Akusztikai alapismeretek Akusztika gr hallhat dolgok tudomnya A

Akusztikai alapismeretek Akusztika (ακουστική gr. : hallható dolgok tudománya) A zenei akusztika a hallható hangjelenségekkel, pontosabban a hangokkal és azok hatásával foglalkozó tudományág. Minden zenei esemény hangok által történik, a zene valójában - Anton Webern megállapítása szerint - a "fül érzékére vonatkozó törvényszerű természet", amelynek jelentését a hangzó események egymással kialakított viszonyai hozzák létre. A hallás az emberi érzékelés legkorábbi szintje, már az embrionális fejlődés korszakában is kimutatható. Fülünk segítségével sötétben vagy nagy távolságban lezajlott eseményeket is érzékelhetünk. A hangok segítségével történő kommunikáció az állatvilágban is az egyik leggyakoribb információforrás, a hallás nélkül az emberi beszéd sem alakulhatott volna ki. Az éneklés valamennyi kultúrában a szellemi tevékenység legfontosabb közvetítője, a zenei jelenségek gyakorlata és elmélete pedig az európai gondolkodás egyik legnagyobb ihletője. A hangoknak a gondolkodásunkra és viselkedésünkre gyakorolt hatását fokozza az a tény, hogy a fülünket nem tudjuk "becsukni", a környezetünk hangjaitól nem tudjuk magunkat elszigetelni, a hallás tere pedig a minket körülölelő tér egészére kiterjed. Az akusztika részterületei: Biológiai-, orvosi-, fizikai-, fiziológiai-, pszichológiai-, technika-, zenei akusztika. Esetünkben elsősorban a zenei akusztikával foglalkozunk, de érinteni fogjuk a fizikai akusztikát és a pszichoakusztikát is.

A hang fizikája • • A hangzó esemény létrejötte: hangforrás → közvetítő közeg → hallgató természeti hang klasszikus zene 1 k. Hz szinuszhang

A hangforrás • A rezgő test. Szilárd, folyékony és légnemű hangforrások. A szilárd test rezgései. A hangszerek tipikus hangforrásai: húrok, légoszlopok, membránok. A húr rezgései. A levegőoszlop rezgései. Rezgő membránok.

A közvetítő közeg a hangforrás rezgéseit közvetíti a hallószerv felé. A közvetítő közeg lehet szilárd (pl. : fém), folyékony (pl. : víz), ill. gáznemű (levegő). Zenei akusztikában általában a levegő részecskéinek mozgását vizsgáljuk. A hangrezgések mozgásának sebessége a bennünket körülvevő levegőben átlagosan 343 m/s (méter/másodperc). Különböző tulajdonságú közegekben a hang terjedése, terjedési sebessége, energiavesztesége erősen eltérő (a héliumot belélegzők hangja a nagyobb terjedési sebesség miatt lesz lényegesen magasabb). hanghullámok terjedése gáznemű közegekben közeg hőmérséklet (C) sebesség (m/s) levegő 0° 331. 4 levegő 13, 9° 340 levegő 30° 349, 7 hidrogén 0° 1270 hélium 20° 927 vízgőz 35° 402

A hullámmozgás • A rezgések anyagi részecskék mozgása révén keletkeznek. Ha a mozgás egyenletes, harmonikus rezgésről beszélünk. A h. rezgés jellemzői: • elongáció: a részecske kitérése a nyugalmi helyzetből • amplitúdó: a legnagyobb kitérés • fázis: a fázisszögnek megfelelő pillanatnyi állapot • periódus: két azonos rezgési állapot közötti mozgás • frekvencia: a rezgések száma (rezgés/mp) • hullámhossz: azonos fázisú rezgéspontok közötti távolság

A hullám terjedése • A hullám akadálytalanul terjed a rugó hosszában, miközben annak részei változatlanul a helyükön maradnak. A rugó rögzített végén (= ellenállás) a hullám energiája visszafelé indul tovább.

A hang terjedése • A levegőmolekulák sűrűsödése és ritkulása a légnyomás hullámszerű változását eredményezi

A hangszerek tipikus hangforrásai A hangszerekben alkalmazott hangforrások jellemzően - húrok (chordophon hangszerek), - légoszlopok (aerophon hangszerek), - membránok (membranophon hangszerek)

A húr rezgései

A légoszlop rezgései Valamennyi fúvós hangszer a légoszlopok rezgésén alapul. A légoszlopok rezgési tulajdonságait legegyszerűbben egy nyitott cső esetében vizsgálhatjuk. A cső egyik végén befúvás gerjesztett légoszlopból kiinduló hullámok a cső másik végén beleütköznek a kinti közeg eltérő akusztikai ellenállásába. Ezért a cső végéről a hullám visszaverődik, a csőben a cső hosszával megegyező hosszúságú fél hullámhosszúságú állóhullám keletkezik. A cső két végén rezgési csomópontok antinodus alakulnak ki, a cső közepén a levegő mozdulatlan nodus. A mindkét végén nyitott csövek a nyitott sípok

Félig zárt síp rezgései • Ha a síp az egyik végén zárt, csak ott alakul ki antinodus, a síp 1/2 hullámhossz-ban rezeg. Az ilyen sípban nem jönnek létre a páros számú felhangok.

Rezgő membránok 1. Kör alakú membrán rezgései

Rezgő membránok 2. Négyzet alakú membránok rezgései 144. 2 Hz 1225 Hz

Rezgő membránok 3. stadion-alakú membránok 387. 8 Hz 519 Hz

Rezgő membránok 4. Hegedű-test rezgései

Periódikus rezgések • • tulajdonságai A periodikus rezgések tulajdonságai A rezgések száma. A frekvencia. A rezgésszám. A Hertz. A hallható hangok tartománya az egyes élőlényeknél. Az infra- és ultrahangok.

A periodikus rezgések tulajdonságai A hangok hullámformáinak a képe igen nagy változatosságot mutat, közülük azonban – zenei jelentőségüket tekintve is – kitűnnek az ún. periodikus rezgések. A periodikus rezgés egy időegységnyi (periódusnyi) tulajdonságai visszatérően ismétlődnek, az ún. „zenei hangok“ a hagyományos felfogás szerint mind periódikus rezgések. A legegyszerűbb periódikus hullámforma az ún. szinuszhullám: ez a hullám egyetlen pont egyenletesen változó mozgását írja le. Valamennyi periódikus hullámformának jellemző adata a hullámhossz (l) és az amplitúdó (a). Az amplitúdó a hullámnak a két szélső érték közötti tényleges kiterjedését (intenzitását), a hullámhossz a periódikus visszatéréshez szükséges időt mutatja. Zenei szempontból az amplitúdó a dinamikának, a hullámhossz a hangmagasságnak feleltethető meg. Könnyen belátható, hogy a nagyobb amplitúdó hangosabb hangot, míg a rövidebb hullámhossz magasabb hangot eredményez (ti. ugyanannyi idő alatt több ismétlődő rezgést hallunk) Természetesen a peródikus rezgés nem korlátozódik csupán a szinuszhullámra: a hangszerek hangjai a legváltozatosabb hullámformájukat mutatják, a periodicitás azonban mindegyiknek sajátja.

A harmónikus rezgések

Hangmagasság 1. A frekvencia • • • A hullámok másodpercenkénti rezgéseinek a száma: a frekvencia Egysége: Hertz (röv. : Hz) 1 Hz = 1 rezgés/mp 1 k. Hz = 1000 Hz 1 MHz = 1000 k. Hz = 1 000 Hz 1 Ghz = 1000 MHz

Hangmagasság 2. A hangköz • • • Az emberi fül a hangmagasság viszonyokat elsősorban azok összehasonlítása révén érzékeli (relatív hallás). Az összehasonlítás alapja a hangmagasságok frekvenciáinak aránya. A frekvenciaviszonyok érzékelésének alapja az oktáv(hallás), azaz az emberi hallásnak az a tulajdonsága, hogy az (1: 2) frekvenciaarány hangjait “azonos”-nak érzi. A hallástartományt a zenei gyakorlat oktávokra osztja szét: klasszikus elnevezés: modern elnevezés (MIDI) • szubkontra C C-1 kontra C C 0 nagy C kis c C 1 c’ c’’’’’ C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 Az oktávot a különböző hangrendszerek különböző módon osztják szét. A hangközök méréséhez mértékegységül a cent szolgál. 1 cent = a kisszekund 1/100 része, 1 oktáv = 1200 cent

A hallható hangok tartománya Egyes élőlények hallási tartománya különböző. Az ember által hallható legalacsonyabb hang kb. 20 Hz, a legmagasabb 1620 k. Hz. A 20 Hz alatti hangokat infrahangoknak, a 20 k. Hz felettieket ultrahangoknak nevezzük.

Rezgések szuperpozíciói • • • Az összetett rezgések és szerepük a zenei gyakorlatban. Az összetett rezgések alapesetei. Azonos frekvenciájú rezgések viszonya. Egymáshoz közeli frekvenciájú rezgések viszonya. A hanglebegés. Harmonikus frekvenciák összetétele.

• Azonos frekvenciájú rezgések szuperpozíciói Azonos fázisban a két rezgés energiája összeadódik, fáziskülönbség esetén az amplitúdó kisebb (2. b ábra), de a frekvencia változatlan marad. Kivételes esetben (ellenfázis) a két hang ki is olthatja egymást.

Egymáshoz közeli frekvenciájú rezgések • Közel azonos frekvenciájú hangok együtthangzása esetén a rezgések szuperpozíciója az amplitúdó változását (növekedését vagy csökkenését) eredményezi

Harmónikus rezgések 1. • A zenei gyakorlat számára leggyakoribb az az eset, amikor harmonikus frekvenciaarányú (1: 2: 3…) rezgések adódnak össze. Az így létrejövő rezgés meghatározó frekvenciája a legalacsonyabb érték, de a résztvevő harmónikus rezgések harmónikusok v. felhangok határozzák meg az adott hangzás hangszínét

A felhangsor Az alaphang frekvenciájának egész számú többszörösei egyre csökkenő hangközöket eredményeznek. (1/2 > 2/3 > 3/4. . . etc. ) Az egymástól azonos hangköztávolságra fekvő hangok frekvenciaaránya mindig ugyanaz marad. (oktáv = 1: 2, kvint = 3: 2, kvart = 4: 3 etc. )

Harmónikus rezgések 2. • A hangmagasságok különbségét (=hangközök) nem a rezgésszám különbsége, hanem azok aránya határozza meg. 440/220 (=2/1) = 880/440. Emiatt az azonos frekvenciakülönbségek a hangmagassággal egyre csökkenő hangközöket eredményeznek. (ld. felhangok)

Rezonancia 1. • Egy test a saját frekvenciájával megegyező rezgésekből több energiát képes “elnyelni”, mint más frekvenciákból. Ezt a jelenséget nevezzük rezonanciának. Ha egy test közelében egy másik hangforrás a test saját rezgésével megegyező frekvenciát ad ki, a test együtt rezeg a hangforrással. • A rezonancia jelenségét számos hangszer használja ki. Rezonátor a hangszerek teste is, de egyes hangszereket rezonáló húrokkal is építenek (pl. szitár).

Rezonancia 2. • A rezonancia gyakran okoz nemkívánatos jelenségeket. A hangszóró közelében elhelyezett tárgyak berezonálhatnak, egyes hangszerek vagy egyéb tárgyak koncert közben maguktól is megszólalhatnak. • A rezonancia szélsőséges esetekben komoly károkat is okozhat.

Hangteljesítmény, • A hangteljesítmény. hangintenzitás • • A hangteljesítmény fizikai mérése. A hangnyomás. Az emberi fül dinamikatartománya. A hallás- és fájdalomküszöb. A hangnyomás mérése. A decibel skála. A decibel-skála használata. Abszolút és relatív nyomáskülönbségek.

A hang teljesítménye • • A hang teljesítménye fizikailag mérhető. Néhány hangszer ill. együttes fizikai teljesítménye

A decibel skála 1. • A decibel (d. B) két mennyiség arányának mértéke, amit széles körben használnak az akusztika, a fizika és az elektronika területén. Eredetileg teljesítmény és intenzitás arányként használták, de mára általánosan elterjedt használata a mérnöki gyakorlatban. A decibel széles körben használatos a hang erősségének (intenzitásának) mérésére. A decibel egy “dimenzió nélküli mértékegység”, mint például a százalék. Nagyon jól használható, mivel még nagyon nagy és kis arányok esetében is jól használhatóan kis számot ad eredményül (illeszkedik a tudományos jelölések közé). Alkalmazásához szükséges a logaritmus használata. • A bel (rövidítése: B) az egyik leggyakrabban használt egység a telekommunikációban, az elektronikában és az akusztikában. A Bell Telephone Laboratory mérnökei "fejlesztették ki", a szabványos telefonkábel 1 mérföld (1, 6 km) hosszú darabja okozta hangerősség csökkenés mértékének meghatározásához. Eredetileg transmission unit vagy TU (átviteli egység illetve ÁE) volt a neve, de 1923 -ban vagy 1924 -ben, a laboratórium alapítójának tiszteletére (Alexander Graham Bell) átnevezték a ma ismert névre. • A bel, mint egység, túl nagynak bizonyult a napi használatban, ezért a decibel (d. B), ami 0, 1 Bel (B), terjedt el a mindennapi gyakorlatban. A bel használatos még a zaj teljesítmény szintek mérésénél.

A decibel skála 2. A d. B-ben történő számítás feltétele, hogy meghatározzunk egy adott d. B értékhez rendelt teljesítmény szintet. Az emberi hallásra vonatkoztatott méréseknél (hallásvizsgálat, berendezések zajszintje stb. ) a hallásküszöböt tekintik 0 d. B-nek, így a hallható hang teljesítményét a 0 -130 d. B tartományban adják meg. A hangtechnikában általában a maximális (100 %-os) jelszintet tekintik 0 d. B-nek, így az itt szereplő értékek a negatív tartományban jelennek meg (a hangfelvételek jel/zaj viszonyát - a rögzíthető leghangosabb és a még hallható leghalkabb hang közötti dinamikatartományt - jellemzően a 0 és -n d. B közötti tartományban adják meg. ) A decibel-skála szerinti műveletek természetesen szokatlanok, de nagymértékben megfelelnek az akusztikai tapasztalatoknak. Így például két azonos hangerejű hang egyszerre megszólalva nem eredményez kétszer olyan hangos érzetet, ehhez körülbelül tízszeres növekedésre van szükség. 60 d. B+60 d. B = 63 d. B, azaz 1, 000(=106) + 1, 000(=106) = 2, 000(=106. 3)

A decibel skála 3.

A hang terjedése ➡ A hang terjedési sebessége. ➡ A hangsebesség és a levegő hőmérséklete • Hangterjedés és energiaveszteség. • A közvetítő közeg ellenállásának zenei következményei. • A hang keletkezésének és elhalásának fizikai okai. ➡ A Doppler-effektus. • A visszavert hangok. • A visszhang. • Jellemző visszhangok termekben. • A hang iránya. • Az irányhallás. • A sztereofónia. • Sztereo rendszerek.

A hang terjedési sebessége A hangsebesség c (a latin celeritas, sebesség szóból) változik attól függően, hogy milyen közegben terjednek a hanghullámok. A c hangsebességet nem szabad összetéveszteni a részecskék v sebességével, ez a részecskék egyedi sebessége a hang terjedése folyamán. Köznapi nyelvben a fogalom a hang sebességét jelenti a levegőben. A sebesség változik a légköri viszonyoktól függően, a legfontosabb tényező a hőmérséklet. A légnedvesség igen csekély mértékben befolyásolja a hangsebességet, de a légnyomástól nem függ (l. az egyenletet alább). A hang lassabban terjed nagy magasságban elsősorban a hőmérséklet változása miatt. Közelítő értéket az alábbi képlet ad (méter másodpercenként): ahol t a hőmérséklet C°-ban,

A hang terjedése A hangterjedési sebessége függ a levegő hőmérsékletétől. A melegebb levegőben (magasabb légrétegek) gyorsabban, a hidegebben lassabban terjed a hang.

Hangterjedés és energiaveszteség A hang energiája a hangforrástól számított távolság arányában négyzetesen csökken

A Doppler-effektus Mozgó hangforrás esetén a hangmagasság (a hanghullám terjedési sebessége) és a hangforrás sebessége össze-adódnak. Eredményeképpen a közeledő hang egyre magasabb, a távolodó egyre mélyebb.

Az emberi hallás ➡ A hallás szervei ➡ A hallás élettani sajátosságai

A hallás szervei ➡ A fül felépítése. ➡ A külső fül. ➡ A fülkagylók szerepe a hallásban. ➡ A hallójárat. ➡ A középfül. ➡ A dobhártya. ➡ A hallócsontok. ➡ A belső fül. ➡ A körkörös ívjáratok. ➡ A csiga felépítése és szerepe. ➡ A hallás elmélete.

A fül felépítése A fül három részből áll: külső, középső és belső fül. A külső hallójáratba a hang a fülkagylón keresztül jut be, a hang feldolgozásában már a fülkagyló is részt vesz. A két fül közötti távolság nem csupán az irányok észlelésében játszik szerepet; a fülkagylók formája, a fej árnyékoló hatása, a fülek közötti távolságból adódó fáziskülönbségek mind befolyásolják a fülünkbe jutó hangot. A kb. 3 cm hosszú külső hallójáratot a dobhártya zárja le. A dobhártyához a középfül felől kapcsolódó hallócsontok kalapács, üllő, kengyel közvetítik a hangot a belső fül ovális ablakához. Mivel a dobhártya felülete lényegesen nagyobb, mint az ovális ablaké, az így átadott rezgések nyomása megnövekszik kb. 20 -szorosára. A középfül elsősorban erősítést végez, de hirtelen hangnyomás-növekedés esetén egyfajta védő mechanizmust is működtet: megfeszíti a dobhártyát és elhúzza az ovális ablaktól a kengyelt. A fül védelme lényegesen gyengébb, mint pl. a szemé, mivel a hanghatásoktól huzamosan nem tudjuk a belső fület elszigetelni, a folyamatosan nagy zajszinttel járó foglalkozás elkerülhetetlenül halláskárosodáshoz vezet. Mivel a hallószervek számára a fülre közvetlenül ható rezgések jelentenek veszélyt, a halláskárosodáshoz nem szükséges nagy fizikai teljesítmény. Ipari üzemek vagy pl. légsűrítő által okozott zajszintet (95 -100 d. B) jelentősen meghaladhat egyszerű fülhallgató.

A külső fül A külső hallójárat nyílását a fülkagyló veszi körül. A külső hallójárat részben porcos, részben csontos cső, amely a hangtér rezgéseit a dobhártya felé vezeti. A hallójárat zárt csövű rezonátorként viselkedik a 2 -5 k. Hz -es tartományban. A külső fül előerősítőként működik, ezzel is fokozva a hallás érzékenységét. A hangenergia a hangforrásból egyenletesen terjed szét. Energiája négyzetesen csökken. Adott energiaszint mellett egy szélesebb, nagyobb fül több hangenergiát fog be.

A középfül 1. A középfül anatómiai részei a dobüreg, a csecsnyúlvány és a fülkürt. A dobüreget a dobhártya zárja el a külső hallójárattól. Három csontocska található benne: a kalapács, az üllő és a kengyel. Belső falában két nyílás van a belső fül felé: az ovális és a kerek ablak. Az előbbit a kengyel talpa, az utóbbit egy hártya zárja el. A dobüreg az Eustach-kürtön át közlekedik az orrgaratüreggel, illetve a külső levegővel. Az Eustach-kürt a dobüreget köti össze az orrgarattal. Általában zárva van, kinyílik nyeléskor, ásításkor, vagy ha előre hajtjuk a fejünket. A középfülben a nyálkahártyák elnyelik az oxigént és a nitrogént, ezért csökken a nyomás. Ezt a nyomáscsökkenést egyenlíti ki az Eustach-kürt. Hanginger hatására a dobüregi izmok összehúzódnak, s a hangintenzitással arányosan megfeszülnek, ezzel csökkentik a hangátvitelt, és védik a belső fület a túl erős ráhatásoktól.

A középfül 2. A hallócsontok A kalapács, az üllő és a kengyel alkotja a hallócsontláncot, hosszú nyúlványa (nyele) a dobhártyába van beágyazva, feje szorosan csatlakozik az üllőhöz, az üllő pedig lazán ízesül a kengyellel. A kengyel talpa az ovális ablak nyílásába ágyazódik. A hallócsontok átveszik és a belső fülbe továbbítják a dobhártyával felfogott rezgéseket. A kengyel a hang frekvenciájának megfelelően ide-oda mozgatja a csigában lévő folyadékot, s kényszerrezgésekre készteti az alaphártyát.

A belső fül 1. A belső fület a csontos labirintus alkotja, ami egy csontfallal körülvett bonyolult üregrendszer. Részei: a) a három félkörös ívjárat, b) a csiga és c) a tornác, más néven csarnok. A hangmagasságok észlelése a lényegesen bonyolultabb belső fülben történik. A belső fül a hallásérzékelés mellett az egyensúlyérzékelés feladatát is ellátja, az egyensúlyt érzékelő három félkörös ívjárat össze van kapcsolva a hallásérzékelés legfontosabb szervével, a csigával. A csiga megközelítően logaritmikus spirálhoz hasonló görbületű szerv, hossza kb. 35 mm. Az ovális ablakon át jutó hangenergia a csigát kitöltő folyadékban terjed tovább. A csiga két részre van osztva, a hanghullámok a fölső csarnoki csatornán végig futva a csigalyukon át az alsó dobűri csatornába jutnak, innen visszafelé haladnak az ún. kerek ablakig. A kerek ablak nyomáskiegyenlítést végez, ezzel megakadályozza, hogy a csigában állóhullámok alakuljanak ki. A csarnoki és a dobűri csatornát az alaphártya választja ketté. Az alaphártyán a membrana basilaris helyezkedik el a Corti-féle szerv, amely szőrsejtjeivel a tulajdonképpeni hangmagasság-felismerést végzi.

A belső fül 2.

Az emberi fül érzékenysége

A fül védelmi rendszere

Hogyan erősít a fül? A külső hallójárat üregrezonátorként is funkcionál: a beérkező hang intenzitását kb. 10 -12 d. B-lel növeli, saját frekvenciájának megfelelően a legjelentékenyebben a 3000 Hz körüli tartományban erősít. A középfülben is jelentősen felerősödik a hang, méghozzá a rezgés amplitúdójának növekedése nélkül. Ez egyfelől annak köszönhető, hogy a hallócsontok az egykarú emelő elvének megfelelően helyezkednek el: a kalapács ütőereje a háromszorosára nő, mire a rezgés eléri a kengyelt. Másfelől, jelentős jelerősítő hatása van a dobhártya (kb. 55 cm 2) és a kengyel talpához illeszkedő, a belső fülbe vezető ovális ablak (kb. 0, 03 cm 2) közötti méretkülönbségnek. Összességében a hallócsontok rendszere a dobhártyától az ovális ablakig mintegy 22 szeres nyomásfokozódást hoz létre, a rezgés amplitúdójának a csökkenése mellett. Ugyanakkor középfül is egyfajta sáváteresztő szűrőként viselkedik, hiszen az intenzitásnövekedés különböző frekvenciákon nem azonos. Az erősítés csak az 1000 Hz körüli tartományban éri el a 33 d. B-t, más frekvenciákon kisebb mértékű. Erősítésre azért van szükség, mert a hang csak nagy energiaveszteség árán alakítható folyadékhullámmá (a veszteség mintegy 30 d. B lenne).

A hangosság A hang fizikai teljesítménye (hangintenzitás) és az általa okozott hangerősségérzet (hangosság) közötti kapcsolat nem lineáris összefüggés. A változó hangerő által keltett hangosságérzet több szempontból is egyedi tulajdonságokat mutatnak. A hangosság érzékelése szubjektív, így az erre vonatkozó megállapításaink is csak pszicho-akusztikai tesztek segítségével tehetők meg.

A phon-skála 1. Mivel a hangosságérzet meghatározásában a fül kevésbé pontos, a hangosság mérésére csak a legutóbbi időkben találtak elfogadható megoldást. A kiindulást az ún. phon-skála adta, amelyik a hangosság-érzet frekvenciafüggését hivatott korrigálni. A phon-skála lényege annak megállapítása, hogy tetszőleges frekvenciájú hangot milyen fizikai intenzitás mellett hall az ember ugyanolyan hangosnak, mint a viszonyításul szolgáló 1000 Hz-es hangot, azaz hány d. B intenzitás növekedésre vagy csökkenésre van szükség, hogy a tetszőleges f frekvenciájú hangot ugyanolyan hangosnak halljuk. Az egyenlő hangosság szintek görbéit phon-görbék valójában nemcsak minden dinamikaértékhez, hanem a hallgatás szabadtéri, fejhallgatós stb. különböző módjaihoz is meg kellett állapítani.

A phon-skála 2. Azonos erősségűnek hallott hangok görbéi. A mély hangokat (100 Hz alatt) csak akkor halljuk ugyanolyan erősnek, ha lényegesen hangosabbak. Halkabb hangok esetében ez a különbség még nagyobb. 1000 Hz-en a 100 d. B intenzitású hang 100 phon erősségű hangosságérzetet kelt. Ugyanekkora hangosságot 2000 Hz-en kb. 10 d. B-lel gyengébb, 50 Hz-en kb 10 d. B-lel erősebb hang idéz elő. 1000 Hz-en a 10 d. B intenzitású hang 10 phon erősségű hangosságérzetet kelt. Ugyanekkora hangosságot 2000 Hz-en kb. 7 -8 d. B-lel gyengébb, 50 Hz-en viszont kb 50 d. B-lel (!) erősebb hang idéz elő.

Egyenlő hangosságszintek Azonos hangosságérzethez tartozó tényleges hangintenzitások. A frekvencia függvényében változik az azonos hangosságérzet eléréséhez szükséges fizikai teljesítmény. Ugyanakkor az egyes hangosságszintekhez tartozó ingadozások sem azonosak: a halkabb hangok dinamikai kiegyenlítéséhez nagyobb teljesítmény-különbség kell a mély illetve a magas regiszterben.

A hangmagasság észlelésének kérdései ➡ A hangmagasság érzékelésének változásai a hangtartományban. ➡ A relatív különbségi küszöb. ➡ A hangmagasság érzékelése és az időtartam. ➡ A hangmagasság érzékelése és a dinamika. ➡ A hangmagasság érzékelése és a hangszín.

A hangmagasság érzékelésének változásai a hangtartományban. Az emberi fül által hallható hangok tartománya 20 -20 000 Hz közé esik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az említett területet a fül egyenletesen fogja át. Az öregedés előre-haladtával a hallás - elsősorban a magas hangok észlelése - érezhetően romlik. A hallás-károsodások is erősen frekvenciafüggők, azaz a hallás romlása nem azonos valamennyi frekvencia-tartományban. Szélsőséges esetben a halláskárosodás egészen szűk területre is korlátozódhat. kísérleti állatokat például süketté lehet tenni bizonyos frekvenciára, miközben más frekvenciákat az állat továbbra is zavartalanul hall. A hangmagasság észlelése azonban nem csak az életkortól függ, hanem az egészséges fül esetében is a frekvencia függvényében változik. A fül felbontóképessége ugyanis nem azonos a teljes hangtartományban. A legfinomabb felbontás esetén 1000 Hz körül a fül már 2 -3 ezrelékes változást is érzékel, ez a kromatikus félhangnak (5. 95%) csak töredéke. A magasabb vagy mélyebb hangok felé haladva azonban a fül felbontó képessége erősen csökken és a hallástartomány szélei felé már a frekvenciaarányokat azaz a hangközöket sem képes valódi értékük szerint felismerni.

A relatív különbségi küszöb • A frekvenciák közötti különbséget (a hangmagasság változásait) nem észleljük egyenletesen a teljes hangtartományban. Az egyes frekvenciák megkülönböztethetőségének az aránya (a relatív különbségi küszöb) az 1 k. Hz körüli tartományban a legkisebb, és a magas ill. a mély hangok felé haladva egyre nő. • A frekvencia megkülönböztetése a hang dinamikájától is függ, hangosabb hangok hangmagasság-különbségeit könnyebben érzékeljük. A relatív különbségi küszöb 40 d. B alatt (kb. a pp dinamikája) jelentősen megnő.

A hangmagasság érzékelése és az időtartam A hangmagasság észlelése a hang hosszától is függ. Igen rövid hangok (8 -25 msec) esetében a fül már nem képes “beazonosítani” az adott frekvenciát. 1 k. Hz/1000 msec 1 k. Hz/100 msec 1 k. Hz/10 msec Mélyebb hangok esetén a rövid hangok észlelése nehezebb (a hang időtartama alatt sokkal kevesebb rezgést észlelünk) 125 Hz/1000 msec 125 Hz/100 msec 125 Hz/10 msec

A hangmagasság érzékelése és a dinamika A frekvencia megkülönböztetése a hang dinamikájától is függ, hangosabb hangok hangmagasság-különbségeit könnyebben érzékeljük. A relatív különbségi küszöb 40 d. B alatt (kb. a pp dinamikája) jelentősen megnő.

A hangmagasság érzékelése és a hangszín A hangmagasság érzékelése függ az adott hang színétől is. Felhangokban nagyon szegény vagy nagyon gazdag hangok esetében nehezebb a hangmagasság észlelése. Ideális esetben ugyanis a harmonikusok erősítik az alaphang érzetét. A túl “színes” hangok esetében a közbülső felhangok el is fedhetik az alaphangot (ez a helyzet pl. a vonósok sul ponticello játékmódjának az esetében)

A hangosság észlelése 1. A kétszeres erősségű hang nem okoz kétszeres hangerősséget

A hangosság észlelése 2. Ha A, B, C, D hangok egyenként egyformán erősek, a C+D kombináció erősebbnek hallatszik mint az A+B, mivel nem ugyanazt a területet ingerlik a belső fülben.

A hangosság észlelése 3. Az unisono hang ereje gyengébb, mint az oktávban kettőzött (sokszorozott) hang. (Alban Berg: Wozzeck, III. felvonás)

A hangosság észlelése 4. A hangosság érzetének váltakozása a frekvencia és a dinamika függvényében.

A phon-skála magyarázata

A zenei hallás sajátosságai. • A hangmagasság érzékelésének esetei. ➡ Relatív hallás, abszolút hallás. • A fül analitikus képességei. ➡ A különbségi hang

Abszolut hallás Sajátos formája a zenei hallásnak az ún. abszolut hallás. Bár a magyarázata mindmáig nem kielégítő, a jelenség általánosan ismert: egyes emberek nagy biztonsággal megtudják határozni egy hang abszolut hangmagasságát. Az abszolut hallás általában született adottságként jelentkezik, de a tapasztalatok szerint nagymértékben képezhető: feltehetően a zenei ingerekre való emlékezésnek is szerepe van a létrejöttében. Mivel az azonos hangmagasságok mindig azonos idegpályákat ingerelnek, érthető, ha ezek az ingerek fixálódnak egyes érzékenyebb hallószervvel bíró személyekben. Az abszolut hallással nem rendelkező hallgató számára is közvetlen zenei élményt nyújt az azonos idegpályák ingerlése. Ez a magyarázata a meditációra késztető zenék hangsúlyozott monotóniájának (a gregorián lectio-i, a buddhista zene recitáló hosszadalmas felsorolásai stb. ) Az abszolút hangmagassághoz kapcsolódó zenei élmény az egyes hangnemek éthosz-a azaz a hangnemeknek tulajdonított kifejezőkészség is, amely főleg a XIX. század zenéjében és zenemagyarázatában játszott szerepet.

Relativ hallás A hangmagasságok észlelése a frekvencia arányainak agyi feldolgozása révén történik, így a zenei hallás is elsősorban a hangmagasságok összehasonlítására épít. A hangközarányokat a hallószervek felépítése következtében minden ember hasonlóan hallja, de azok felismerése és beazonosítása már tanulási folyamat eredménye. Zeneileg képzetlen emberek a kvint hangközt is gyakran egyetlen hangnak érzékelik, miközben kiművelt hallású muzsikusok egy nagyzenekarból is kihallják az oda nem illő hangot. A zenetörténet során a hangközök megkülönböztetési képessége állandóan finomodott. A nyugat európai zene korábbi nyolcfokúsága [A-H] tizenkétfokúvá vált, majd a XX. században a negyedhangok használata is megjelent. Egyes ázsiai zenei magaskultúrák az európai praxisnál lényegesen finomabb hangmagasság-különbségeket is képesek biztosan kezelni.

A különbségi hang A fül és a hallórendszer aktív szerepének a következménye az ún. különbségi hang. A különbségi hangot először Giuseppe TARTINI (1692 -1770) írta le: a jelenség lényege, hogy a fül két frekvencia együttes hangzása esetén azok különbségét is hallja, azaz f 1+f 2=f 1+f 2+(f 2 -f 1) A különbségi hang elsősorban az akusztikusan tiszta helyzetekben figyelhető meg; tiszta nagyterc mi-do (5: 4) megszólalásakor halljuk az alaphang két oktávval mélyebb hangját is (5 -4=1), vagy so-mi kisterc (6: 5) esetén ugyanezt az alaphangot. A különbségi hang fizikailag nem létező virtuális hang, szerepe azonban a napi zene gyakorlatban általános. A különbségi hang segítségével szólaltatnak meg orgonákon olyan mély hangokat, amelyekhez tartozó síp már túlságosan hosszú lenne. A különbségi hang akkor is létrejön, ha a hallgató a ténylegesen hangzó hangmagasságot egyébként már nem hallja. Olyan személy, aki a 6 és 7 k. Hz-es hangokat már nem képes meghallani, együttes megszólalásukkor hallja az 1 k. Hzes virtuális hangot. A kombinációs hangok másik fajtája az összeghang, azaz a két megszólaló frekvencia összege. Az összeghang fizikailag is megjelenik elsősorban a hangerősítő berendezések intermodulációs torzításaiként; az ebből eredő hanghatások az elektronikus zenében kerülnek alkalmazásra.

Az emberi hang

A hangképző szervek

A gége • A gége, amely a légutakba iktatottan, a nyelvcsont és a légcső között helyezkedik el, a hangképzés szerve. A gége porcokból, az azokat összekötő izületekből és izmokból felépülő szerkezet. Átlagosan mintegy 11 cm hosszú és 2, 5 cm az átmérője. A gégét felépítő fontosabb porcok: - gégefedő: nyeléskor hátrahajlásával a gége bemenetét fedőszerűen zárja; - pajzsporc: pajzs módjára fogja körül és védi a gége üregét. Lemezei elöl szögletben találkoznak, ezt nevezik ádámcsutkának. - gyűrűporc: a légcső legfelső porcos szakaszához csatlakozik, a gégefő alapját képezi; - kannaporcok: páros szervek, alakjuk egy háromoldalú gúlához hasonlít, alapjuk egyik kiszögelésén végződnek a hangszalagok. A kannaporcok függőleges tengelyük körül el tudnak fordulni, valamint a gyűrűporcon egymáshoz közelítve, illetve egymástól távolodva is mozognak. A porcokat izületek, szalagok és gazdag izomzat tartja össze. A gégeizmoknak 2 csoportját különböztetik meg: a külső és a belső izmokat. A gége külső izmai magának a gégefőnek az emelkedését és süllyedését szabályozzák. A gége a légcsővel és a nyelvcsonttal együtt függőlegesen elmozdulhat. A gége pl. csukláskor kb. 3 cm-t emelkedik nyugalmi helyzetéhez képest, míg ásításkor kb. ugyanennyit süllyed. A gégefőnek mint egésznek a mozgása csak közvetve befolyásolja a beszédhangok minőségét. Megfigyelhető például, hogy a gége emelkedik, ha a hang magassága emelkedik, a hang mélyülése viszont a gége süllyedésével jár együtt. A gége vízszintes mozgása megváltoztatja a garat alakját és térfogatát, s ezzel befolyásolja a hangszínt. • •

A hangszalagok • A hangszalagok a pajzs-, a gyűrűporc és a kannaporcok között kifeszülő rugalmas lemez felső, szabad végei. A belső gégeizmok működése teszi lehetővé a hangszalagok feszítését, illetve ellazítását és a hangszalagok közötti rés, a hangrés tágítását, illetve szűkítését, s ezáltal a hangkeltést. A hangrés nagysága szabja meg, hogy a gégefőben keltődik-e hang. Ha a hangszalagok közötti távolság viszonylag nagy, a levegőáram módosulás nélkül jut át a hangrésen. A gégefő ugyanakkor alkalmas mind zörejek, mind az akusztikai értelemben vett zenei hang, az úgynevezett zönge létrehozására is. •

A hangszalagok működése A hangszalagok működésének jellemzésekor a következő tipikus hangszalag-állásokat különböztetjük meg: Tág légző állás: tág légző állásban, azaz teljesen nyitott állapotban a hangszalagok a gége falához simulnak, közöttük 40 -45 fokos tág rés van, amelyen a levegő akadálytalanul, s Ìgy hangkeltés nélkül áramlik át. Ezt az állást veszi fel a gégefő a beszéd közbeni belégzéskor. Fúvó állás: fúvó vagy szűk légző állásban a hangszalagok kb. 30 fokos szöget zárnak be. Nyugalmi állapotban történő légzéskor és zöngétlen mássalhangzók képzésekor jellemző. A hangrésen átáramló levegő gyakorlatilag nem kelt hangot, illetve nagy áramlási sebesség esetén alig hallható zörej képződik. H-állás: a hangszalagok kb. 10 fokos szöget zárnak be. A szűk résen átáramló levegőben légörvények keletkeznek, amelyek a hangszalagok széleihez súrlódnak. Így képezzük a magyar hangrendszerben is megtalálható réshang, a h egyik változatát. Suttogó állás: a kannaporcok alsó-belső sarkai egymástól eltávolodnak, a hangszalagok ugyanakkor lazán zárnak. Ily módon hangrés a lehetséges maximális területének kb. 25 százalékra szűkül. Ezen a nyÌláson keresztül átpréselődő levegő kelti a jellegzetes suttogó hangot. Zárállás: mind a kannaporcok, mind a hangszalagok feszesen zárnak, következésképpen a tüdőből áramló levegő feltorlódik, felpattintja a hangszalagokat, és kiáramlik a keletkezett nyÌláson. Az eredmény igen halk kattanásszerű hang, a gégezárhang. Zönge állás: a zöngeképzés egy periódusa alatt a következő folyamat játszódik le: a hangrés teljesen zárt állásban van, ezért a gégefő alatt feltorlódik a levegő, megnő a szubglottális nyomás. Egy ponton túl a gége belső izmai már nem képesek fenntartani a zárat, a túlnyomás szétfeszíti a hangszalagokat, a felgyülemlett levegő nagy sebességgel kiáramlik. Az aerodinamikában Bernoulli-effektus néven ismert törvényszerűség következtében a hangrésnél ekkor a nyomás hirtelen lecsökken, ami mintegy befelé szívja a hangszalagokat. Az aerodinamikai hatás és a gégeizmok munkájának együttes hatására a hangrés újra zárt állásba kerül. Ez a ciklikus szabályos időközönként ismétlődik. A hangrésen ily módon átáramló levegőben nyomás-ingadozás lép fel, ún. zönge keletkezik.

A lélegzés • Az énekhangok létrehozásához levegőáramra van szükség; a levegő mennyisége, nyomása határozza meg a beszédfolyam adott szakaszának időtartamát és hangosságát. • A légzőrendszer három részből áll. • 1. Maga tüdő, amely a mellüregben helyezkedik el. A mellüreget elölről a bordák, hátulról a gerincoszlop, alulról pedig a rekeszizom határolja. A tüdő elsődleges élettani szerepe az oxigén-széndioxid gázcsere, a test sejtjeinek oxigénnel való ellátása. 2. A légutak rendszere, az az elágazó csőrendszer, amely a levegőt levezeti a tüdőbe. A belélegzett levegő a következő útvonalon jut a tüdő léghólyagocskáiba: orrüreg és/vagy szájüreg - garat - gége - légcső - hörgők. 3. Egy pumpáló-szivattyúzó gépezet, a rekeszizom és a bordaközti izomzat, amelyek fújtatóként működnek: beszívják a levegőt a tüdőbe és kiszorítják onnan. Aszerint, hogy a be- és kilégzett levegő milyen célt szolgál (és milyen az egészségi állapotunk) a légzés jellemzői - ritmusa, a belégzett levegő mennyisége - eltérő. Nyugalmi állapotban úgynevezett élettani légzésről vagy más néven némalégzésről beszélünk. A normál, nyugodt légzés orron át történik. A be- és kilégzés időtartama kb. azonos, majd rövid szünetet tartunk. A belégzés : kilégzés : szünet aránya 1 : 0, 5. A légzés szaporasága átlagosan 12 -14 légvétel percenként (bár ez életkoronként és személyenként is változik), tehát egy légzési ciklus 2, 1 -2, 5 másodpercig tart. Ilyenkor a tüdő jóval a maximális teljesítőképessége (vitálkapacitás) alatt dolgozik. Minden belégzéssel mintegy 0, 5 liter levegő jut a tüdőbe (ez az átlagos vitálkapacitásnak (ami 3, 5 - 5 liter) kb. a 10 -15 százaléka). • •

Az emberi beszéd hangjait különböző szempontok szerint osztályozhatjuk. Akusztikai szempontból a hangzók spektrális tulajdonságait, időbeli lefolyásukat osztályozzuk. Ezeket befolyásolja • hang képzési helye • a hangszalagok helyzete • a levegőáram változása vagy változatlansága

A magyar beszédhangok

Zenei hangforrások 1. • A nyugateurópai zeneművészet elsősorban a világosan megkülönböztethető hangmagasságokat előállítani képes hangszereket részesítette előnyben. • A hangszerekkel szemben támasztott elvárások: - egyértelmű hangmagasságérzet - egymással jól keveredő hangszínek

Zenei hangforrások 2. • • A hangmagassággal szemben elvárt követelmények: - egyenletes, stabil hangmagasság (periódikus rezgések) - változtatható hangmagasság A hangszínnel szemben támasztott követelmények: - egyéni, változatos hangszín - a többi hangszerrel jól vegyülő hangszín

A hangszerek felosztása • aerophon hangszerek • chordophon hangszerek (fúvós hangszerek, a hangot rezgő légoszlop állítja elő) (húros hangszerek, a hangot rezgő húr állítja elő. A húrt különböző módon szólaltatják meg: pengetés, vonó, billentyű) • membranophon hangszerek • idiophon hangszerek • electrophon hangszerek (a hangot rezgő membrán állítja elő) (a hangot maga a hangszer testje állítja elő) (a hangot elektromos rezgőkör, elektronikusan vezérelt áramkör stb. állítja elő, a hangot hangszóró szólaltatja meg)

A zenekar hangszerei A klasszikus zenei gyakorlat elsősorban aerophon (fúvós) és chordophon (vonós) hangszereket használ. A fúvós hangszerek szokásos felosztása követi a hangszerek hagyományos anyagát (fa- ill. rézfúvósok), jóllehet ma már számos fafúvós hangszer is fémötvözetekből - vagy akár műanyagból -készül. A legtöbb hangszer voltaképpen azonos építési elven kialakított hangszercsaládot jelent: tekintettel arra, hogy a hangszerek hangterjedelme egyetlen méret esetében igen korlátozott, szinte valamennyi hangszer rendelkezik különböző magas ill. mély változatokkal.

Ajaksípok A síptestben mint rezonátorban létrejövő állóhullámhossza arányos a síptest hosszúságával, vagyis minél hosszabb a síp, annál mélyebb a hang. Nyitott ajaksíp esetén az alaphang félhulláma, fedett síp esetén negyedhulláma jön létre a rezonátorban, vagyis a fedett síp azonos méretek mellett kb. egy oktávval mélyebben szól, mint a nyitott. A kónikus és félfedett sípok hangmagassága e két véglet között van. Bőség és hangjelleg A síp bősége, tehát a hosszúságához viszonyított szélessége nagy mértékben meghatározza a hangzását. A bő sípoknak erős alaphangjuk és viszonylag gyengébb felhangjaik vannak, kerekebben, lágyabban, fuvolaszerűen szólnak. A szűk sípok ezzel szemben felhangokban gazdagabbak, az alaphang viszont gyengébben szólal meg. Hangjukat a vonósokhoz szokták hasonlítani. A principálok képviselik a bő és szűk méretű sípok között a középutat. Fontos megjegyezni, hogy egy regiszteren belül a sípok átmérője nincs állandó arányban a hosszúsággal, a magasabb hangú, rövidebb sípok általában viszonylag tömzsibbek, mint a mélyebb, tehát hosszabb sípok. Az ajak szélessége Az ajaksíp hangját, ahogy a neve is mutatja, a szájnyílása fölötti éles ajak hozza létre, az áramló levegő ezen törik meg, itt keletkeznek azok a légörvények, peremhangok, amiket azután a síptest felerősít. Az ajakszélességet az ajak szélességének és a síp kerületének hányadosával fejezik ki. A 2/7 -es, 1/4 -es ajkak szélesnek, az 1/5 -ös, 1/6 -os ajkak keskenynek számítanak. Két egyenlő átmérőjű síp közül az 1/5 -ös ajkú azonos hangszínnél halkabban szól, mint az 1/4 es. Azonos hangerősségnél viszont felhangdúsabban, élesebben szól, vonósjellegűbb. A felvágás magassága A felvágás a felső és alsó ajak közötti távolság, illetve ennek aránya az ajak szélességéhez. A magas felvágású síp fénytelenebbül, tompábban szól, mint az alacsony felvágású. A sípok akkor szólnak a legszebben, ha a számukra optimális szélmennyiséget és az ennek megfelelő felvágási magasságot nem lépik túl.

Nyelvsípok A nyelv méretei A nyelvsíp hangját egyik végén rögzített vékony fémlemezke, a nyelv rezgése hozza létre. A nyelv rezgésszáma függ a hosszúságától és a vastagságától. Minél hosszabb a nyelv szabadon rezgő része, annál mélyebb a hang, a hangoláshoz használt hangolókampó mozgatásával ez módosítható. Azonos nyelvhosszúság mellett a vékonyabb nyelv mélyebb hangot eredményez. Azonos hangmagasság esetén a vékonyabb nyelv felhangokban gazdagabb hangot ad. A rezonátor méretei A nyelvsípok hangja az ajaksípokéhoz hasonlóan rezonátorral felerősíthető, de fontos különbség, hogy a rezonátor ebben az esetben mindig egyik végén (a sípnál) zárt csőként viselkedik. Helyes méretezés esetén ezért a cilindrikus rezonátorok hosszúsága a fedett ajaksípokénak felel meg (pl. Krummhorn). A tölcsér alakú rezonátorok hossza viszont nagyjából megfelel a kónikus nyitott ajaksípokénak (pl. Trompete). Léteznek rövidített tölcsérű nyelvsípok is, ezek hangja halkabb, de felhangdúsabb (pl. Regal). Az ajaksípokkal szemben, ahol a hangmagasságot a rezonátor sajátfrekvenciája határozza meg, a nyelvsípok rezgő nyelvének tömege jóval nagyobb, mint a rezonáló levegőoszlopé, így az „erősebb jogán” a nyelv rugalmasságából eredő sajátrezgés dönti el a síp hangmagasságát, a rezonátortól szinte függetlenül.

A fuvola • • A fuvola (flauto, Flute) eredetileg fából készült ajaksíp. Hangterjedelme c’ - c’’’’ ahol Váltóhangszerei az egy oktávval magasabban szóló piccolo [c’’ c’’’’’], ill. modern zenekarokban a kvarttal mélyebb altfuvola

Az oboa (francia hautbois = 'erős hangú fa') a nádnyelves hangszerek családjába tartozik, kettős nádsíppal megszólaltatott fúvós hangszer. Kónikus, tehát kúpos furatú, fából készült, billentyűzettel ellátott hangszer. A szimfonikus zenekarban leggyakoribb váltóhangszere a kvinttel mélyebben megszólaló angolkürt (corno inglese)

A klarinét nádnyelves, egynyelvű nádsíppal működő fúvós hangszer. A szimfonikus és fúvós zenekarok, a fúvósötös, a dzsessz, klezmer és cigányzenei együttesek fontos hangszere. Hangterjedelme az összes fúvós hangszer között a legnagyobb, közel négy oktáv. Az, hogy a hangszer egyik végén zárt hengeres csőként viselkedik, azt eredményezi, hogy a klarinét kvintelő hangszer. Ez azt jelenti, hogy hangspektruma csak a páratlan rendszámú részhangokat tartalmazza, tehát az első megszólaló felhang az alaphangtól nem oktáv, hanem duodecima (oktáv + kvint) távolságra van. Ennek nem csak a hangszín szempontjából van jelentősége, hanem abban is, hogy átfújáskor is ennyivel lesz magasabb a hangja. Ebből következik, hogy egy-egy fekvésben, regiszterben 19 alaphangot kell képezni, ezért a klarinétnak bonyolultabb, összetettebb billentyűzetre van szüksége, mint a fuvolának vagy az oboának. A szimfonikus zenekarban leggyakoribb váltóhangszere az oktávval mélyebben megszólaló basszusklarinét (cl. basso)

A fagott a nádnyelves hangszerek családjába tartozik, kettős nádsíppal működő fúvós hangszer, az oboa hangszercsalád basszus tagjának is tekinthető. Hosszú, kónikus furatú csöve szűk U alakban van megtörve, a nádsíp hajlított fém fúvócsőbe illeszkedik. A szimfonikus zenekarban váltóhangszere az oktávval mélyebben megszólaló kontrafagott.

A kürt a tölcséres fúvókájú, más néven rézfúvós hangszerek családjába tartozik. Köralakban meghajlított, hosszú, vékony csőből és hirtelen kiszélesedő tölcsérből áll. A vadászkürtből alakult ki, a modern kürt szelepekkel van ellátva. A szimfonikus és a fúvószenekarok fontos tagja, a fúvósötösben is szerepet kap

A trombita a tölcséres fúvókájú, más néven rézfúvós hangszerek közül a legmagasabb hangú. Hangfekvése a kürt, a harsona és a tuba fölött van. Tágabb értelemben trombitának nevezünk minden olyan trombitaszerűen megszólaltatott egzotikus vagy népi fúvós hangszert, amelynek furata a trombitáéhoz hasonlóan szűk, túlnyomórészt hengerszerű. A többi tölcséres fúvókájú hangszerhez hasonlóan a trombita elsődleges hangforrása a játékos fúvókához szorított ajkainak rezgése, amely a cső különböző rezonanciáit képes megszólaltatni. A szűk menzúra miatt az alaphang nem képezhető, csak az 1. – 11. (natúrtrombitán 2. – 15. ) felhang. A natúrtrombitán kizárólag a felhangokból áll a hangkészlet, a szelepes trombitán viszont a kromatikus hangok is elérhetők. Az első szelep egy egészhanggal, a második félhanggal, a harmadik kisterccel mélyíti a hangszer alaphangját. Ezek kombinációi teszik lehetővé a felhangsor hangjai közötti űr kitöltését. A trombita transzponáló hangszer, a leggyakoribb B trombita a kottához viszonyítva egy hanggal mélyebben szól.

A harsona vagy pozan, puzón a tölcséres fúvókájú, más néven rézfúvós hangszerek közé tartozik. Hangfekvése a trombita és a tuba között van. Jellegzetes vonása az U alakú mozgatható csőszakasz, a tolócső, amellyel a hangszer csőrezonátorának hosszát, tehát hangmagasságát lehet változtatni A harsona önálló zenei feladatokat legelőször a 18. század operazenéjében kapott, Gluck kezdeményezése nyomán, de a hangversenyzenébe ekkor még csak kivételes pillanatokra kapott bebocsátást. Kezdetben Beethoven is kihagyta a harsonákat szimfonikus műveiből, de végül az 5. szimfónia utolsó tételében olyan döbbenetes hatással szólaltak meg, hogy ettől kezdve biztosított volt a helyük a hangversenytermekben is. A 20. század során némileg módosult a hangszer feladatköre, kevésbé fennkölt, hétköznapibb szerepekben is kipróbálták, sőt, felfedezték a benne rejlő groteszk természetet is, amelyet különleges megfúvási módokkal, vagy a tolócső folyamatos mozgatásával képzett fel- és lekonyuló hangokkal, glissandókkal lehet előcsalogatni. A szórakoztató zene és a dzsessz pedig megmutatta, hogy ez a sokoldalú hangszer a virtuóz, könnyed, improvizatív zenében is tökéletesen megfelel.

Az üstdob a klasszikus zenekar egyetlen ütőhangszere. Hangolható, a klasszikus zenekar általában két üstdobot alkalmaz (olasz neve ezért többesszámú: timpani ), ezek a hangnem tonikai és domináns hangját szólaltatják meg. Modern standard üstdob készlet (4 darab). A hangolást pedálok segítségével végzik, így a hangszer hangmagassága játék közben is változtatható Klasszikus üstdob. A hangszer szélén található csavarok szolgálnak a hangmagasság beállítására.

A húros hangszerek tulajdonságai • A kifeszített húr rezgéseinek az összefüggéseit törvényszerűen először Mersenne (15881648) fogalmazta meg. • Mersenne törvényei szerint a frekvencia (1) fordítva arányos az azonos tulajdonságú húr hosszával, (2) egyenesen arányos a feszítettség négyzetgyökével, (3) fordítva arányos az azonos tulajdonságú húr vastagságával azaz az azonos tulajdonságú hosszabb húr mélyebb, a feszítettebb magasabb, a vastagabb mélyebb hangot eredményez.

A hegedű a vonós hangszerek hegedű-családjának legmagasabb hangolású, méretre legkisebb tagja, 4 db kvint távolságra hangolt húrral. A csoportba tartozik még a mélyhegedű, vagy közismertebb nevén brácsa, a cselló (másnéven gordonka) és a nagybőgő (másként gordon). A legmélyebb húr (ami tulajdonképpen a hegedűn megszólaltatható legmélyebb hang) a kis G, ezt követik az egyvonalas D, egyvonalas A, ill. kétvonalas E húrok. A hegedűkották violinkulcsban (más néven G-kulcs) íródnak. A szimfonikus zenekarban rendszerint két hegedűszólam (Violini I, Violini II) szerepel, ugyancsak két hegedűszólam van a vonósnégyesben.

A brácsa Brácsa (Viola) A hegedűnél valamivel nagyobb méretű, de vele teljesen azonos tartású hangszer a brácsa. Hangolása mélyebb a hegedűnél (c-g-d’-a’). Hangja a mélyebb tartományban erőteljes, középen lágy és könnyen alkalmazkodó, felső hangjainak fojtott színezete van. A zenekarban általában 6 -8 brácsás foglal helyet.

A cselló Gordonka (Cello, Violoncello) A gordonkát a játékos földre támasztva, ülve szólaltatja meg. Húrjai egy oktávval mélyebben szólnak, mint a brácsáé (C-G-d-a). Hangterjedelme igen nagy. Mély hangjai kitűnően betöltik a zenekari alap (a basszus szólam) funkcióját, éneklő, magas hangjai pedig képessé teszik vezető dallamok játszására. Mivel a csellistának bal kezével nem kell tartani hangszerét, szabadon mozoghat a hangszer fogólapján. Egy zenekarban általában 6 -8 cselló szerepel.

A nagybőgő • A nagybőgő a hegedű család többi tagjától eltérően kvart távolságra hangolt húrral rendelkezik. 4 vagy 5 húrja van. Húrjai a kontra E (ez egyébként az elérhető legmélyebb hang), kontra A, nagy D és nagy G. Az 5. húr szubkontra H (vagy kontra C) A kottáját basszuskulcsban írják, úgy, hogy a leírt hangokat egy oktávval lejjebb kell értelmezni. Ennek célja, hogy elkerüljék a túlságosan sok pótvonal használatát. A szabály érvényes a többi használt kulcsra is (tenorkulcs, nagyon ritka esetekben violinkulcs) • •

Az orgona billentyűs aerophon hangszer. Több hangszert egyesít magában, ennek megfelelően hangzásvilága rendkívül gazdag. Kezelése a zongorához hasonló, azzal a különbséggel, hogy az orgonának több, kézzel és lábbal játszható billentyűsora is lehet. Az orgonában elsősorban ajaksípok, kisebb számban nyelvsípok vannak. Az ajaksípok működése, felépítése a furulyához hasonló, de méretük néhány cm-től akár 10 méteresig terjedhet. A nyelvsípokban a légnyomás által megrezegtetett fémnyelvecske van, mint pl. a szájharmonikában. Ehhez tölcsérszerű rezonátor csatlakozik. Az ajaksípok készülhetnek fémből, vagy fából. A fémsípok ón és ólom ötvözetéből, némelyek rézből készülnek. Olcsóbb megoldásként horgany lemezt is felhasználtak/felhasználnak a sípok gyártásához. Legtöbbször hengeres formájúak, de vannak ún. kónikus, felfelé szűkülő sípok is. Ezek hangja nazális jellegű. A fasípok lapokból vannak összeállítva, négyzetes hasáb formájúak. Az ajaksípok lehetnek nyitottak, vagy fedettek, az utóbbiak azonos geometriai méretek mellett egy oktávval mélyebb, és sötétebb tónusú hangot adnak. A fedett fém ajaksípok kupakja lehet zárt, vagy nyitott csőtoldalékkal ellátott, hangszínt módosító cillindrikus (hengeres) rátét, vagy felfelé csúcsosodó alakú, felül lyukas sapka. Ez utóbbiak a félfedett sípok. A kupak függőleges irányú mozdításával hangolható a síp a tervezett hangmagasságra. A fasípokat négyzetes, fel-le csúsztatható és rögzíthető fa hangolódugóval teszik fedetté. A billentyűzeten a nagy C billentyű lenyomásakor nagy C hangot adó síp 8 láb hosszú, ezért a billentyűknek megfelelő regisztert 8 lábas (8') regiszternek nevezzük (loco). Az egy ill. két oktávval mélyebben megszólaló regisztereket 16 ill. 32 lábasnak nevezzük. A 4' egy oktávval, a 2 2/3' egy oktávval és egy kvinttel, a 2' két oktávval magasabb stb. E sípok hangjai a természetes felhangsor alapján keverhetőek, új hangszínek hozhatók így létre. A sípok menzúrája alatt hosszúságuk és átmérőjük arányát értjük. Léteznek bővebb menzúrájú sípok, ezek hangja teltebb, öblösebb, fuvolaszerű; a szűk menzúrájú, hosszúkás formájú sípok hangja élesebb, színesebb, a vonósokhoz hasonlítható. Az egyforma jellegű, formájú, de különböző méretű, azonos hangszínű sípokból álló sípsort regiszternek nevezzük

A zongora billentyűs, polifón húros hangszer. A zongora elődei azok a hangszerek, ahol a húrok billentyű segítségével szólalnak meg, pengetéssel vagy ütéssel. A clavichord kis fémnyelvek, majd a clavicembalo hegyes tollszárak által pengette meg a húrokat. Valószínűleg egy bizonyos pantalon nevű az első hangszer, ahol kalapács ütötte meg a húrt, mindenesetre felülről lefelé. A spinét- és csembalókészítő Bartolomeo Cristofori készítette 1709 -ben az első olyan csembalót, amely hangerőkülönbségek megszólaltatására is képes. Ez az új szerkezet (cembalo con piano e forte = hangos és halk hangú csembaló) a húrokat nem pengetéssel, hanem kalapácsok alulról felfelé való megütésével szólaltatja meg. Ezt a hangszert továbbra is csembalónak hívták, a "pianoforte" elnevezés, melyet jóval később "piano"-ra rövidítettek, csak 1732 -ben jelent meg. A 18. század második felében számos hangszerkészítő kezdett el foglalkozni pianoforte építéssel és folyamatos erőfeszítések folytak a hangzás továbbfejlesztésével kapcsolatban is. Az osztrák hangszerek könnyebb mechanikája - a kalapács a billentyű emelőkarának belső végén helyezkedik el - lágyabb hangzást eredményezett (bécsi mechanika), míg az angol zongorák nehezebb mechanikával - a kalapácsok külön lécen nyugszanak - rendelkeztek (angol mechanika), ami megnövelte a hangerőt, de kevésbé volt érzékeny.

Egyéb billentyűs hangszerek

A modern zenekar ütőhangszerei A XX. század zenekarában a legnagyobb változás az ütőhangszerek terén ment végbe. A klasszikus zenekarban szereplő üstdob mellé a XIX. században elsősorban a kis- és nagydob, cintányér társult. A mai zenekar számos hangolt (marimba, vibrafon, xylorimba, csőharangok, antik tányér) hangszer mellett a dobok legkülönbözőbb típusait (tomtom, bongo, fadob) és fémeket (kolompok, gongok, tamtam) alkalmaz. A korábbihoz képest jelentős változás, hogy a korábban hangolatlannak tartott ütőhangszerek is egyre inkább hangolható készletek formájában jelennek meg, így lassan ez a fajta felosztás értelmetlenné válik. A XX. század során jelent meg a kizárólag ütőhangszerekből álló együttes.

A szimfonikus zenekar hangszerei a partitura sorrendjében: Fafúvósok (legni, fiati) ▪ 1 piccolo (picc. ) ▪ 1 -2 fuvola (fl. ) ▪ 1 -2 oboa (ob. ) ▪ 1 angolkürt (c. i. ) hu. wikipedia. org/wiki/Angolk%C 3%BCrt larinét (cl. ) ▪ 1 basszusklarinét (cl. b. ) ▪ 1 -2 fagott (fg. ) hu. wikipedia. org/w/index. php? title=Basszusklarin%C 3%A 9 t&action=edit 1 kontrafagott (cfg. ) Rézfúvósok (ottoni) ▪ 1 -4 kürt (c. ) hu. wikipedia. org/w/index. php? title=Kontrafagott&acti on=edittrombita (tr. ) ▪ 3 harsona (trb. ) ▪ 1 tuba (tuba, t. ) Ütőhangszerek (percussioni, batteria) ▪ timpani ▪ pergődob ▪ nagydob Vonósok (archi) ▪ 2 hegedű- (kb. 10 fő az első, 8 fő a második hegedű) ▪ 1 brácsa- (kb. 6 fő) ▪ 1 cselló- (kb. 8 fő) ▪ 1 nagybőgőszólam (kb. 5 fő) A zenekar hangszerei A szimfonikus zenekar hangszereit gyakran csak a partitura sorrend és a partitúrában előírt létszámuk szerint jelölik. Pl. a (2. 2, 4. 0. 0, archi) rövidítés 2 fuvola, 2 oboa, 2 klarinét, 2 fagott (= ”kettős fák”) és 4 kürt (+ vonósok) összeállítást jelöl.

A zenekar elhelyezése

A klasszikus zenekar hangszerei 1. • fuvola (flauto, flute), oboa (oboa), klarinét (clarinetto), fagott (fagotto, bassoon), kürt (corno), trombita (tromba), üstdob (timpani), I. hegedű (violino, violin), I. hegedű, brácsa (viola, viola), cselló (violoncello), nagybőgő (contrabasso, Double Bass),

A klasszikus zenekar hangszerei 2. • Mozart: Jupiter-szimfónia flauto, 2 oboe, 2 fagotti; 2 corni, 2 clarini*; timpani; archi • Mozart: Don Giovanni 2 flauti, 2 oboe, 2 clarinetti, 2 fagotti; 2 corni, 2 clarini*, 3 tromboni; timpani; mandolino; cembalo; archi Színpadi zenekarok: I. felv. I. zkr. : 2 oboe, 2 corni, archi senza violoncello II. zkr. : violini, basso III. zkr. : violini, basso II. felv. I. zkr. : 2 oboe, 2 clarinetti, 2 fagotti; 2 corni; violoncello * magas trombita

A romantikus zenekar hangszerei Berlioz: Requiem (1837) 4 flauti - 2 oboi- 2 corni inglesi - 4 clarinetti 12 corni - 8 fagotti - 4 cornetti 4 tube - 16 timpani - gran cassa in B - Gran cassa - 4 tamtam - 10 cinelli violini I - violini II - viole - violoncelli - contrabassi 4 kis zenekar 1. Északi zenekar: 4 cornetti, 4 tromboni, 2 tube 2. Keleti zenekar: 4 trombe, 4 tromboni 3. Nyugati zenekar: 4 trombe, 4 tromboni 4. Déli zenekar: 4 trombe, 4 tromboni, 4 tube

A XX. századi zenekar hangszerei 1. • Stravinsky: Le sacre du printemps (1913) 3 fuvola (3° piccolo is), 1 piccolo, 1 altfuvola, 4 oboa (4° 2. angolkürt is), 1 angolkürt, 1 kisklarinét, 3 klarinét (2° 2. basszusklarinét is), 1 basszusklarinét, 4 fagott (4° 2. kontrafagott is) , 1 kontrafagott; 8 kürt, 1 D-trombita, 4 trombita (4° Esz-basszustrombita is), 3 harsona, 2 tuba; üstdobok (min. 5), nagydob, tam-tam, tiangulum, pergődob, guiro, antik tányérok; vonóskar

A XX. századi zenekar hangszerei 2. Stockhausen: Gruppen für drei Orchester (1955 -57) 4 fuvola, 1 altfuvola, 3 oboa, 2 angolkürt, 1 kisklarinét, 2 klarinét, 1 basszusklarinét, 1 altszaxofon, 1 baritonszaxofon, 3 fagott, 8 kürt, 6 trombita, 5 tenorharsona, 1 basszusharsona, 1 kontrabasszus harsona, 1 basszustuba, 12 ütőhangszer játékos, 1 glockenspiel, 1 cseleszta, 1 zongora, 2 hárfa, 26 hegedű, 10 brácsa, 8 cselló, 6 nagybőgő

Elektronikus hangszerek A hagyományos hangszerek építése hosszú évszázadok empírikus tapasztalatai segítségével számos, fizikai szempontból csak nemrégóta ismert jelenséget tudott felhasználni. A hangszerek lehetőségeit azonban nem csupán a hangszer fizikai adottságai (anyag, méret, megmunkálás), hanem az előadók játéklehetőségei is behatárolják. Ezért az új hangforrások és újfajta játékmódok, mint pl. napjainkban a fúvós hangszereken megszólaltatható akkordok stb. iránt az érdeklődés nem csökkent. Döntő változást a hangszerek fejlődése területén az elektromos rezgőkörök oszcillátorok alkalmazása jelentett, amikkel tetszőleges frekvenciájú rezgéseket tetszőleges ideig lehet megszólaltatni. Az audiosávban 20 Hz - 20 k. Hz dolgozó hanggenerátorok nemcsak tetszés szerinti frekvenciát, hanem tetszőleges alakú hullámalakot is képesek előállítani.

Hanggenerátorok • A hanggenerátorokat (oszcillátorokat) eredetileg méréstechnikai célokra állították elő, segítségükkel a hangrögzítő és közvetítő berendezéseket lehetett vizsgálni. Méréstechnikai okokból is szükséges különböző hullámformák előállítása, így alakultak ki a leghasználatosabb generátorfajták. • Az egyetlen frekvenciájú tehát szinuszgörbe alakú hullámot előállító szinuszgenerátor mellett használatos a csak páratlan harmonikusokat tartalmazó derékszögű és a valamennyi felhangot tartalmazó fűrészgenerátor. Elnevezésüket az előállított hang hullámformájáról kapták. A teljes vagy részleges sávszélesség valamennyi hangját tartalmazó hangok előállítására zajgenerátorok használatosak fehér zaj vagy annak egy -egy résztartománya.

Hanggenerátorok fajtái szinuszgenerátor = hangja csak egyetlen frekvenciát tartalmaz fűrészgenerátor = hangja az alaphang egész számú többszöröseit (harmonikusait) tartalmazza egyre csökkenő dinamikával derékszögű hang = hangja az alaphang páratlan számú többszöröseit (harmonikusait) tartalmazza egyre csökkenő dinamikával impulzusgenerátor = egyetlen impulzus (valamennyi harmonikust tartalmazza) zajgenerátor = valamennyi frekvenciát tartalmazza ( = fehér zaj)

Korai analóg szintetizátorok

Egyszerű szintetizátor blokkdiagrammja OSC különböző hanggenerátorok szinuszgenerátor fűrészgenerátor derékszögű hanggenerátor impulzusgenerátor zajgenerátor stb. Filter különböző szűrők felüláteresztő szűrő aluláteresztő szűrő sávszűrő lyukszűrő stb. VCA feszültségvezérelt erősítő burkológörbegenerátor (ADSR) Attack-Decay. Sustain- Release

A burkológörbe • • A hangszintetizálás egyik fontos eleme az előállított hang időbeli lefolyásának a szabályozása. E célból egy ún. burkológörbe generátort alkalmaznak, ami rendszerint a hang lefoláyásnak négy jellemző állapotát szabályozza. Ezek a következők: Attack (=attak; a hang felfutása) Decay (= hanyatlás; a hang “megfogása”) Sustain (= fenntartás; a hang kitartása) Release (= elengedés; a hang lecsengése) A D S R Egyes hangtípusok (pl. a pengetős hangszerek hangjai) gyakorlatilag csak az attakból és a lecsengésből állnak, míg más esetekben ennél bonyolultabb burkológörbével lehet csak leírni a hangot.

Hangszintetizálási eljárások ▪ ▪ ▪ ▪ additív szintézis szubtraktív szintézis PCM-alapú szintézis frekvencia moduláció (FM) szintézis Wavetable (hullámtábla) szintézis formánsszintézis spektrális szintézis granuláris szintézis

Az elektroakusztika alapjai • A zenei gyakorlatban egyre nagyobb szerepe van az elektroakusztikus rendszereknek. A zenehallgatás mindjobban a hangfelvételekre koncentrálódik, és az élő zenei produkciók is egyre többet használják a hangtechnikai berendezéseket. Az elektroakusztika az elektromos jel akusztikai felhasználhatóságával, tulajdonságaival foglalkozik.

A mikrofon A levegő rezgéseit a mikrofonok alakítják át elektromos jellé. Az elektromos áram ingadozása követi a hanghullámok ingadozását, az elektromos jel felnagyítható (erősítés), rögzíthető (hangrögzítés), átalakítható stb. A mikrofonokat működési elvük, felépítésük, iránykarakterisztikájuk szerint csoportosítjuk. Rendszerint a feladat határozza meg, milyen típusú mikrofont használnak hangfelvételhez. Egyes speciális feladatokra kifejlesztettek az ember által nem-hallható hangokat érzékelő mikrofonokat is.

A dinamikus mikrofon működési elve: - A dinamikus mikrofonok úgy működnek, mint a dinamók; elektromos áramot indukálnak a mágneses tér és egy tekercs segítségével. jellemzői: - nincs szükség külső áramforrásra - robusztus - nagy hangnyomásnak (hangerőnek) is kitehető - kevésbé érzékeny a magas frekvenciákra - olcsó

A kondenzátor mikrofon működési elv: - A kondenzátor mikrofonokban a membrán úgy viselkedik, mint egy kondenzátor; két lemez között hangnyomás esetén elektromos mező jön létre jellemzői: - szükségük van külső áramforrásra (48 V) - "Fantom táp" - nagyon érzékeny - nagyobb kimeneti jelszint (előerősítővel szerelik) - széles frekvenciatartomány - kisebb hangnyomást bír el

Mikrofonok karakterisztikája Az iránykarakterisztika a beérkező hanghullámok irányától való érzékenységfüggést fejezi ki. Lehetnek nyitott illetve irányított felépítésűek. A gömb karakterisztikájú mikrofon nyitott, membránja mindkét oldalára hat a hangnyomás, minden irányból érzékel. Az úgynevezett irányított (pl. kardioid) karakterisztika főirányba maximális érzékenységű, egyéb irányokba fokozatosan gyengülő érzékenységű.

Az erősítő A hangrögzítő berendezések által leadott jel általában nem elégséges kellő dinamikájú hang előállítására. Ezért a hangtechnikában erősítő berendezéseket használunk. Ezek lehetnek az akusztikai lánc egyes speciális feladataira kialakított erősítők (pl. mikrofonelőerősítő) és házi használatra készített integrált erősítők. Ez utóbbiak általában képesek különböző jelszintek fogadására, a különböző (jelszintű) hangforrásokat az előválasztó lapon lehet beállítani (PHONO=lemezjátszó, TAPE=magnetofon, CD=CD játszó, TUNER=rádió, AUX=egyéb stb. ) Természetes a berendezéseket a megfelelő bemenetre kell csatlakoztatni, itt általában fel van tüntetve a maximális feszültség értéke is (m. V). Az erősítők teljesítményét rendszerint watt-ban (W) adják meg, akárcsak a hangszórók névleges teljesítményét. Az erősítő kimeneti jelét közvetlenül a hangszórókra csatlakoztatjuk. A csatlakoztatásnál ügyelnünk kell a hangszóró helyes megválasztására (az erősítő a hangszóróval együtt alkot rendszert, így a túl nagy teljesítményű erősítő károsíthatja a hangszórót, míg fordított esetben alig használható hangteljesítményt kapunk) és (sztereo berendezéseknél) az irányok helyes bekötésére.

A hangszóró Elektrodinamikus hangszóró A legelterjedtebb típus, amelyben egy mágnes belsejében csillapítottan lengő tekercs egy (általában kúposan kialakított) laphoz van rögzítve. Ha tekercsben ingadozó erősségű áram folyik, akkor az az áram erősségének megfelelően kitér, így megmozgatja a lapot (kónuszt). Kellően nagy frekvencián (30 Hz-20 k. Hz) ez hangként érzékeljük. Hangfalak (hangdobozok) A hangszórókat akusztikai megfontolásokból megfelelő méretű dobozokhoz, illetve ládákhoz rögzítik. A doboznak több szempontból is előnyei vannak. Nemcsak mechanikailag rögzítik a hangszórót, de az akusztikus rövidzárat is kiküszöbölik, valamint egyenletessé teszik a frekvenciamenetet. Egy vagy esetleg több hangszóró található benne. Ezen hangszórók a teljes hallható tartománynak csak egy-egy részét tudják lesugározni. A hangfalakat jellemezhetjük : a rákapcsolható tartós és időszakos teljesítménnyel, a frekvenciamenettel, az erősítő felé mutatott terhelő impedanciával és a hatásfokkal (1 W elektromos teljesítmény által létrehozott hangnyomás). A többutas hangfalak több, eltérő tulajdonságú hangszórót tartalmaznak, melyek más-más, számukra ideális frekvenciatartományban sugározzák a hangokat. Ezekben a bemenő jelet hangváltóval (másnéven keresztváltóval) osztjuk szét mélyebb és magasabb tartományokba. Erre azért van szükség mert a hangszórók a saját rezonanciafrekvenciájuk alatt nem tudnak sugározni. korszerű hangszóró (Nautilus)

Sztereofónia A kezdeti monaurális - egycsatornás - hangfelvételek nem tudták leképezni a hangzó teret (minden hangforrás egyetlen pontból szólt). A sztereofónia olyan hangrögzítési eljárás, amellyel a hangforrás térbeli elhelyezkedését is közvetíteni tudjuk. Műszaki értelemben a sztereofónia (tetszés szerinti) többcsatornás felvételi rendszert jelent, de köznapi értelemben a kétcsatornás hangrögzítést nevezzük sztereofóniának. A kétcsatornás hangrögzítés (bal+jobb = L(eft)+R(ight)) a két fül közötti távolságból adódó fáziskülönbség reprodukálása révén teszi lehetővé az irányhallást. A sztereo hatást különböző felvételi technikákkal érhetjük el. Az X-Y technika a jelek intenzitáskülönbségét használja ki. Ebben az esetben két mikrofont egymás mellett 90º-ban elforgatva helyezünk el, így a bal ill. a jobb mikrofonba egymástól eltérő erősségű jelek érkeznek. Tágasabb teret nyújt az A-B technika, ahol a mikrofonok egymástól messzebb (kb. 70 cm-re) helyezkednek el, itt a sztereohatást a mikrofonok közötti távolságkülönbségből adódó időeltolódás okozza. Számos más eljárást is alkalmaznak, sok esetben a sztereohatást az utómunkák során állítják be. Az egyes hangszerek hangját sávonként rögzítő/közvetítő rendszerek esetén a térbeli érzetet a keverőpulton állítják elő.

Kvadrofónia A kétcsatornás sztereo rendszerek elterjedésével fokozatosan nőtt az igény a még “természetesebb” hangzáskép előállítására. Ennek első változata a négycsatornás hangrögzítés volt. A technikailag igen bonyolult kvadrofon rendszerek azonban nem terjedtek el, részben nehezen telepíthetőségük részben a sztereo hangképhez viszonyított szerény hangzástöbbletük miatt (az ember a hangzó teret nem egyenletes gömbként érzékeli). A négy- vagy többcsatornás rendszerek elsősorban speciális mozi- és hangversenytermekben kerültek alkalmazásra. A digitális technika fejlődése lehetővé tette, hogy a mozifilmek térhatású rendszereit (surround stereo) otthoni körülmények között is hallgathassák.

Analóg hangrögzítés A korai hangrögzítési eljárások analóg elven működtek, azaz a hanghullámok formáját rögzítették különböző módon (fonográf, gramofon, magnetofon). hanglemezbarázda nagyított képe fonográf

Digitális hangrögzítés esetén meghatározott időközönként mintát veszünk az analóg jelsorozatból (mintavételezés), majd ezen minták amplitúdóértékeit bináris számokká alakítjuk át (kvantálás). Minél nagyobb a mintavételezés gyakorisága (mintavételezési frekvencia), és a kvantálás során megkülönböztethető értékek száma (kvantálási hossz), annál jobb minőségű rögzítést tudunk véghezvinni, de ennek megfelelően a rögzített hanganyag helyfoglalása is drasztikusan növekedhet. A mintavételezési frekvencia a még rögzíthető legnagyobb frekvencia (legmagasabb hang) kétszerese. Audio CD-minőség esetén 44, 1 KHz-es mintavételezési frekvenciával dolgozunk, vagyis a számítógépnek egy mp alatt 44100 alkalommal kell mintát vennie az analóg jelből), a kvantálás 16 bit, azaz 216 ( = 65536) különböző amplitudó-értéket tudunk rögzíteni. A legújabb technikai megoldások 96 vagy 192 k. Hz-es mintavételt és 24 vagy 32 bit mélységű kvantálást is alkalmaznak.

High-end audio A tömegfogyasztásra szánt termékek esetében a cél az akusztikai mutatók fokozatos javítása mellett az olcsó és biztonságos gyártás. A digitális technika ezt általában biztosítja, de számos kompromisszum árán. Az akusztikai lánc minőségét mindig a leggyengébb láncszem (általában a hangszóró) jelenti, a tömeggyártás nem teszi lehetővé, hogy valóban minden igényt kielégítő berendezések kerüljenek az üzletekbe. A minőségi zenehallgatás iránti igény létrehozott egy exkluzív hangtechnikát, jórészt egyedi gyártással készülő, a szériamodellek akusztikai tulajdonságait messze meghaladó berendezéseket.

Hangtömörítési eljárások Az internet elterjedésével jelent meg egy újabb igény: a digitális felvételek minél kisebb formátumra való tömörítése. Ezek az eljárások az eredeti (tömörítetlen) hanganyagot különböző algoritmusok segítségével kódolják, a lejátszás az így átalakított jelsorozat visszakódolásával történik. A tömörítés lehet veszteségmentes vagy veszteséges. A veszteségmentes tömörítés elvben ugyanazt az információt adja vissza, de a tömörítés mértéke csekély. A népszerű tömörítési eljárások veszteségesek, ezért általában a tömörítésnél beállíthatjuk a veszteség mértékét. A jobb hangminőség érthetően nagyobb memóriaigénnyel jár. A tömörítési eljárások előnye a kis memóriaigény (ennek következtében az internetes továbbítás lehetősége), azonban a tömörítés általában információveszteséget jelent. Ezért a legelterjedtebb tömörítési eljárások - mint pl. az mp 3 - jelentős minőségromlást eredményeznek.

A hangközök elmélete. A tiszta hangrendszer. A hangközökben kifejeződő arány a frekvencia aránya. Mivel a hangkeltő eszközök húr, rezgő légoszlop hosszviszonyainak változása megfelel a frekvencia változásainak, kezdetleges mérési módszerekkel is pontosan meg lehetett határozni a hangköz arányát. Így hamarosan ismertté vált az oktáv 1: 2 , a kvint 2: 3 , a kvart 3: 4 , a nagyterc 4: 5 , a kisterc 5: 6 és a szekund 9: 8 aránya. A hangközök rendszerének egyik lényeges eleme, hogy a hangközök egymást kiegészíthetik. Így lesz a kvint kiegészítője a kvart (3/2*4/3=2), a nagytercet kvintté egészíti ki a kisterc (5/4*6/5=3/2), kvarttá a kisszekund stb. A kvintnél nagyobb hangközök is a kisebb hangközök oktávvá történő kiegészüléseként értelmezhetők. Az egyes (tiszta) hangközök arányai: oktáv 2: 1, kvint 3: 2, kvart 4: 3, nagyterc 5: 4, kisterc 6: 5, nagyszext 5: 3, kis szext 8: 5, nagyszekund 9: 8, kis szekund 16: 15, nagyszeptim 15: 8, kisszeptim 16: 9 Bár valamennyi hangköz egyszerű arányként definiálható, mégsem lehet mindegyiket egymásra visszavezetni. Mivel egy-egy hangköz többféleképpen más-más hangközökből is felépíthető, ezeknek azonos eredményt kellene adniok. A valóságban azonban jelentős eltérések tapasztalhatók. Így például 4 kvint (do-so-re-la-mi) nem ad ki tiszta nagytercet. Emiatt a tiszta hangközökből álló hangrendszerek sohasem térnek vissza a kiinduló helyzetbe, hanem a hangtartományt végtelenül töltik ki.

A kommák Az egyes tiszta hangközök nem vezethetők le egymásból. Ezért a különböző hangközlépésekből előállított hangközök nem lesznek tiszták. A kétféle hangköz közötti különbséget nevezzük kommának (= darab) A klasszikus hangrendszerek két legfontosabb kommája az ún. pythagórászi és a didümoszi komma. A pythagórászi komma a 12 tiszta kvint (C 1, G 1, D 2, A 2. . . Bb 6, F 7, C 8) és a 7 tiszta oktáv (C 1. . . C 8) közötti különbség (531441/4096 = 129, 746337. . . ≠ 128) A didümoszi komma az 5 tiszta kvint (C 1 -G 1 -D 2 -A 2 -E 3) és a tiszta nagyterc (C 1 -E 3) közötti különbség. [3/2*3/2*3/2 (= 81/16) ≠ 20/4 (=80/16)] A zeneelmélet még számos, kevésbé jelentős kommát ismer.

A pythagorasi hangrendszerben - elsősorban a páratlan számok iránti tisztelet miatt - a tiszta kvint (3: 2) alkotja a skálát fa - do - so - re - la - mi - ti 3/2 3/2 ahonnan - oktáv transzpozíciókkal - az alábbi sor származik: do - re - mi - fa - so - la - ti - do 9/8 256 / 243 9/8 256 / 243 A skála fogyatékossága a túlságosan magas nagyterc do-mi és az ebből adódó meghatározhatatlan magasságú kisszekund. Előnye, hogy az egyes hangközök mind azonos felépítésűek, így még nem túl távoli modulációk is végrehajthatók benne. A túlságosan magas nagyterc egyébként a modern 12 hangú temperálásban is megtalálható, így erre a mai hallgató kevésbé érzékeny.

A zarlinoi hangrendszer A pythagorasi nagyterc kiküszöbölésére már a hellénisztikus korban történtek megoldások. ARISTOXENOS nevéhez kapcsolódik az a rendszer, amely a tiszta hangközök tapasztalatai a skála egészére ki kívánja terjeszteni. Aristoxenos az elmélet logos mellett az érzékelés jelentőségét is hangsúlyozta; a néki tulajdonított hangrendszerben az akusztikus nagyterc szerepel. Az így létrejövő hangrendszer elméleti kidolgozása Gioseffo ZARLINO (1517 -1590) nevéhez fűződik, Le istitutioni harmoniche c. munkájában a középkor zeneelméleti ismereteit foglalta össze. A zarlinoi rendszer alapja a 4: 5: 6 arányú hármas az akusztikus dúr hármas- hangzat , három összetételéből adódik ki a skála hét hangja: do - mi - so fa - la - do so - ti - re 4 : 5 : 6 4 : 5 : 6 A skála szomszédos hangjai a következőképpen aránylanak: do - re - mi - fa - so - la - ti - do 9/8 10/9 16/15 9/8 10/9 9/8 16/15 A hangrendszerben az összhangzások igen harmónikusak gyakorlatilag a do alaphoz képest valamennyi hangköz tiszta , viszont analóg helyeken eltérő hangközök szerepelnek a so-la-ti menet nem egyezik a do-re-mi-vel, a re-la kvint kisebb a többinél , kétféle nagyszekundot tartalmaz, és a modulációk gyakorlatilag kivitelezhetetlenek. Mivel ebben az időben már igen elterjedt a fix hangolású orgona, a modulációs és transzpozíciós szempontok egyre fontosabbakká váltak.

A középhangos temperálás A későreneszánsz és a barokk orgonáinak hangolásához egyik korábban ismert hangrendszer sem volt megfelelő. A legelterjedtebb hangolási rendszer e korban a Francisco de SALINAS (1513 -1590) nevéhez fűződő középhangos temperálás. Ebben a hangrendszerben a tiszta nagytercet két egyenlő hangközre bontják szét valójában a négy kvint és a nagyterc különbségének 1/4 -ével csökkentik a kvintek távolságát. Az így létrejövő kvintek alig alacsonyabbak a tiszta kvintnél (a szintonikus komma 1/4 -ével), viszont ezekből a kvintekből építkezve akusztikus nagytercet nyerünk. Azonban az így szűkített kvintek sem alkalmasak a kvintkör végigjárására, a gisz-esz hangköz már túl nagy. Ez az ún. “farkaskvint”, ahol az orgonák “úgy üvöltenek, mint a farkasok”. Mégis a középhangos temperálás az egész barokk zenei gyakorlatra jellemző, kielégítette a stílus modulációs igényeit.

Barokk hangolási rendszerek 1. A XVIII. században a billentyűs hangszerek elterjedése miatt egyre halaszthatatlanabbá vált a korábbi hangolási rendszerek fogyatékosságainak a kiküszöbölése. Számos hangolási szisztéma volt forgalomban (Neidhart, Sorge, Kirnberger, Werckmeister) a legismertebb - elsősorban J. S. Bach Das Wohltemperierte Klavier-ja révén - Andreas Werckmeister hangolási rendszere (Werckmeister III, 1691). Ez a hangolás ugyan nem ad teljesen kiegyenlített eredményt, de vala-mennyi hangnemben használható. Az egyes hangnemek hangzási jellegzetessége eltérő, Bach ezt mesterien használta ki művében. C-re épített skála hangközeinek az értékei centekben Werckmeister III szerint: BWV 853/1:

Hangolási rendszerek összehasonlítása

A kiegyenlített lebegésű temperálás • A modern hangolás a kiegyenlített lebegésű temperálás gyakorlatilag a pythagóraszi komma 12 részre osztásával oldja meg a hangolás kérdését. Ily módon minden temperált kvint (=700 cent) a tiszta kvintnél (=702 cent) a komma 1/12 -ed részével alacsonyabb, a temperált nagyterc (=400 cent) az akusztikus nagytercnél (=386, 3 cent) érzékelhetően magasabb. • A kiegyenlített lebegésű temperálás egyetlen hangköze sem tiszta (leszámítva az oktávot), de az így hangolt hangszerek minden hangnem- és hangközviszonyt azonos hangközökkel szólaltatnak meg. Tekintettel arra, hogy a kvint és a kvart esetében az eltérés igen csekély, ez a hangolás általánosan elterjedt.

Akusztika a szabad térben Vízszintes szabad térben a pontszerűen megszólaló (zenei) hangok energiája gyorsan csillapodik, a hangforrás hangnyomásszintje a távolság kétszereződésével 6 d. B-vel csökken. Ennek okai: 1. a közvetítő közeg ellenállása; 2. a környezet hangelnyelő hatása 3. környezeti zajforrások Ebből következően az emberi beszéd szemben 5 -6 méter, háttal 2 -3 méter távolságig érthető. Ezek a zavaró hatások kiküszöbölhetőek akkor, ha : 1. a hangforrás mögött nem helyezkedik el hallgatóság 2. a hangforrás helyét megemeljük 3. környezeti zajok ellen védőfalat építünk Ennél is jobb hatás érhető el, ha az előadó helyett a közönséget rendezzük lépcsőzetesen emelkedő rendbe és az előadó mögötti teret hangvisszaverőként használjuk. Az ilyen módszerek alkalmazásával a hang érthetősége megsokszorozódik. Az ókori görög színházak építésekor ezt a megoldást alkalmazták.

Klasszikus görög színház Az epidauroszi színház

Római színházak A rómaiak a színház teljes körbezárásával, a színpad megnagyobbításával és oldal- és magassági irányú hangvető felületek alkalmazásával tökéletesítették a görög szabadtéri színházmodellt. A legfelső üléssorok mögötti árkádsor szintén hangvetőként funkcionált. Ezek az építmények akusztikailag már a zárt termek tulajdonságait hordozzák, bár a rómaiak az eső és a nap elleni védelemül ponyvákat is alkalmaztak (például Orange- ban). A római korban jelentek meg a kis színházak (ún. Odeum v. Odeion), amelyek a nagy színház közelében épültek. A kis színházak fatetővel voltak lefedve, elsősorban zenei előadások alkalmakor használták őket. Az ókori zenekarok kis létszámúak, hangszereik (fuvola, oboa, lant, líra, hárfa) gyenge hangerejűek. ezzel szemben a színházi produkciók sokkal nagyobb apparátussal működtek. Odeion

Zárt terek akusztikai jellemzői Hangelnyelés A felületen elnyelt energia jelenségét hangelnyelésnek nevezzük, amely során a súrlódás következtében hő keletkezik. A maradék energia a burkolat anyagától függően visszaverődik vagy áthalad a felületen. Minél jobb az anyag visszaverő képessége, annál kevesebb hangrezgés jut át a szerkezeten. Másrészt, ha az elnyelést növeljük (puhább anyagok használata) a visszavert energia megszűnhet, ugyanakkor a hanghullám még áthaladhat a szerkezeten. Az elnyelés mértéke növelhető pórusos vagy membrán szerű anyagok alkalmazásával. Az elnyelés mértéke az alkalmazott anyag sűrűségével és vastagságával egyenesen arányos. Koncerteknél figyelembe kell venni a közönség hangelnyelő tulajdonságát is. Visszaverődés A falakról visszaverődő hang, különösen a kis elnyeléssel rendelkező terekben (kemény falfelület, burkolat) a hang többszörösen juthat el a hallgatóhoz és lassabban cseng le. A visszaverődés folyamán a hullám irányt változtat és a közvetlen hanghoz képest több időre van szüksége, hogy eljusson a hallgatóhoz. Emiatt késések keletkeznek, a különböző irányokból és eltérő időben érkező hullámok növelik a térérzetet, ugyanakkor ronthatják a hang tisztaságát. Az ilyen feltételek között kialakuló hangzás jellemzésére használják az utózengési időt (T), amely a megszólaló hang elhallgatása után a 60 d. B-vel való csökkenésig eltelt idő (6 d. B csökkenés = hangerő feleződés). Az utózengési idő frekvenciafüggő, jellemzően hosszabb a mély frekvenciák és rövidebb a magas frekvenciák esetében.

Templomok akusztikája A középkor közösségi terei a templomok voltak. Az építészeti stílusok (romanika, gótika majd a reneszánsz) nagy belmagasságú, boltíves lefedésű tereket eredményeztek. A boltívek és kupolák valamint a hatalmas sima, kővel borított falfelületek miatt nagy energiájú visszaverődések és hosszú visszhangok alakulnak ki (egyes templomokban 7 -8 mp-es visszhang is előfordul). Ilyen körülmények között gyors és erősen artikulált zenei anyagok nem szólaltathatók meg, de a liturgikus énekes praxis (gregorián) ki tudja használni ezeket az akusztikai adottságokat. A hosszú visszhang felfokozza a teremhang szerepét. Az egyes katedrálisok zenei gyakorlata igyekezett felhasználni azt az akusztikai hátrányt, hogy a terem különböző frekvenciákat különböző mértékben erősít vagy csillapít. A különböző helyszínen található orgonák hangolása a tér akusztikai adottságainak megfelelően változott, így a helyi adottságokhoz igazított alaphang természetes erősítést kapott.

Hangversenytermek • Csak a XVIII. században kezdtek kizárólag zenei célú épületeket építeni (Oxford Music Room, 1748; Altes Gewandhaus, 1781). Az építészeti akusztika lassan, és elsősorban gyakorlati tapasztalatok alapján alakult ki: a modern hangverseny-termek esetében is eltérő minőségű akusztikai adottságokkal találkozhatunk (kirívó negatív példa a londoni Royal Albert Hall). Híres hangversenytermek: Symphony Hall, Boston, 1900; Concertgebow, Amsterdam, 1888; Grosser Musikvereinsaal, Bécs, 1870; Teatro Colón, Buenos Aires, 1908; Újabb híres akusztikájú hangversenytermek: Berliner Philharmonie, 1963; Birmingham Symphony Hall, 1991;

Klasszikus hangversenytermek Boston Symphony Hall (1900) Liszt Ferenc Zeneművészeti Egyetem nagyterme (1907)

Modern hangversenytermek 1. a berlini Philharmonie nagyterme Bartók Béla Nemzeti Hangversenyterem

Modern hangversenytermek 2. A Siemens-pavilon az oszakai világkiállításon (1970) A pavilon Karlheinz Sockhausen koncepciója alapján épült. A gömb alakú térben a hangszórók teljesen körülfogták a hallgatóságot (a hallgatóság alatt is voltak hangszórók). A világkiállítás ideje alatt az épületben Stockhausen műveit játszották. )

Süket szoba A süket szoba elsősorban akusztikai mérésekre szolgáló helyiség, aminek a falai a hangot teljes mértékben elnyelik. Ezt a falból kiálló hangelnyelő bevonattal ellátott alakzatok segítségével érik el, így a hangelnyelő felületek nagysága tetszés szerint növelhető. Fénykép: Conseil national de recherches du Canada (CNRC)