Strojenie pianina - metoda na słuch

W tej metodzie urządzeniem pomiarowym jest ludzkie ucho. Jak na razie najlepszy instrument pomiarowy na świecie ( no może nie u wszystkich osób ;).  Dlaczego ?  To bardzo proste.  Jeżeli zjawisko "nastrojenia" czyli harmonii dźwięków bądź powiedzmy zjawisko "rozstrojenia" czyli dysharmonii, jest rozpoznawane aparatem słuchowym i przetwarzane w naszym mózgu, zatem proces strojenia instrumentu powinien być przeprowadzony tym samym aparatem poznawczym. Jeżeli stroiciel po zakończonej swojej ciężkiej pracy uzna, że instrument jest nastrojony i brzmi bardzo dobrze, w całym zakresie dźwiękowym relacje pomiędzy dźwiękami będą słyszalne jako prawidłowe i harmoniczne, to takie same odczucia będą udziałem wszystkich odbiorców muzyki np. podczas koncertu. Ci odbiorcy tym samym aparatem poznawczym będą obierać dźwięki pochodzące z nastrojonego instrumentu.
     Tutaj dochodzimy do pewnego momentu, w którym warto opisać pewne zjawiska fizyczne jakie powstają podczas emisji dźwięku ( w naszym tutaj przypadku ze strun pianina lub fortepianu ). Otóż trzeba jasno sobie powiedzieć, że to co słyszymy np. dźwięk a1 po naciśnięciu klawisza w pianinie, który ma częstotliwość powiedzmy 440 Hz, że to nie jest dźwięk monotoniczny ale, że w skład tego dźwięku wchodzi całe spektrum różnych częstotliwości. 440 Hz jest oczywiście dominujące ale niejako obok niego występują również inne częstotliwości, które nadają koloryt, barwę oraz unikalny charakter brzmieniowy.  Proporcje tych składowych dźwięku ulegają także zmianie w czasie wybrzmiewania drgającej struny oraz drgającej z nią płyty rezonansowej. Te wszystkie częstotliwości wpadają do naszego ucha i po przetworzeniu tej informacji w mózgu, następuje "interpretacja" tej informacji i stwierdzamy wtedy czy ten dźwięk stroi, czy jest piękny i czy jest w harmonii z innymi dźwiękami. Tego wszystkiego nie posiadają żadne urządzenia elektroniczne, które służą do strojenia instrumentów. Dlatego najwybitniejsi stroiciele stroją pianina i fortepiany zawsze metodą na słuch. Urządzenie elektroniczne mierzy tę podstawową częstotliwość lub jedną z silniejszych składowych, lepsze urządzenia, te droższe, wykonują w locie pomiar kilku najważniejszych składowych dźwięku ( tzw. alikwotów ) ale nie potrafią tak jak nasz mózg zinterpretować całokształtu generowanego spektrum częstotliwości. Nie potrafią zinterpretować całości.

Alikwoty

Powyżej mamy schemat drgań struny, w tonie podstawowym ( na górze ) oraz następne, kolejne alikwoty. Są to składowe dźwięku, których częstotliwości są całkowitymi ( 2,3,4, ...) wielokrotnościami częstotliwości podstawowej. Np. ton podstawowy (32 Hz) dźwięk C, II składowa - C (64Hz), III składowa - G (96Hz),

IV składowa - C (128Hz), V składowa - E (160Hz), VI składowa - G (192Hz).

Tak to wygląda w teorii. W rzeczywistości jednak tak doskonale nie jest. Ze względu na takie właściwości struny jak sztywność, występuje dodatkowo zjawisko nieharmoniczności dźwięków składowych ( inharmonicity ). Polega ono na tym, że częstotliwości alikwotów są nieco inne niż te wyliczone w teorii. A zatem suma tych wszystkich częstotliwości będzie nieco inna. Nasz mózg przetworzy je i powie nam, która częstotliwość jest w danej chwili odpowiednia.

Jedną z metod strojenia na słuch jest metoda oktawowo-kwintowa. Moim zdaniem najlepsza, ponieważ interwały oktawy i kwinty są najlepiej słyszalnymi interwałami do nastrojenia. Metoda ta polega na nastrojeniu 20 dźwięków tzw. strefy temperacji. Na czym to polega ? Na początku strojony jest dźwięk a1 od kamertonu. Następnie oktawą w dół do dźwięku a tak aby nie było dudnień.

Co to są te dudnienia ?  Otóż, dźwięki dudnią pomiędzy sobą jeżeli mają zbliżone częstotliwości. Np. 440 Hz i 441 Hz. Wtedy następuje dudnienie, które posiada częstotliwość różnicy częstotliwości tych dwóch dźwięków, czyli w tym przypadku 441-440 = 1 Hz ( 1 dudnienie na sekundę )

Czyli w naszej metodzie strojenia mamy dźwięk a1 440 Hz i dźwięk o oktawę niższy czyli dźwięk a 220 Hz. Jak już wspomnieliśmy, tonem podstawowym dźwięku a jest 220 Hz ale drugą składową dźwięku jest wielokrotność 2 czyli 440 Hz, z taką częstotliwością jest generowany dźwięk II składowej dźwięku która jeżeli jest nieco inna niż 440 Hz zaczyna dudnić z pierwszą składową ( czyli z tonem podstawowym ) dźwięku a1, który właśnie nastroiliśmy do kamertonu 440 Hz. Przy okazji należy wspomnieć, że w tej strefie struny są zgrupowane po trzy w tzw. chórach więc dwie sąsiednie struny tłumimy tłumikami (albo najlepiej taśmą filcową) i pozostawiamy tylko tę jedną w środku.
Przechodzimy do strojenia kolejnej struny. Od a1 kwintą w dół do d1. Tutaj dudnienie występuje pomiędzy 3 składową dolnego dźwięku ( czyli d1 ) 880,99 Hz a 2 składową górnego dźwięku ( czyli a1 ) 880,00 Hz. Jak widać różnica częstotliwości wynosi 0,99 Hz, przyjmujemy zaokrąglenie dla wszystkich kwint i stroimy z dudnieniem 1 Hz. Wykonujemy to w tym celu aby wszystkie dźwięki strefy temperacji były równomiernie od siebie oddalone (o stroju równomiernie temperowanym i o tzw. wilczej kwincie można sobie poczytać w internecie, jest to dokładnie opisane i nie będę tutaj tego omawiał). Ten moment jest najtrudniejszy do uchwycenia. Aby to osiągnąć trzeba ćwiczyć latami. Czyli aby prawidłowo i stabilnie osadzić kołek strojeniowy i uzyskać to dudnienie, które powstaje w wyniku "zawężania" kwinty.
    O co chodzi w tym zawężaniu ?
Jeżeli mamy kwintę czystą ( czyli bez dudnień ) to zwiększamy częstotliwość dolnego dźwięku czyli zmniejszamy ich odległość od siebie - zawężamy aż osiągniemy dudnienie 1 Hz. Taka zawężona kwinta, jest nastrojona prawidłowo. Można sobie również wyobrazić, że ten dolny dźwięk (3 składową dźwięku) nieco obniżamy z 880,00 Hz do 879,00 Hz - wtedy mamy również różnicę 1 Hz czyli mamy dudnienie 1 na sek. ale dla kwinty rozszerzonej. Czyli trzeba uważać, również podczas sprawdzania poprawności nastrojonych kwint, bo mogą dudnić 1 na sek. ale mogą być nieprawidłowe czyli poszerzone. Odwrotnie jest w przypadku strojenia kwart. Tutaj rozszerzamy interwał, aż do dudnienia 1.4 na sek.
    Dalej stroimy następne dźwięki: od d1 oktawą do d2, od d2 kwintą do g1, kwintą do c1, c2, f1, ais, ais1, dis1, dis2, gis1, cis1, cis2, fis1, h, h1, e1, e2, a1. Jeżeli kwinta e2 - a1 nie dudni z częstotliwością 1 Hz, to popełniliśmy gdzieś jakiś błąd i musimy sprawdzić po kolei jeszcze raz wszystkie strojone interwały. Należy  bardzo dokładnie nastroić wszystkie interwały, ponieważ od jakości nastrojenia strefy temperacji zależy jakie uzyskamy brzmienie całego instrumentu. Jeżeli wszystko gra, przystępujemy do strojenia pozostałych dźwięków oktawami bez dudnień: najpierw struny po lewej stronie a potem po prawej. Na końcu stroimy struny w chórach unisono również bez dudnień.

   Ok. Wykonaliśmy ciężką pracę. Minęło wiele godzin wsłuchiwania się w dudniące interwały. Wydaje się, że już więcej nic nie da się zrobić. Jednak po zagraniu kilku pasaży i przewrotów przez kilka oktaw, mamy jakieś takie dziwne wrażenie, że oktawy są jakby jakieś takie ... za wąskie. I że niektóre dźwięki powinniśmy nieco przesunąć aby lepiej pasowały do całości. I tutaj musimy znowu powrócić do zjawiska nieharmoniczności. Powyższa metoda, którą zastosowaliśmy, opiera się na porównywaniu dźwięków bazując na 2 i 1 składowej dla oktaw (lub 4 i 2) oraz na 3 i 2 składowej dla kwint. A co z pozostałymi składowymi ? Skoro zachodzi zjawisko nieharmoniczności, częstotliwości tych pozostałych składowych będą ustawione prawidłowo ? Niestety nie będą. Dlatego podczas strojenia oktaw, nasze wspaniałe urządzenie - nasz słuch - musi uwzględnić nie tylko składowe dźwięku 1 i 2 ale również te pozostałe. Tutaj metoda na słuch ma przewagę nad urządzeniami elektronicznymi. Dla dolnego rejestru basowego, słyszalne są dźwięki aż do 16 składowej zaś składowa bazowa, pierwsza nie jest wcale najgłośniejsza, w ogóle pierwsze 4 składowe są słabo słyszalne. Najlepiej słyszalne składowe dla basów to 6-ta, czasami 5 -ta. W tym zakresie urządzenia elektronicznie gubią się. Nie "wiedzą" która częstotliwość pochodzi od której składowej. Nawet zaawansowany tuner elektroniczny wyłapuje tą najmocniejszą składową i przypisuje ją np. do 6-tej składowej, tymczasem w rzeczywistości może to być 4 lub 5-ta składowa i cały pomiar dźwięku jest wtedy nieprawidłowy. Inaczej jest z naszym słuchem, który pod uwagę bierze cały zbiór składowych od 1 do 16 przetwarza je w locie a nasz mózg mówi nam jaka powinna być prawidłowa wysokość dźwięku i która pasuje najlepiej podczas strojenia oktaw i unisonów. Trzeba wspomnieć także, że obecnie,  te najlepsze urządzenia elektroniczne, wyposażone w profesjonalne oprogramowanie potrafią w miarę dokładnie zmierzyć nieharmoniczność wszystkich słyszalnych części składowych. Są one bardzo pomocne w pracy współczesnego stroiciela jako pewien dodatek ułatwiający ustawienie i zaplanowanie całego procesu strojenia.  Dzięki nim stroiciel może zaplanować jakie mają być szerokie oktawy oraz liczbę dudnień dla poszczególnych interwałów. Tutaj urządzenia elektroniczne wykonują bardzo dobrą robotę. Możemy w relatywnie krótkim czasie dojść do punktu docelowego, jednakże końcowe dostrojenie zawsze jest wykonywane słuchowo.

   Nadto wszystko dochodzi czasami dodatkowe zjawisko: fałszywe dudnienia poszczególnych strun. Zjawisko występujące przy długo eksploatowanych strunach. Ze względu na wyciąganie się materiału strun pod wpływem nieustającego wieloletniego naciągu, korozję a także w przypadku nieprawidłowej geometrii samej struny uzyskanej w niedoskonałym procesie technologicznym.
Takie struny można pobieżnie nastroić tylko na słuch, wybierając pewien kompromis, tak aby nasz mózg zaakceptował tę zmieniającą się w czasie oscylację dźwięku. Takie struny powinno się jak najszybciej wymienić na nowe. Chociaż zazwyczaj nikt tego nie robi ze względu na wysoki koszt takiej naprawy lub po prostu nie mamy świadomości, że jakieś struny same w sobie brzmią nieprawidłowo.