и вниз, а потом совершить скачок на этот же интервал и снова вернуться к приме.
2. Пойте нисходящие распевки от квинты к приме.Так вы сможете сгладить проблемный участок диапазона и преодолеете страх перед верхними нотами.
3. Распевки в пределах октавы с многократным повтором верхнего звука.На нём можно даже остановиться и пропеть его как можно дольше. Главное – избегать горлового звука. На нём можно сделать крещендо и диминуэндо, чтобы научиться управлять голосом в высокой тесситуре.
4. Когда поёте высокие ноты, обратите внимание, какая часть тела начинает немного вибрировать.Если вы поёте высокие ноты, то вибрировать будет область носа и глаз. При резком неправильном звуке ощущения вибрации нет.
5. Добивайтесь мягкого и красивого звука, который плавно звучит на всех участках диапазона.Тогда вам станет проще его петь и радоваться красивому звучанию голоса.

Источник