Acoustique de piano

Les acoustiques de piano de sont ces propriétés physiques du piano qui affectent ses acoustiques .

Longueur et épaisseur de corde

Les cordes de d'un piano varient dans l'épaisseur, avec des cordes basses plus épaisses que le triple. Une gamme typique est de 1/30 pouce pour les plus hautes cordes triples à 1/3 pouce pour la plus basse basse. Ces différences dans l'épaisseur de corde suivent des propriétés acoustiques bien-comprises des cordes.

Donné deux cordes, également tendu et épais, une deux fois tant que l'autre, plus longtemps vibrerait avec une octave du lancement un plus bas que plus court. Cependant, si on étaient d'employer ce principe pour concevoir un piano il serait impossible d'adapter les cordes basses sur une armature de n'importe quelle taille raisonnable ; en outre, dans un piano si hypothétique et colossal, les plus basses cordes voyageraient jusqu'ici dans la vibration cette elles sonneraient un un autre. Au lieu de cela, les fabricants de piano tirent profit du fait qu'une corde épaisse vibre plus lentement qu'une corde mince de longueur et de tension identiques ; ainsi, les cordes basses sur le piano sont beaucoup plus épaisses que les autres.

Inharmonicity et taille de piano

N'importe quel objet vibrant vibrera à un certain nombre de fréquences au-dessus du principe fondamental, appelé les traits . Quand les traits sont les multiples de nombre entier (par exemple, 2 x ou 6 x) de la fréquence fondamentale (appelée les harmoniques ), alors l'oscillation est le périodique, c., elle vibre exactement de la même manière maintes et maintes fois. Les humains semblent apprécier le bruit des oscillations périodiques. Pour cette raison, beaucoup d'instruments musicaux, y compris des pianos, sont conçus pour produire des oscillations presque périodiques, c., pour avoir des traits aussi étroitement comme possible aux harmoniques de la tonalité fondamentale.

Dans une corde vibrante idéale, quand la longueur d'onde d'une vague sur une corde étirée est beaucoup plus grande que l'épaisseur de la corde, la vitesse de vague sur la corde est constante et les traits sont aux harmoniques. C'est pourquoi tant d'instruments sont construits avec des cordes ou des colonnes minces d'air. Cependant, pour des traits élevés avec des longueurs d'onde très courtes, la corde mince se comporte plutôt une barre épaisse en métal. La résistance mécanique de la corde au recourbement devient une force additionnelle. À moins que cette force de recourbement soit beaucoup plus petite que la tension de la corde, elle soulèvera la vitesse de vague. Ceci soulève la fréquence des traits au-dessus des harmoniques du fondamental, produisant un effet désagréable appelé le " ; " d'Inharmonicity ;.

Les stratégies de base pour réduire l'inharmonicity incluent diminuer l'épaisseur ou augmenter la longueur d'onde de la corde, choisir un matériel flexible avec une basse force de recourbement, et augmenter la force de tension de sorte qu'elle reste beaucoup plus grande que la force de recourbement.

L'enroulement d'une corde permet une diminution efficace de l'épaisseur de la corde. Dans une corde de blessure, seulement le noyau intérieur résiste se plier tandis que les enroulements fonctionnent pour augmenter seulement la densité linéaire de la corde. L'épaisseur du noyau intérieur est limitée par sa force et par sa tension ; des matériaux plus forts tiennent compte des noyaux plus minces à des tensions plus élevées, réduisant l'inharmonicity. Par conséquent, les concepteurs de piano choisissent l'acier de qualité pour leurs cordes.

Un plus grand piano tient compte de plus longs fils avec de plus longues longueurs d'onde. Les concepteurs de piano tâchent d'adapter les plus longues cordes possibles dans le cas ; d'ailleurs, tout l'être d'autre égale, l'acheteur sensible de piano essaye d'obtenir le plus grand instrument compatible avec le budget et l'espace.

Inharmonicity affecte en grande partie les plus basses et les plus élevées notes dans le piano et est l'une des limites sur toute la gamme d'un piano. Les plus basses cordes, qui devraient être les plus longues, sont les plus limitées par la taille du piano. Le concepteur d'un piano court est forcé d'employer les cordes épaisses pour augmenter la densité de masse et conduit ainsi dans l'inharmonicity.

Les plus hautes cordes doivent être sous la plus grande tension, pourtant doivent également être minces pour tenir compte d'une densité de la basse masse. La force limitée de l'acier force le concepteur de piano à employer les cordes très courtes dont les longueurs d'onde courtes produisent ainsi de l'inharmonicity.

L'inharmonicity normal d'un piano est employé par le tuner pour faire de légers ajustements dans l'accord d'un piano. Le tuner le bout droit les notes, affilant légèrement les notes élevées et abaissant les basses notes de sorte que les traits de basses notes aient la même fréquence que les principes fondamentaux des notes élevées. le

voient également le fil de piano , piano de accordant , la psychoacoustique .

La courbe de Railsback

La courbe de Railsback de , d'abord mesurée par O. Railsback, exprime la différence entre le piano normal de accordant et une balance égal-tempered du (un dans lequel les fréquences des notes successives sont rapportées par un rapport constant, égal à la douzième racine de de deux ). Pour n'importe quelle note donnée sur le piano , la déviation entre le lancement normal de cette note et son lancement égal-tempered est donnée en cents (centièmex de d'un Semitone ).

Car la courbe de Railsback montre, les octaves sont normalement étirés par sur un piano bien-accordé. C'est-à-dire, les notes élevées sont plus hautes, et les basses notes s'abaissent, qu'elles sont dans une balance égal-tempered. Non toutes les octaves sont également étirées : les octaves moyennes sont à peine étirées du tout, tandis que les octaves sur l'une ou l'autre extrémité du piano sont étirées considérablement.

Railsback a découvert que des pianos ont été typiquement accordés de cette manière pas en raison d'un manque de précision, mais en raison du Inharmonicity dans les cordes. Dans le meilleur des cas, la série du trait d'une note se compose des fréquences qui sont des multiples de nombre entier de la fréquence fondamentale du de la note. Inharmonicity rend les traits successifs plus hauts qu'eux " ; should" ; être.

Afin d'accorder une octave, un technicien de piano doit réduire la vitesse du battant entre le premier trait d'une note inférieure et d'une note plus élevée jusqu'à ce qu'elle disparaisse. En raison de l'inharmonicity, ce premier trait sera plus pointu qu'une octave d'harmonique (qui a le rapport de 2/1), faisant le paroir inférieur de note, ou la note plus élevée plus pointue, selon à lesquels est accordé. Pour produire même un accord, le technicien commence en accordant une octave au milieu du piano d'abord, et procède accorder à l'extérieur de là ; des notes de la gamme supérieure ne sont pas comparées aux notes dans la gamme inférieure aux fins de l'accord.

Forme de la courbe

Puisque l'inharmonicity de corde rend seulement des harmoniques plus pointus, la courbe de Railsback, qui est fonctionellement le intégral de l'inharmonicity à une octave, est augmentant monotoniquement . Puisque l'inharmonicity est inférieur dans les octaves moyennes du piano, la courbe de Railsback a une pente plus peu profonde dans ce secteur.

L'inharmonicity dans une corde est provoqué principalement par sa rigidité. La longueur diminuée et l'épaisseur accrue toutes les deux contribuent à l'inharmonicity. Pour le milieu à la partie élevée de la gamme de piano, l'épaisseur de corde demeure constante pendant que la longueur diminue, contribuant à un plus grand inharmonicity dans les notes plus élevées. Pour la basse gamme de l'instrument, l'épaisseur de corde est rigoureusement augmentée, particulièrement dans des pianos plus courts qui ne peuvent pas compenser avec des plus longues cordes, produisant un plus grand inharmonicity dans cette gamme aussi bien.

Dans le registre bas, un deuxième facteur affectant l'inharmonicity est la résonance provoquée par l'impédance acoustique de la plate-forme d'essai de de piano . Ces résonances montrent la rétroaction positive sur l'effet inharmonique : si une corde vibre à une fréquence juste au-dessous de celle d'une résonance, l'impédance la fera vibrer encore inférieur, et si elle vibre juste au-dessus d'une résonance, l'impédance la fait vibrer plus haut. Le plate-forme d'essai a les fréquences de résonance multiples qui sont uniques à n'importe quel piano particulier. Ceci contribue au désaccord plus grand dans la courbe empiriquement mesurée de Railsback dans les octaves inférieures.

Cordes multiples

Tout sauf les plus basses notes d'un piano ont les cordes multiples accordées à la même fréquence. Ceci permet au piano de faire soutenir une attaque forte avec un affaiblissement rapide mais un long dans le système du ADSR .

Les trois cordes créent un oscillateur couplé par avec trois "copies normale" . Puisque les cordes seulement sont faiblement couplées, "copies normale" ont des fréquences imperceptably différentes. Mais elles virent leur énergie vibratoire sur le retentir-conseil aux taux sensiblement différents.

"copie normale" en laquelle les trois ficelle oscillent est ensemble la plus efficace à l'énergie de transfert puisque chacune des trois cordes tire dedans la même direction en même temps. Elle retentit fort, mais se délabre rapidement. Cette "copie normale" est responsable du " staccato rapide ; Attack" ; une partie de la note.

En les deux autres "copies normale" toutes les cordes ne rassemblent pas, par exemple, on tirera vers le haut tandis que les autres deux abaissent. Il y a transfert d'énergie lent au retentir-conseil, produisant d'un " mou mais proche-constant ; Sustain" ;.

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