La qualitat del so musical de les campanes

La qualitat del so musical de les campanes de l'església

Publicat el 18 de juny de 2008 (modificat el 29 de dese,bre de 2021) per Bill Hibbert. Podeu consultar l'article original (en anglès) aquí.

Ara és bastant fàcil (utilitzant Wavanal o un programa d'anàlisi d'espectre de propòsit general) determinar les freqüències parcials de les campanes de l'església a partir d'enregistraments d'aquestes. La interpretació d'aquestes figures d'afinació és una qüestió diferent. La investigació acabada recentment com a part del meu doctorat ha aportat una nova llum sobre com la qualitat del so de les campanes està determinada per les freqüències dels diferents parcials.

A tall d'il·lustració, aquí es repeteix l'espectre típic d'una campana (l'antiga 9a campana de St Mary le Tower, Ipswich) de l'article anterior:

Per a campanes de mida mitjana (nominals entre 500 Hz i 1500 Hz), la majoria de la gent escolta un to determinat pel nominal. A mesura que la freqüència nominal cau per sota dels 500 Hz, és a dir, en campanes grans, un nombre creixent de persones escolten un to determinat per l'I-7 parcial (el toc secundari). Tots dos tons es generen al sistema auditiu tal com es descriu anteriorment. A mesura que la freqüència nominal augmenta per sobre dels 1500 Hz, la gent escolta cada cop més un to determinat únicament pel primer, o en campanes molt petites el brunzit.

Els resultats prenen aquesta forma perquè l'oïda és més sensible a les freqüències d'una banda al voltant de la meitat del rang audible. Les freqüències superiors o inferiors a aquesta banda no són ben percebudes per l'oïda i, en particular, és molt difícil jutjar el to d'una freqüència molt alta o molt baixa.

Pel que fa a l'efecte que té l'afinació parcial sobre la qualitat del so d'una campana, el factor més important és la relació de les diferents freqüències físiques parcials amb el to dominant del toc. Els parcials més importants en aquest sentit són el hum, el primer i el nominal. Si aquests tres parcials estan en octaves, la campana s'anomena veritable harmònica. Les campanes harmòniques reals amb un nominal superior a uns 500 Hz tindran un so clar i harmoniós perquè les freqüències físiques de brunzit, primer i nominal estan d'acord amb la forta sensació de to de cop generada al sistema auditiu. Tanmateix, fins i tot si una campana és veritable harmònica, si és molt gruixuda, la compressió dels parcials superiors i l'aplanament del to de cop fan que aquest últim ja no estigui d'acord amb el zumbit, primer i nominal. Com a resultat, una campana així sona plana i avorrida encara que sigui veritable harmònica. Aquest efecte lamentable es nota especialment en els aguts de cops de deu i dotze si tenen parcials superiors comprimits. Si els parcials superiors estan molt espaiats, el to de cop s'afina, donant lloc a un so "buit" o, en el pitjor, a una campana amb múltiples tonalitats.

Si el hum, el primer i el nominal no estan en octaves, el brunzit és sovint un to o més agut de dues octaves per sota del nominal i el primer un to o més bemoll d'una octava per sota del nominal. Sovint es coneix com a sintonia d'estil antic. Més rarament, el primer és agut.

Els resultats de les proves anteriors mostren que, per a campanes grans i baixes, el brunzit i sovint el primer són tan baixes en freqüència que es poden ignorar efectivament. El brunzit i el primer pot estar a un interval de distància de l'harmònic real sense fer malbé la qualitat del so de la campana. La qualitat del so de les campanes grans ve determinada pels parcials nominals i superiors, i en particular per l'interval entre el toc primari (determinat pel nominal) i el toc secundari (determinat pel parcial I-7). En campanes més gruixudes, l'interval cau cap a una quarta plana o una tercera major aguda i això pot ser atractiu. A les campanes més primes l'interval és una quarta aguda que pot sonar desagradable. Els tres parcials entre nominal i superquint (visibles a l'espectre anterior) també contribueixen al so de les campanes, però encara no ho he investigat completament.

A les campanes més petites, tal com mostren els resultats de la prova, la percepció de to del primer i el zumbit esdevé més important en comparació amb el to de cop que sorgeix dels parcials superiors. Si la campana no és veritable harmònica es produeix un efecte discordant. Que la mala sintonia del primer o del brunzit tingui el pitjor efecte depèn tant de la freqüència nominal de la campana com de les característiques individuals de l'oient. Per a molts aguts d'estil antic més petits, la mala sintonia del brunzit sona més desagradable, produint un efecte de xisclet, a causa de la discordia entre la freqüència física del brunzit i el to de cop generat en el sistema auditiu.

Els nombres primers molt aguts en qualsevol campana excepte en els més grans sempre sonen desagradables, perquè el primer és aleshores a prop de la grada i és discordant tant amb aquest parcial com amb el to de cop.

Per a campanes molt petites, com els aguts dels carillons, el to de cop basat en el nominal desapareix completament i la nota que s'escolta està determinada íntegrament pel primer o en campanes molt petites el brunzit. Quin parcial domina novament varia per a diferents oients; si el brunzit i el primer estan a una octava de distància no hi ha ambigüitat sobre la nota de la campana. Si no estan separades a una octava hi haurà desacord sobre la nota de la campana. Per a campanes tan petites, les freqüències dels parcials nominals i superiors no són rellevants.

A partir dels resultats de la prova es veurà que el nivell és un parcial important. Sovint és el parcial d'amplitud més alta i, com a resultat, algunes persones el trien com la nota de la campana de l'experiment. A les campanes de forma normal, el nivell pot variar en freqüència des d'un terç menor pla per sobre del to de cop (en realitat, una sisena major per sota del nominal) a gairebé un terç major per sobre del to de cop (en realitat, una sisena menor per sota del nominal). . Com que el tierce és tan estrident, és avantatjós que es sintonitzi a un interval similar en totes les campanes d'un toc. En les campanes de canvi, l'afinació exacta no és crítica.

En els carillons, l'afinació exacta del tierce és molt important, ja que el tierce d'una campana pot ser discordant amb el brunzit, primer o nominal d'una altra campana quan es toquen junts. En conseqüència, en els carillons en què els nominals s'afinan amb igual temperament, la grada de cada campana està disposada a ser una sisena major temperada igual per sota del nominal. En els carillons amb nominals afinats en to significatiu, el terç està disposat per ser una sisena major just per sota del nominal. El sintonitzador de campana té poc o cap control sobre el nivell independent de la resta de parcials, i aquests intervals estan determinats per un disseny acurat de la forma de la campana, especialment de l'arc sonor.

En una afinació moderna de bona qualitat, el quint s'afina a una cinquena per sobre del to de cop, o equivalent a una quarta per sota del nominal. Com que el quint sol ser un parcial molt silenciós perquè té un node a prop de l'arc de so, les sortides d'aquesta afinació exacta tenen molt poc efecte en la qualitat del so d'una campana.

Els experiments duts a terme durant la investigació sobre 30 subjectes de prova d'experiència musical diferent mostren que fins i tot amb un experiment dissenyat amb cura, els subjectes de prova tenen dificultats per jutjar el to amb molta precisió en absència d'altres pistes (com ara els batecs entre parcials harmònics superiors que s'escolten a la majoria de les persones). instruments musicals però no en campanes). Els resultats de la prova que es mostren a la figura següent suggereixen que, amb una mitjana dels 30 subjectes de la prova, l'oïda humana no és capaç de jutjar el to millor de deu cèntims, és a dir, 10 centèsimes de semitò. A freqüències més altes, la precisió començaria a empitjorar de nou, però l'experiment no es va estendre en aquesta àrea.

Per tant, per canviar el timbre, no cal afinar parcials fins i tot en una campana veritablement harmònica a una precisió millor que aquesta. En els carillons, on les campanes sonen juntes, cal una afinació molt més precisa per evitar batecs audibles entre parcials amb freqüències similars en campanes diferents.

La taula següent resumeix l'efecte de tots els parcials significatius. Les bandes de freqüència per al nominal són aproximades i diferiran d'un oient a un altre.