Ilmu bunyi: getaran, tinggi nada, dan warna suara

Bunyi adalah sesuatu yang bergetar

Setiap bunyi dimulai dari sesuatu yang bergetar, bergerak bolak-balik dengan sangat cepat: senar gitar, kulit drum, udara di dalam suling, atau pita suara di tenggorokan Anda. Getaran itu mendorong udara di sebelahnya, udara itu mendorong udara berikutnya, dan gelombang berupa rapatan dan regangan kecil menyebar ke luar, seperti riak di kolam.

Saat gelombang itu sampai ke telinga Anda, gendang telinga ikut bergetar dengan pola yang sama, dan otak Anda mendengar bunyi. Di udara bersuhu 20 °C, gelombang ini merambat sekitar 343 meter setiap detik; di dalam air lebih dari empat kali lebih cepat. Di luar angkasa tidak ada udara yang membawanya, jadi bunyi sama sekali tidak bisa merambat.

Coba: letakkan jari pelan-pelan di bagian depan tenggorokan Anda dan bersenandunglah. Dengung yang Anda rasakan adalah getaran yang membuat suara Anda.

Tinggi nada: berapa kali dalam satu detik

Seberapa cepat sesuatu bergetar menentukan seberapa tinggi atau rendah bunyinya. Jumlah getaran per detik disebut frekuensi, diukur dalam hertz (Hz), satuan yang dinamai menurut ilmuwan Heinrich Hertz. 440 getaran per detik adalah A4 yang Anda kenal di pelajaran Nama nada; 110 per detik adalah A2, dua oktaf lebih rendah.

Lebih cepat berarti lebih tinggi, lebih lambat berarti lebih rendah. Tuts terendah piano, A0, adalah 27,5 Hz, dan yang tertinggi, C8, sekitar 4.186 Hz. Telinga muda bisa mendengar kira-kira 20 sampai 20.000 Hz; batas atasnya biasanya turun seiring usia, dan banyak orang dewasa mendengar sampai sekitar 16.000 Hz.

• 110 → 880 HzEmpat A pada 110, 220, 440, dan 880 getaran per detik, sebagai nada sinus murni.

Oktaf berarti dua kali lipat

Dengarkan keempat A itu lagi. Masing-masing bergetar tepat dua kali lebih cepat daripada yang sebelumnya. Itulah rahasia oktaf dari pelajaran Nama nada: dua nada yang berjarak satu oktaf punya frekuensi dengan perbandingan 2 banding 1, sehingga keduanya menyatu begitu baik sampai terdengar seperti nada yang sama, satu tinggi dan satu rendah.

Perbandingan sederhana lain juga terdengar mulus. Kalau dua frekuensi berbanding 3 banding 2, seperti 220 Hz dan 330 Hz, Anda mendengar kwint murni. Secara kasar, makin sederhana perbandingannya, makin sering kedua gelombang bertemu, dan makin tenang bunyinya bersama-sama.

• 2 : 1 (oktaf)220 Hz dan 440 Hz, mula-mula satu per satu, lalu bersamaan.
• 3 : 2 (kwint)220 Hz dan 330 Hz, mula-mula satu per satu, lalu bersamaan.

Mengapa A = 440

Supaya bisa bermain bersama, para musisi harus sepakat seberapa tinggi satu nada. Kini sebagian besar dunia menyetem A di atas C tengah ke 440 Hz. Dulu tidak selalu begitu: selama berabad-abad tinggi nada berubah dari satu tempat ke tempat lain, sering mengikuti organ setempat. Pada 1859 Prancis mengeluarkan undang-undang yang menetapkan A pada 435 Hz.

Pada 1939 sebuah konferensi internasional di London merekomendasikan 440 Hz. Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) menetapkannya sebagai standar pada 1955 dan menegaskannya pada 1975 sebagai ISO 16. Meski begitu, tidak semua orang memakai tepat 440: banyak orkestra menyetem sedikit lebih tinggi, di antara sekitar 440 dan 444 Hz.

• 440 vs 435 HzA masa kini, lalu A Prancis tahun 1859, lalu keduanya bersamaan.

Nada atas: mengapa piano dan gitar terdengar berbeda

Alat musik sungguhan tidak bergetar hanya dengan satu kecepatan. Senar bergetar sebagai satu kesatuan dan, pada saat yang sama, dalam bagian setengah, sepertiga, seperempat, dan seterusnya. Jadi nada 110 Hz juga mengandung bunyi yang lebih pelan pada 220, 330, 440, 550 Hz, dan seterusnya: kelipatan bilangan bulat dari yang terendah. Keluarga ini disebut deret harmonik, dan anggota yang lebih tinggi disebut nada atas. Yang terendah, nada fundamental, kita dengar sebagai tinggi nadanya.

Setiap alat musik punya campuran nada atas keras dan lembut miliknya sendiri, serta caranya sendiri untuk mulai berbunyi dan memudar. Campuran itulah warna suaranya, atau timbre. Itulah sebabnya piano dan gitar yang memainkan A yang sama dengan kekerasan yang sama tetap terdengar berbeda. Gelombang sinus sama sekali tidak punya nada atas, sehingga bunyinya begitu polos dan halus.

Deret nada atas di bawah memainkan delapan anggota pertama deret harmonik dari 110 Hz. Beberapa di antaranya sedikit meleset dari tuts piano: yang ke-7 sekitar sepertiga setengah nada lebih rendah daripada G di keyboard.

• Deret nada atasDelapan harmonik pertama dari 110 Hz, satu per satu.
• Susun sebuah bunyiMulai dengan 220 Hz, lalu tambahkan 440, 660, dan 880 Hz: bunyinya makin penuh.
• Gelombang sinusA4 sebagai gelombang sinus murni, tanpa nada atas.
• PianoA4 yang sama di piano.

Temperamen sama: dua belas langkah yang sama

Kalau setiap interval disetem ke perbandingan yang paling sederhana, sebagian nada dasar terdengar indah dan yang lain terdengar sangat sumbang. Jawaban yang biasa dipakai sekarang adalah temperamen sama dua belas nada: oktaf dibagi menjadi dua belas setengah nada yang persis sama. Naik setengah nada berarti mengalikan frekuensi dengan akar pangkat dua belas dari 2, sekitar 1,0595. Lakukan dua belas kali dan Anda tiba tepat di dua kali lipat: oktaf.

Untungnya, setiap nada dasar bekerja sama baiknya, sehingga musik bisa berpindah ke nada dasar mana pun. Ruginya, kebanyakan interval sedikit sekali menyimpang dari perbandingan sederhana. Musisi mengukur selisih kecil ini dalam sen (cent): satu setengah nada adalah 100 sen. Kwint bertemperamen sama hanya sekitar 2 sen lebih sempit daripada kwint murni 3:2, tetapi terts besar bertemperamen sama sekitar 14 sen lebih lebar daripada terts murni 5:4. Penyanyi dan pemain alat musik gesek, yang bisa menyesuaikan setiap nada, sering condong ke versi yang murni. Seberapa jelas Anda mendengar perbedaannya berbeda-beda pada setiap orang.

Temperamen sama telah menjadi sistem stem utama dalam musik Barat sejak abad ke-20. Sebelumnya, beberapa sistem stem lain dipakai, dan pemain alat musik keyboard beralih ke temperamen sama hanya sedikit demi sedikit.

• Terts temperamen samaC dan E seperti pada piano modern: dengarkan getar halusnya.
• Terts murni (5:4)Terts yang sama dengan E diturunkan 14 sen: lebih halus dan tenang.

Pelayangan: “wa-wa” saat menyetem

Kalau dua nada sangat dekat tetapi tidak sama, gelombangnya bergeser keluar masuk dari keselarasan. Saat bertemu, bunyinya makin keras, dan saat saling meniadakan, bunyinya makin pelan, sehingga Anda mendengar “wa-wa-wa” yang teratur. Denyut ini disebut pelayangan, dan jumlah pelayangan per detik sama dengan selisih kedua frekuensi: 440 Hz dan 442 Hz menghasilkan 2 pelayangan per detik.

Pelayangan adalah sahabat terbaik orang yang menyetem. Saat Anda mendekatkan senar ke nada yang benar, pelayangannya melambat, dan saat hilang, kedua nada sudah selaras. Penyetem piano bahkan menghitung pelayangan untuk mengatur interval. Kalau kedua nada makin jauh, pelayangannya menjadi terlalu cepat untuk dihitung dan berubah menjadi bunyi kasar yang berdengung.

• 440 + 442 HzDua pelayangan setiap detik.
• 440 + 445 HzLima pelayangan setiap detik: wa-wa yang lebih cepat.
• MenyetemNada kedua makin dekat ke 440 Hz sampai pelayangannya berhenti.

Coba: mainkan nada yang sama di dua alat musik, atau bernyanyilah bersama nada panjang yang ditahan, lalu dengarkan pelayangannya. Setel pelan-pelan sampai pelayangannya melambat dan hilang.

Terus menjelajah

• Nama nadaMusik hanya memakai tujuh nama nada, berulang terus seperti nama hari dalam seminggu. Temukan nada-nada itu di piano dan pelajari arti kres dan mol.
• IntervalInterval adalah jarak antara dua nada, seperti menghitung anak tangga di antara dua orang di tangga. Dengarkan setiap interval dan pelajari cara menghitungnya.
• Tangga nadaTangga nada adalah sekumpulan nada yang naik selangkah demi selangkah, dibuat dari resep sederhana. Pilih nada awal mana saja dan dengarkan mayor, minor, pentatonik, blues, dan lainnya.