Instrument strunowy

Produkcja dźwięku

Ucho, z powodu własnej struktury, dodaje do i odejmuje od dźwięku z zewnątrz. Na przykład, jest stosunkowo niewrażliwe na ciśnienie akustyczne o niskiej częstotliwości, ale jest niezwykle wrażliwe na drobne zmiany wysokości dźwięku. Jednocześnie może zaakceptować wiele różnych wysokości dźwięku i systemów strojenia. Na całym świecie istnieje duża i zróżnicowana liczba systemów tonalnych, z których najstarsze wywodzą się z Chin. Najstarszym z nich znanym na Zachodzie jest tak zwany system pitagorejski, sformułowany przez słynnego greckiego filozofa i matematyka Pitagorasa z VII wieku; inne to temperament miarowy, just intonation i system równomiernie temperowany, metody obliczania stroju, które różnią się nieznacznie w dokładnej wielkości przypisywanej interwałom w oktawie. Wszystkie te systemy reprezentują do pewnego stopnia teoretyczne koncepcje matematyczne, a ich źródeł należy szukać raczej w tajemniczych systemach numerologicznych niż w praktycznym muzykowaniu. Tak więc, „strojenie” i „granie nastrojone” niekoniecznie odnoszą się do tej samej rzeczy; gracze i stroiciele dokonują ciągłych korekt do podstawowych matematycznie określonych ram, zgodnie z ich osądem i doświadczeniem. Innymi słowy, nawet jeśli dany „naukowy” system strojenia nakreśla skale i tryby, instrumentalista grający na instrumencie o dużej elastyczności wysokości dźwięku (na przykład na skrzypcach) spędza dużo czasu w przestrzeniach pomiędzy nutami przypisanymi w danej skali. Japońska cytra (koto), na przykład, może być nastrojona według kilku stałych systemów, ale jej gracz wytwarza wiele mikrotonalnych (używających interwałów, które różnią się od równo rozmieszczonych półtonów muzyki zachodniej) wariacji na temat tych stałych dźwięków poprzez manipulowanie strunami. Osoba grająca na wietnamskim monochordzie dan bau tworzy wszystkie dźwięki i niuanse na jego metalowej strunie, pociągając za elastyczną bambusową łodygę, do której jest ona przymocowana. W zachodniej tradycji muzycznej stroiciele fortepianów nie myślą o całkowitym strojeniu według dyktatu systemu temperowanego, lecz stosują tzw. strojenie rozciągnięte, w którym niezauważalnie wyostrzają (podnoszą) dźwięki w miarę ich narastania, przez co najwyższe dźwięki stają się relatywnie ostrzejsze od najniższych. Dochodzenie ujawniło, że strunowcy mają tendencję do grania raczej w systemie pitagorejskim niż dobrze temperowanym.

Nieścisłości, zatem, są nieodłączne we wszystkich systemach strojenia; twórcy lutni strunowych – takich jak gitara i greckie laouto (rodzaj lutni z ruchomymi strunami), na przykład – działają zgodnie z kombinacją ucha i reguły kciuka, kiedy wstawiają lub regulują struny (znaczniki pozycji nut – np. z jelita lub drutu) w podstrunnicy. Instrumenty takie są strunowane zgodnie z „regułą osiemnastki”, w której pierwszy strunociąg jest umieszczony w jednej osiemnastej odległości od góry do dołu struny, drugi w jednej osiemnastej odległości od pierwszego strunociągu do dołu, i tak dalej. Nawet gdyby ta metoda dawała akustycznie idealną skalę (a tak nie jest), grający nie byłby w stanie dokładnie jej odtworzyć, ponieważ podczas dociskania struny do podstrunnicy, struna jest rozciągana i przez to nieco wydłużana. Dlatego też zatrzymanie struny dokładnie na jej środku daje nutę nieco ostrzejszą niż oczekiwana oktawa powyżej otwartej struny. Pomimo tego wszystkiego, poszukiwania akustycznie doskonałego systemu strojenia trwają nadal.

Choć metody konstrukcyjne różnią się znacznie w zależności od dziedziny i instrumentu, istnieje ograniczona liczba podstawowych problemów, które muszą być przezwyciężone przez twórcę instrumentów strunowych. Zasadą, która pozwala chordofonom brzmieć jest napięcie strun; jednocześnie, napięcie to jest destrukcyjne dla instrumentu, ponieważ ma tendencję do dosłownego rozerwania go. Tak więc korpus instrumentu musi być wykonany z mocnego materiału, musi być wzmocniony, a jednocześnie nie może być tak sztywny, aby nie mógł łatwo rezonować, czyli wytwarzać dodatkowych drgań potęgujących drgania struny. Wyzwanie pogodzenia tych przeciwstawnych potrzeb jest głównym wyzwaniem dla twórcy chordofonu. Klimat również ma znaczący wpływ na instrumenty muzyczne: wilgoć rozszerza instrument drewniany, a suchość go kurczy. Z tych czynników, suchość jest najbardziej szkodliwa, ponieważ kurczenie się drewna powoduje rozerwanie instrumentu. Wiele energii zostało poświęconej przez wieki na badania różnych lakierów, szelaków, klejów i uszczelniaczy. Wielu producentów woli wytwarzać swoje instrumenty w suchych warunkach, ponieważ ekspansja spowodowana wilgocią jest mało prawdopodobne, aby okazała się tak szkodliwa jak skurcz spowodowany suchością.

Z wyjątkiem rodziny instrumentów z Azji Południowo-Wschodniej znanych jako lutnie łódkowe, które z definicji są wyciosane z jednego bloku drewna i kilku innych chordofonów, w tym japońskiej biwy (lutni), części koto (cytry) i często portorykańskiego cuatro (lutni) – korpusy większości instrumentów drewnianych są zbudowane z wielu kawałków drewna. Instrumenty zbudowane są z wielu sklejonych ze sobą kawałków drewna; kształtowanie zakrzywionych kawałków uzyskuje się przez żłobienie i struganie (jak w przypadku brzuśca skrzypiec) lub przez podgrzewanie i wciskanie w ramę (boki skrzypiec lub gitary). Płyty dźwiękowe, najważniejsza część systemu rezonansowego instrumentów strunowych, są starannie strugane z zachowaniem ścisłych tolerancji. Metody produkcji masowej nie nadają się do produkcji wysokiej jakości chordofonów, ponieważ żadne dwa kawałki drewna nie są dokładnie takie same pod względem właściwości akustycznych; każdy kawałek drewna wymaga specjalnej oceny i obróbki. Dlatego też instrumenty strunowe najwyższej jakości muszą być wykonywane indywidualnie. Produkcja fortepianów jest częściowym wyjątkiem od tej reguły, ale nawet w fabryce fortepianów, indywidualna obróbka i rzemiosło mają pełną swobodę. Współczesny fortepian jest produktem kilku różnych fabryk. Żeliwne ramy wykonywane są przez wyspecjalizowane odlewnie, a stalowe struny, klawiatury i manuały (mechanizmy uderzające w struny) produkowane są przez wyspecjalizowane firmy. Każdy z tych procesów wymaga doświadczonego rzemieślnika, a praca przy montażu, polerowaniu, strojeniu i regulacji barwy dźwięku wymaga wielu godzin indywidualnego podejścia do każdego instrumentu.

Konstrukcja i konserwacja zachodnich instrumentów strunowych generalnie była skomplikowana na przestrzeni wieków przez ciągły wzrost standardowej wysokości dźwięku, wymagający napinania strun. Starsze instrumenty (takie jak skrzypce Stradivari) były poddawane dodatkowemu obciążeniu fizycznemu i dlatego potrzebowały cięższych prętów basowych (szelki pod brzuchem).

Jak już wspomniano, metody wytwarzania dźwięku na instrumencie strunowym obejmują skubanie, uderzanie, smyczkowanie i dmuchanie. Struna wibruje w złożony sposób: cała struna wibruje w jednym segmencie (produkując podstawową wysokość dźwięku), a różne segmenty w tym samym czasie wibrują niezależnie, aby produkować overtony. Uzyskany w ten sposób dźwięk jest rzeczywiście słaby, chyba że instrument jest wyposażony w rezonator, który wzmacnia dźwięk. Kształt rezonatora jest bardzo różny. Wpływ na to mają materiały, narzędzia i technologia dostępne w danym społeczeństwie, symboliczne znaczenie kształtu oraz dźwięk pożądany przez daną kulturę. Ostatni czynnik wydaje się być regulowany przez pierwsze trzy; to znaczy, że określony kształt rezonatora wpływa na strukturę tonalną instrumentu, wytwarzając określony tembr (charakterystyczny kolor dźwięku), który następnie dane społeczeństwo określa jako atrakcyjnie brzmiący.

Jedną z najwyraźniejszych ilustracji podstawowego znaczenia kształtu rezonatora dla instrumentu muzycznego jest afrykański smyczek ustny (smyczek muzyczny, który gracz częściowo wkłada do ust). Zmieniając wielkość i kształt jamy ustnej podczas uderzania lub skubania pojedynczej, niepalcowanej struny, grający wytwarza wyraźnie wyczuwalną, choć cichą melodię, która istnieje tylko dlatego, że zmiany w jamie ustnej uwypuklają różne podteksty. W instrumentach strunowych z trwale zamocowanymi rezonatorami, rozmiar, wymiary, kształt otworów, grubość i usztywnienie powierzchni rezonujących w dużej mierze określają, które podteksty będą uwypuklone, a tym samym jak instrument będzie brzmiał. W dobrze wykonanych skrzypcach, na przykład, rezonanse powietrza zamkniętego w korpusie instrumentu i w brzuścu powinny być zbliżone do wysokości dwóch strun A i D, wzmacniając i zabarwiając te dźwięki i ich podteksty. Na jakość dźwięku instrumentu strunowego wpływa również grubość i materiał strun; przede wszystkim jednak o brzmieniu instrumentu decyduje wielkość i kształt korpusu rezonującego, a zwłaszcza materiał, gęstość i grubość płyty rezonansowej. Pewien znany hiszpański producent gitar, chcąc udowodnić, jak ważny jest brzuch gitary, skonstruował kiedyś instrument – i to znakomity – z papier-mâché (materiału martwego akustycznie), z wyjątkiem starannie dobranej i okutej drewnianej płyty rezonansowej. Twórcy poświęcają więc dużą część swoich umiejętności i wiedzy na wybór materiału na płytę rezonansową; twórca instrumentów z drewnianym brzuchem preferuje stare drewno, ponieważ jest ono suche i dobrze wysezonowane. Tak więc, niektórzy gitarzyści uważają, że płyty rezonansowe z porzuconych pianin są niezwykle odpowiednie do ich celów; twórcy klasycznej chińskiej cytry, lub qin, preferują stare trumny lub dobrze wysezonowane drewno ze starych drzew.

Na barwę uderzanego lub skubanego instrumentu strunowego wpływa również sposób wprawiania struny w ruch. Struna szarpana ostrym szpicem (paznokciem grającego lub plastikowym plektronem) uwypukla wyższe overtony, tworząc w ten sposób „jasną” jakość brzmienia. Dla kontrastu, miękka podkładka, taka jak na młotku fortepianowym, podkreśla wysokość dźwięku podstawowego. Względna twardość młoteczka w fortepianie ma więc decydujące znaczenie dla brzmienia instrumentu i odgrywa kluczową rolę w końcowym procesie produkcji fortepianu: voicing. Aby nagłośnić fortepian, wykwalifikowany pracownik reguluje barwę instrumentu poprzez proste nakłuwanie filcowych młoteczków igłami, aż do uzyskania jednolitej jakości w całym zakresie instrumentu. Na brzmienie instrumentu ma również znaczący wpływ miejsce uderzenia struny. Stałe miejsce uderzenia w instrumentach klawiszowych musi być wybrane z uwzględnieniem zarówno barwy jak i mechanicznych wymagań instrumentu. Na prawie wszystkich innych instrumentach strunowych grający zmienia jakość brzmienia poprzez wybór miejsca uderzenia w różnych miejscach na długości struny. Wyjątkiem jest tutaj harfa eolska, która nie ma gracza; jej struny są wprawiane w drgania przez wiatr.

Innym sposobem, w jaki muzycy i twórcy instrumentów muzycznych wpływają na dźwięk swoich instrumentów jest użycie sympatycznych wibrujących strun. W fortepianie, na przykład, gdy tzw. pedał tłumika jest podniesiony, pozostawiając wszystkie struny swobodnie wibrujące, akt uderzenia jednej nuty powoduje, że wszystkie blisko spokrewnione dźwięki wibrują symetrycznie, modyfikując w ten sposób głośność i ton uderzonej nuty. Efekt ten (spotykany również na cytrze i harfie) nie jest główną cechą tych instrumentów, ale istnieje wiele euroazjatyckich chordofonów, na których zasada ta ma fundamentalne znaczenie. Szarpane instrumenty muzyki hindustańskiej, sarod i sitar, posiadają liczne struny współbrzmiące, nastrojone zgodnie z nutami granego trybu. Południowoazjatyckie skrzypce, sarangi, mają około dwóch do trzech tuzinów strun współczulnych; norweskie skrzypce Hardanger (Hardingfele) mają cztery lub pięć strun współczulnych, a viola d’amore zazwyczaj ma ich siedem. Sympatyczne struny są zazwyczaj wykonane z cienkiego mosiądzu lub stali, a ich wibracje wzmacniają górne harmoniczne, dając w ten sposób jasny, srebrzysty dźwięk.