O jaký projekt v případě měření témbrů-barev klavírů šlo?
Jednalo se o mou bakalářskou práci Analýza časově proměnného spektra klavírů na oboru audio inženýrství na VUT v Brně.
Které značky křídel jste měřil?
Měřil jsem klavíry značek Petrof, Steinway a Shigeru-Kawai. Ve všech případech šlo o koncertní křídla nevyšších řad daných značek.
Jak vůbec se dá barva klavírů stanovit?
Těžko :) Ale přeci to snad nějak jde. Vlastně samotné definování barvy zvuku se může stát vcelku obtížným, vezmeme-li v potaz bohatost našeho jazyka a množství přívlastků, kterými hudebníci barvu zvuku popisují, jako „úzký“, „dutý“, „ostrý“, „průzračný“, „měkký“ atd…. Tady se dostáváme do subjektivní roviny závislé na hudebních zkušenostech, znalostech a možná i představivosti. Naštěstí mezi lidmi existuje v těchto pojmenováních určitá shoda. Také máme různé teorie zvukové barvy, psychoakustické zákony aj., takže to není tak zlé.
Ale zpět k otázce. Hudební tón se neskládá jen ze základní frekvence, ale také její celočíselných násobků, tzv. vyšších harmonických složek / shorků / alikvot. Pokud se na to podíváme z hudebního hlediska, jedná se intervaly harmonické řady – oktáva – kvinta – kvarta - velká tercie atd... Ať je nazveme jakkoliv, důležité je, že právě poměry těchto složek tvoří onu barvu tónu. Důvodem, proč rozeznáme klavír od houslí hrajících stejný tón je právě jiný poměr harmonických složek ve spektru každého nástroje. Vychází to ze samotné fyzikální podstaty kmitání struny či vzduchového sloupce v případě dechových nástrojů.
No a právě o rozklad tónu, periodického signálu, na tyto dílčí harmonické složky se mohou postarat matematické nástroje harmonické analýzy jako je Fourierova transformace (FFT – Fast Fourier Transform, STFT – short-time Fourier Transform).
Jak technicky probíhalo nahrávání?
S křídlem se blbě cestuje a tak jsme byli odkázání na prostory, kde se daný klavír nacházel. Nahrávání probíhalo tedy pouze kontaktně, se snahou eliminovat podíl odražených vln z místnosti. Snímání bylo provedeno monofonně za použití dvou stabilně postavených kondenzátorových mikrofonů s kardioidou. Myslím, že se jednalo o AKG391B. Nahrávali jsme do programu Cubase přes kartu M-Audio Profire samozřejmě vždy celý rozsah piana po oktávách a terciích ve třech dynamikách, od rozkmitání struny až do jejího netlumeného slyšitelného odeznění.
V jakém programu jste získaná data a jak vyhodnocoval?
Jde to např. standarně v programu WaveLab, ale součástí práce bylo vytvořit uživatelsky přístupnou aplikaci v prostředí Matlab na analýzu těchto nahraných vzorků. V práci jsem měřil a porovnával spektra jednotlivých tónů v různých oktávách, jejich změny v čase, délku a chování dozvuku, vliv místa dopadu kladívka na generování harmonických, šířku spektra, doznívání tónů a tzv. neharmonicitu spektra, která je pro klavírní tón typická. Další pro klavír typické a zároveň velmi zajímavé jsou také jevy jako double decay (dvojitý útlum), tzv. dýchání tónu, nebo tzv. phantom partials – harmonické složky, které se objevují na frekvencích, kde by je zdánlivě nikdo nečekal.
No a jaký je vlastně výsledek?
Výsledek? Výsledkem bylo, že jsem v práci popsal, vysvětlil různé aspekty, které tvoří a ovlivňují spektrum (barvu) klavírního tónu a pomoci měření a analýzy byl schopen tyto jevy doložit a změřit.
Jak jsou na tom značky mezi sebou?
Asi bych nechtěl a nebylo by to ani správné úplně zobecňovat, který klavír má přesně jakou barvu. Už jen kvůli té subjektivnosti přívlastků, o kterých jsem mluvil. K tomu se v samotném nástroji výrazně mění barva v závislosti na poloze tónu nebo dynamice, to už je příliš moc proměnných :) Avšak některé poznatky zobecnit lze. Co se týče dynamiky, tak efekt dýchání tónu je nejvýraznější a nejstálejší u klavíru Shigeru-Kawai, mezitím co u jiných klavírů to je více proměnlivé v závislosti na poloze. Stejně tak dobu doznívání má nejdelší Shigeru-Kawai. Steinway má zase jednoznačně nejstrmější prvotní decay, na rozdíl od např. Petrofu, který utichá daleko pomaleji. Z pohledu zvukové barvy má (velmi zjednodušeně) nejpronikavější, „bryskní“ barvu Steinway. Petrof zní velmi „vyrovnaně“, v nižších polohách více „úzce“, ale co se týče harmonických, je „bohatý a barevný“. Shigeru-Kawai je proti ostatním více „měkký“, kulatý a méně pronikavý.
Pomůže to klavíristům?
Mně (rovněž klavíristovi) to pomohlo dokončit bakalářské studium, takže asi ano. :)