Äänen tiede: värähtely, sävelkorkeus ja sointiväri

Ääni on jotain, mikä tärisee

Jokainen ääni alkaa siitä, että jokin värähtelee eli liikkuu edestakaisin hyvin nopeasti: kitaran kieli, rummun kalvo, huilun sisällä oleva ilma tai kurkkusi äänihuulet. Värähtely työntää viereistä ilmaa, se ilma työntää seuraavaa ilmaa, ja pienten puristumien ja venymien aalto leviää ympärille kuin renkaat lammessa.

Kun aalto saavuttaa korvasi, se saa tärykalvon värähtelemään samalla kuviolla, ja aivosi kuulevat äänen. 20 °C:n ilmassa aalto etenee noin 343 metriä sekunnissa; vedessä yli neljä kertaa nopeammin. Avaruudessa ei ole ilmaa kuljettamassa sitä, joten siellä ääni ei voi edetä lainkaan.

Kokeile: aseta sormet kevyesti kaulasi etupuolelle ja hyräile. Tuntemasi surina on värähtelyä, josta äänesi syntyy.

Sävelkorkeus: kuinka monta kertaa sekunnissa

Se, kuinka nopeasti jokin värähtelee, ratkaisee, kuinka korkealta tai matalalta se kuulostaa. Värähdysten määrää sekunnissa kutsutaan taajuudeksi, ja sen yksikkö on hertsi (Hz), joka on nimetty tiedemies Heinrich Hertzin mukaan. 440 värähdystä sekunnissa on sävelnimiä käsittelevältä oppitunnilta tuttu A4; 110 sekunnissa on A2, kaksi oktaavia matalampi.

Nopeampi tarkoittaa korkeampaa ja hitaampi matalampaa. Pianon matalin kosketin A0 on 27,5 Hz, ja korkein, C8, on noin 4 186 Hz. Nuori korva kuulee suunnilleen 20–20 000 Hz; yläraja laskee yleensä iän myötä, ja monet aikuiset kuulevat noin 16 000 Hz:iin asti.

• 110 → 880 HzNeljä A:ta, 110, 220, 440 ja 880 värähdystä sekunnissa, puhtaina siniääninä.

Oktaavi on kaksinkertainen

Kuuntele neljä A:ta uudelleen. Jokainen värähtelee täsmälleen kaksi kertaa niin nopeasti kuin edellinen. Siinä on sävelnimiä käsittelevältä oppitunnilta tutun oktaavin salaisuus: oktaavin päässä toisistaan olevien sävelten taajuuksien suhde on 2:1, joten ne sulautuvat niin hyvin yhteen, että ne kuulostavat samalta säveleltä, toinen korkealta ja toinen matalalta.

Muutkin yksinkertaiset suhteet kuulostavat pehmeiltä. Kun kahden taajuuden suhde on 3:2, kuten 220 Hz ja 330 Hz, kuulet puhtaan kvintin. Karkeasti sanottuna: mitä yksinkertaisempi suhde, sitä useammin aallot osuvat yhteen ja sitä rauhallisemmalta ne kuulostavat yhdessä.

• 2 : 1 (oktaavi)220 Hz ja 440 Hz, ensin yksi kerrallaan, sitten yhdessä.
• 3 : 2 (kvintti)220 Hz ja 330 Hz, ensin yksi kerrallaan, sitten yhdessä.

Miksi A = 440

Jotta muusikot voivat soittaa yhdessä, heidän täytyy sopia, kuinka korkea yksi sävel on. Nykyään suurin osa maailmasta virittää keski-C:n yläpuolisen A:n 440 Hz:iin. Aina ei ollut näin: vuosisatojen ajan sävelkorkeus vaihteli paikasta toiseen, usein paikallisten urkujen mukaan. Vuonna 1859 Ranska sääti lain, joka asetti A:n 435 Hz:iin.

Vuonna 1939 kansainvälinen konferenssi Lontoossa suositteli 440 Hz:iä. Kansainvälinen standardisoimisjärjestö (ISO) hyväksyi sen standardiksi vuonna 1955 ja vahvisti sen vuonna 1975 nimellä ISO 16. Silti kaikki eivät käytä tarkalleen 440:tä: monet orkesterit virittävät hieman korkeammalle, suunnilleen 440 ja 444 Hz:n välille.

• 440 vai 435 HzNykyinen A, sitten Ranskan A vuodelta 1859, sitten molemmat yhdessä.

Yläsävelet: miksi piano ja kitara kuulostavat erilaisilta

Oikea soitin ei värähtele vain yhdellä nopeudella. Kieli värähtelee kokonaisena ja samaan aikaan puolikkaina, kolmanneksina, neljänneksinä ja niin edelleen. Siksi 110 Hz:n sävelessä on myös hiljaisempia ääniä taajuuksilla 220, 330, 440, 550 Hz ja ylöspäin: alimman taajuuden kokonaislukukerrannaisia. Tätä perhettä kutsutaan harmoniseksi sarjaksi eli yläsävelsarjaksi, ja sen ylemmät jäsenet ovat yläsäveliä. Alimman, perussävelen, kuulemme sävelkorkeutena.

Jokaisella soittimella on oma sekoituksensa voimakkaita ja hiljaisia yläsäveliä sekä oma tapansa alkaa ja hiipua. Tuo sekoitus on sen sointiväri. Siksi piano ja kitara, jotka soittavat samaa A:ta yhtä voimakkaasti, kuulostavat silti erilaisilta. Siniaallossa ei ole lainkaan yläsäveliä, ja siksi se kuulostaa niin pelkistetyltä ja pehmeältä.

Alla olevat yläsäveltikkaat soittavat 110 Hz:n harmonisen sarjan kahdeksan ensimmäistä jäsentä. Muutama niistä osuu hieman pianon koskettimien ohi: 7. on noin kolmanneksen puolisävelaskelta matalampi kuin koskettimiston G.

• Yläsäveltikkaat110 Hz:n yläsävelsarjan kahdeksan ensimmäistä säveltä yksi kerrallaan.
• Rakenna sävelAloita 220 Hz:stä ja lisää 440, 660 ja 880 Hz: ääni täyteläistyy.
• SiniaaltoA4 puhtaana siniaaltona, ilman yläsäveliä.
• PianoSama A4 pianolla.

Tasavireinen viritys: kaksitoista yhtä suurta askelta

Jos viritetään jokainen intervalli yksinkertaisimpien suhteiden mukaan, jotkin sävellajit kuulostavat ihanilta ja toiset pahasti epävireisiltä. Nykyään tavallinen ratkaisu on kaksitoistasävelinen tasavireinen viritys: oktaavi jaetaan kahteentoista täsmälleen yhtä suureen puolisävelaskeleeseen. Kun noustaan yksi puolisävelaskel, taajuus kerrotaan luvun 2 kahdennellatoista juurella, noin 1,0595:llä. Kun teet sen kaksitoista kertaa, päädyt täsmälleen kaksinkertaiseen: oktaaviin.

Etuna on, että jokainen sävellaji toimii yhtä hyvin, joten musiikki voi siirtyä mihin sävellajiin tahansa. Hintana on, että useimmat intervallit poikkeavat hiukan yksinkertaisista suhteista. Muusikot mittaavat näitä pieniä eroja sentteinä: yksi puolisävelaskel on 100 senttiä. Tasavireinen kvintti on vain noin 2 senttiä kapeampi kuin puhdas 3:2-kvintti, mutta tasavireinen suuri terssi on noin 14 senttiä leveämpi kuin puhdas 5:4-terssi. Laulajat ja jousisoittajat, jotka voivat säätää jokaista säveltä, kallistuvat usein puhtaiden versioiden puoleen. Se, kuinka selvästi eron kuulee, vaihtelee ihmisestä toiseen.

Tasavireinen viritys on ollut länsimaisen musiikin pääasiallinen viritys 1900-luvulta lähtien. Sitä ennen käytössä oli useita muita virityksiä, ja kosketinsoittajat siirtyivät tasavireiseen viritykseen vain vähitellen.

• Tasavireinen terssiC ja E kuten modernissa pianossa: kuuntele pientä väreilyä.
• Puhdas terssi (5:4)Sama terssi, jossa E on 14 senttiä matalampi: pehmeämpi ja rauhallisempi.

Huojunta: virittämisen uau-uau

Kun kaksi säveltä on hyvin lähellä toisiaan mutta ei aivan sama, niiden aallot liukuvat vuorotellen tahtiin ja pois tahdista. Kun ne osuvat yhteen, ääni voimistuu, ja kun ne kumoavat toisensa, ääni hiljenee, joten kuulet säännöllisen uau-uau-uau. Näitä sykähdyksiä kutsutaan huojunnaksi, ja huojahdusten määrä sekunnissa on yhtä suuri kuin kahden taajuuden erotus: 440 Hz ja 442 Hz antavat 2 huojahdusta sekunnissa.

Huojunta on virittäjän paras ystävä. Kun tuot kieltä lähemmäs oikeaa säveltä, huojunta hidastuu, ja kun se katoaa, sävelet ovat vireessä. Pianonvirittäjät jopa laskevat huojahduksia asettaessaan intervalleja. Jos sävelet ovat kaukana toisistaan, huojunta käy liian nopeaksi laskettavaksi ja muuttuu karheaksi, suriseväksi ääneksi.

• 440 + 442 HzKaksi huojahdusta sekunnissa.
• 440 + 445 HzViisi huojahdusta sekunnissa: nopeampi uau-uau.
• VirittäminenToinen sävel lähestyy 440 Hz:iä, kunnes huojunta lakkaa.

Kokeile: soita sama sävel kahdella soittimella tai laula pitkän, kestävän sävelen mukana ja kuuntele huojuntaa. Säädä hitaasti, kunnes se hidastuu ja katoaa.

Tutki lisää

• SävelnimetMusiikissa on vain seitsemän sävelnimeä, jotka toistuvat yhä uudelleen kuin viikonpäivät. Löydä ne pianosta ja opi, mitä ylennys- ja alennusmerkki tarkoittavat.
• IntervallitIntervalli on kahden sävelen välinen etäisyys, kuin laskisi portaita kahden portailla seisovan ihmisen välillä. Kuuntele jokainen intervalli ja opi laskemaan se.
• AsteikotAsteikko on joukko säveliä, jotka nousevat askel askeleelta yksinkertaisen reseptin mukaan. Valitse mikä tahansa aloitussävel ja kuuntele duuria, mollia, pentatoniikkaa, bluesia ja muuta.