Tu jesteś:

Witaj w muzycznym laboratorium!

Zbiór narzędzi związanych z dźwiękiem w każdej postaci - od fizyki do teorii muzyki. Eksperymentuj, odkrywaj, ucz i baw się.

Stroik gitarowy

Uniwersalny stroik instrumentalny. Można nim nastroić większość instrumentów strunowych (np. gitara, skrzypce). Umożliwia strojenie w skali chromatycznej.

Initializing

Jak tego używać?

Żeby używać stroika zaakceptuj zgodę na użycie domyślnego mikrofonu twojego urządzenia przez przeglądarkę (Przycisk 'Zaakceptuj' w pojawiającym się w górnym lewym rogu oknie dialogowym). Jeśli używasz domyślnego wbudowanego mikrofonu, wystarczy, że zbliżysz gitarę do komputera. Teraz należy wydobywać kolejne dźwięki i korygować ich wysokość kręcąc kluczami na główce gitary zgodnie ze wskazaniami które pokazuje stroik. Litera wyświetlana na ekranie oznacza nazwę dźwięku skali chromatycznej najbliższego temu, jaki wydobywasz z instrumentu. Standardowe dźwięki nastrojonej gitary to (od najgrubszej struny): E, A, D, G, H, E. Dokładniejsze dostrojenie każdego dźwięku sygnalizuje 5 diod(4 czerwone i jedna zielona). Jeśli świecą się czerwone diody po lewej, dźwięk jest za niski i należy go podwyższyć napinając daną strunę kluczem. Jeśli świecą się natomiast czerwone diody po prawej, należy obniżyć dźwięk luzując strunę obracając klucz w przeciwnym kierunku. Jeśli świeci się natomiast zielona (środkowa) dioda, struna jest nastrojona i wydobywa dokładnie dźwięk wyświetlany na ekranie (duża litera). Wystarczy teraz dostrajać w ten sposób kolejne struny, aż do momentu uzyskania pożądanego dźwięku dla każdej struny.

Jak to działa?

Stroik działa na zasadzie porównywania częstotliwości dźwięku nasłuchiwanego przez mikrofon z wzorcowymi dźwiękami skali chromatycznej(c,d,e,f,g,a,h). Sprawdza kolejne częstotliwości wzorcowe i zapamiętuje tą, która najbardziej przystaje do częstotliwości odbieranej przez mikrofon. Algorytm porównywania częstotliwości opiera się na wyliczaniu transformacji Fouriera. Działanie transformacji polega w tym przypadku na mnożeniu kolejnych punktów wejściowej fali (standardowo co 1/44100s na osi czasu) przez odpowiadające wartości sinusoidy o częstotliwości fali wzorcowej wzorcowej. Następnie wszystkie otrzymane iloczyny są sumowane. Otrzymana suma obrazuje, jak bardzo fala nasłuchiwana przez mikrofon jest podobna do wzorca. Im wyższy wynik, tym większe podobieństwo. W celu uwzględnienia tzw. przesunięcia fazowego dodatkowo wykonywane jest także porównanie z cosinusoidą wzorcowej częstotliwości. Cosinusoida jest właśnie sinusoidą przesuniętą o π/2 (jedną czwartą okresu). Dodatkowo sprawdzane są częstotliwości trochę wyższe i niższe od wzorcowych częstotliwośći(coś w rodzaju otoczenia dźwięku wzorcowego). Dzięki temu możliwe jest wyłapanie niestrojących dźwięków. Są one bardziej podobne do któregoś dźwięku tego właśnie otoczenia(wyższego lub niższego), niż do konkretnego dźwięku skali. Takie sytuacje sygnalizowane są odpowiednimi czerwonymi diodami na ekranie. Proces wykrywania nasłuchiwanego dźwięku powtarza się dziesięć razy na sekunde, dla aktualnie przetwarzanej próbki dźwięku z mikrofonu, dzięki czemu możliwe jest strojenie instrumentu w czasie rzeczywistym.

Więcej o module...

... czyli skala chromatyczna (dwunastodźwiękowa) i skale w ogólności

Żeby zrozumieć dobrze pojęcie chromatycznej, trzeba najpierw zapoznać się z pojęciem skali muzycznej w ogólniejszym sensie. Przypomnijmy, że każdy dźwięk posiada częstotliwość wyrażaną w hercach(np. przyjęto umownie, że dźwięk a w podstawowej oktawie ma częstotliwość 440Hz). Teoretycznie możemy więc grać dźwięki o dowolnie wybranych częstotliwościach i tworzyć w ten sposób muzykę(zachęcam do samodzielnych eksperymentów z modułem "składanie sygnałów" dostępnym na tej stronie"). Efekt taki można też uzyskać, rozstrajając losowo struny gitary, lub dociskając struny skrzypiec lub basu bezprogowego w losowych punktach gryfu. Dźwięki układane w ten sposób są jednak bardzo specyficzne w odbiorze i dalekie od muzyki, do jakiej jesteśmy przyzwyczajeni i na jaką ludzki mózg reaguje pozytywnie. Prawie cała muzyka, z którą się stykamy i której chcemy słuchać oparta jest na pewnym schemacie ustalającym skoki pomiędzy częstotliwościami granych dźwięków. Taki schemat "wybierający" określone częstotliwości z ich nieskończonego spektum to właśnie skala. Skalą wyznaczającą praktycznie wszystkie po kolei dźwięki używane praktycznie w muzyce jest właśnie tytułowa skala chromatyczna. Według skali chromatycznej ułożone są na przykład kolejne dźwięki na klawiaturze fortepianu(uwzględniając białe i czarne), czy dźwięki struny gitary dociskanej na kolejnych progach. Dźwięki te nazywamy kolejno c1, c#1, d1, d#1, e1, f1, f#1, g1, g#1, a1, h1, c2, c#2, d2 itd...(cyfry oznaczają numer oktawy1). I praktycznie wykraczających poza ten schemat się w muzyce nie spotkyka, z wyjątkiem specyficznej muzyki wschodniej z wykorzystaniem instrumentów takich, jak sitar, gdzie poza tonami skali chromatycznej wydobywane są dźwięki z pomiędzy nich (tzw. ćwierćtony), czy bluesa, gdzie wykorzystuje się często tzw. "blue note" - dźwięk pomiędzy szóstym, a siódmym stopniem skali chromatycznej uzyskiwany zwykle przez podciąganie struny. Skala chromatyczna natomiast określa sztywno, jaką częstotliwość mają poszczególne dźwięki, z których można komponować muzykę. I jest to bardzo praktyczne, ponieważ tylko takie dźwięki dobrze ze sobą współgrają. To sztywne określenie częstotliwości, rozumieć należy, jako stosunek do częstotliwości początkowego dźwięku skali, nie zaś jako jednoznaczne wyselekcjonowanie dostępnych częstotliwości. Bo choć dla uproszczenia i zgodności stroju na całym świecie, przyjęta została standardowa wysokość dźwięku podstawowego c1 na ok. 262Hz2, to można tę częstotliwość ustawić dowolnie. Co ciekawe, nie ma to większego znaczenia dla odbioru skali przez człowieka! Kluczowy w odbiorze przez ludzi jest bowiem stosunek częstotliwości kolejno granych dźwięków, nie zaś sama częstotliwość. Pewnym wyjątkiem są tutaj osoby posiadające tzw. słuch absolutny. Jest to bardzo rzadka wrodzona umiejętnośc. Osoby takie słyszą wyraźnie różnice w częstotliwościach dźwięków, w przeciwieństwie do większości ludzi skupiającej się tylko na stosunku tych częstotliwości. Stąd też ludzie ze słuchem absolutnym, mogą uznać utwór wykonany w innej tonacji(z inną częstotliwością wzorcową) za znacznie mniej, lub bardziej atrakcyjny niż oryginał. Dla zdecydowanej większośći ludzi, tonacja ma znaczenie drugorzędne i odbierana jest tylko jako pewna różnica w brzmieniu, z zachowaniem jednak wszystkich własności muzycznych utworu. Własność ta jest często wykorzystywana przez wokalistów, w celu dostosowania tonacji utworu do możliwości i brzmienia swojego głosu w różnych częstotliwościach. Skale chromatyczną rozumieć można więc jako coś w rodzaju filtra nakładanego na całą przestrzeń częstotliwości i filtrującego tylko te w sotunku określonym wzorem ogólnym ciągu geometrycznego o wzorze an=a1*1,059463n-1, gdzie an to częstotliwość n-tego stopnia skali, a1 to częstotliwość pierwszego(wzorcowego) stopnia skali.

Skala chromatyczna jest podstawą tworzenia wszystkich innych skal. Podobnie jak chromatyka w pewien sposób filtruje określone wzorem ciągu częstotliwości z ich pełnego spektrum, wszystkie inne skale filtrują określone dźwięki skali chromatycznej. Teoretycznie można by było nie stosować żadnych dodatkowych skal i opierać się na całej chromatyce, jednak takie ograniczenie dźwięków pozwala na lepsze uporządkowanie w budowaniu melodii oraz akompaniamentu, które tworzy się wybierając dźwięki ze skal. Na przykład, bardzo często używana do tworzenia prostych melodii skala pentatoniczna molowa wybierająca z dwunastostopniowej chromatyki tylko pięć dźwięków. Dzieje się to tutaj według schematu - pierwszy stopień, czwarty, szósty i dziewiąty(zaczynając od c: c,d#,f,g,a#)3. Innym przykładem może być chyba najpopularniejsza w muzyce skala jońska(inaczej dur) wybierająca osiem dźwięków(c,d,e,f,g,a,h). Tak jak pisałem powyżej, takie wybieranie dźwięków ułatwia i porządkuje komponowanie utworów, a także improwizacje. Znaczna część utworów muzyki popularnej oparta jest w całości na jendej skali, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, żeby w ramach jednego utworu łączyć wiele skal, w wielu różnych tonacjach, co jest stosowane nagminnie w jazzie, ale spotykane bardzo często też w muzyce klasycznej, rocku, muzyce estradowej, i wielu innych gatunkach. Zachęcam więc do dalszego zgłębiania oceanu skal muzycznych, jest to temat niebywale przydatny zarówno w komponowaniu, jak i wykonywaniu praktycznie wszystkich utworów. Skale są podstawą improwizacji!

1 Oktawa to nazwa stosunku częstotliwości, czyli interwału. Dźwięk, będący oktawą innego dźwięku ma po prostu dwukrotnie wyższą częstotliwość. Tak więc, dźwięk c2, o częstotliwości ok. 524Hz jest oktawą dźwięku c1 o częstotliwości 262Hz. Taka wielokrotność pojawia się dokładnie na co ósmym stopniu skali diatonicznej, stąd nazwa pochodząca od łacińskiego "octa", oznaczającego osiem. Dźwięki będące ze sobą w stosunku oktawy, są bardzo podobne w odbiorze, stanowią coś w rodzaju analogii. Kompletna melodia, zagrana dźwiękami w oktawie do oryginału, odebrana będzie jako taka sama melodia, choć o znacznie "wyższej" barwie. 2 Historycznie za standardowy dźwięk wzorcowy przyjęto a, czyli 10 stopień skali chromatycznej. Jego wysokość umownie ustalono na okrągłą wartość 440Hz. Taka wartość dziesiątego stopnia skali będzie możliwa, jeżeli jej pierwszy stopień(umownie nazwany c1) ma częstotliwość właśnie 261.626Hz. Dzieje się tak dlatego, że skala chromatyczna oparta jest na ciągu geometrycznym o wzorze an=a1*1,059463n-1, gdzie an to częstotliwość n-tego stopnia skali, a1 to częstotliwość pierwszego(wzorcowego) stopnia skali. 3Każdą ze skal można rozpocząć od dowolnego dźwięku skali chromatycznej. W ten sposób określa się tonację skali, a w konsekwencji utworu na niej opartego. Zabieg zmiany tonacji nazywa się transpozycją. Można to sobie wyobrazić jako dowolne przesuwanie filtra w lewo lub w prawo po stopniach skali chromatycznej. Skala jońska wyglądająca w tonacji c tak: c,d,e,f,g,a,h w tonacji d wygląda tak: d,e,f,g,a,h,c Zmienia się po prostu dźwięk początkowy, następnie odliczamy od niego po chromatyce odpowiednią dla skali liczbę stopni(tutaj 7) według schematu danej skali(tutaj pierwszy, trzeci, piąty, szósty, ósmy, dziesiąty, dwunasty)

Trochę historii

Od czasów pierwszych wzmianek w historii muzyki, do lat pięćdziesiątych dwudziestego wieku główną i w zasadzie jedyną metodą strojenia instrumentów było tzw. "strojenie na ucho", czyli manipulowanie wysokością dźwięków instrumentu do czasu, kiedy strojący je człowiek oceni, że są wystarczająco dobrze nastrojone. Była to technika wymagająca wysokich umiejętności rozróżniania najmniejszych różnic częstotliwości, a także pamiętania wysokości dźwięków wzorcowych, przez co do wykonywania zawodu stroiciela preferowane były osoby ze słuchem absolutnym. Strudzonym stroicielom z pewną pomocą przyszedł dopiero John Shore, który w 1711 roku stworzył pierwszy kamerton. Najprostszy kamerton widełkowy jest to w zasadzie kawałek metalu w kształcie widełek, który dzięki doborowi odpowiedniego materiału z którego jest zrobiony, emituje po uderzeniu w niego dźwięk(drgania włąsne) o stałej i zawsze tej samej częstotliwości(najczęściej 440Hz, co odpowiada dźwiękowi a1). Inną wersją tego narzędza jest kamerton gwizdkowy, który jest w zasadzie prostym instrumentem dętym blaszanym, gdzie powstająca po dmuchnięciu fala stojąca wytwarza dźwięk o stałej częstotliwości. Pomimo takich udogodnień, w dalszym ciągu do poprawnego nastrojenia instrumentu niezbędne było odpowiednio wykształcone ucho ludzkie, w celu porównania stroju instrumentu z kamertonem. Na prawdziwą rewolucje umożliwiającą strojenie instrumentów z pominięciem zmysłu słuchu czekać trzeba było jeszcze ponad 200 lat.

Dostępny na naszej stronie tuner, jest w zasadzie przeglądarkowym programem symulującym działanie fizycznego urządzenia do strojenia gitar. Zanim jednak w powszechnym użyciu pojawiły się tak popularne dzisiaj tunery elektroniczne z wyświetlaczami LCD, bazujące na czysto programowym przetwarzaniu sygnału, na muzcznych scenach rządziły (do dziś wykorzystywane ze względu na dokładność) tunery stroboskopowe. Pierwsze takie urządzenie wprowadziła na rynek w 1948 roku firma Peterson Electro-Musical Products z Richardem Petersonem na czele. Tuner taki działa na stosunkowo prostych zasadach fizycznych. Umieszczone w nim koło pomalowane w czarnobiałe paski równoległe do promieni tego koła obraca się z prędkością, odpowiadającą wzorcowym częstotliwościom (np. 440Hz przy strojeniu do dźwięku a1). Chodzi o dobranie prędkości tak, aby czarne i białe paski naprzemiennie wymieniały się w okienku przy krawędzi wirującej tarczy z częstotliwościa właśnie 440Hz. W tym samym czasie nasłuchiwany dźwięk jest strojonego instrumentu. Dźwięk ten, to nic inego jak drgania powietrza (regularne zagęszczenia), które są przez detektor zamieniane na impulsy elektryczne zapalające diodę oświetlającą tarczę. Ponieważ dioda pulsuje z częstotliwością granego dźwięku, oświetla okienko w regularnych odstępach czasu. Jeśli odstępy te zgodne są z tymi w jakich zmieniają się paski na tarczy wirującej z wzorcową prędkością, oznacza to że dźwięk jest nastrojony, jeśli nie należy go podwyższać lub obniżać, aż do ustabilizowania się pasków. Ze względu na prostote działania i dokładność, tunery takie stosowane są do dzisiaj, choć coraz częściej zastępują je tunery w pełni cyfrowe, które chociaż bardziej skomplikowane są dużo tańsze, a moc obliczeniowa dzisiejszych układów elektronicznych pozwala z powodzeniem zniwelować opóźnienie, wynikające z konieczności prowadzenia dużej ilości obliczeń w czasie rzeczywistym.

Czy wiesz, że...?

  • Kamerton to przyrząd służący do strojenia instrumentów muzycznych. Nazwa wzięła się z jego zastosowania w muzyce kameralnej.
  • Od roku 1939 obowiązującym do strojenia instrumentów jest dźwięk o częstotliwości 440Hz. Przedtem częstotliwość ta wynosiła 432Hz.
  • Laryngolodzy wykorzystują kamertony o częstotliwości 432Hz, ponieważ taki dźwięk najlepiej przenosi nasze ciało.
  • Trzy skrzyżowane kamertony widełkowe stanowią logo marki Yamaha.
  • Wynalazcą kamertonu był muzyk grający na lutni.
MuzyczneLaboratorium.pl to miejsce, w którym możesz eksperymentować z bardzo szeroko rozumianym dźwiękiem oraz muzyką. Strona jest podzielona na moduły pogrupowane w kategorie, które próbują uchwycić różne aspekty obcowania z dźwiękiem. Na stronie znajdziesz zarówno narzędzia przydatne dla czynnych muzyków np. stroik gitarowy online, zobaczysz jak zagrać kłopotliwy akord w Twojej ulubionej piosence, dowiesz się co to są skale muzyczne, gamy i w jaki sposób pojedyncze tony składają się w akordy. Jeśli lubisz eksperymentować i drzemie w Tobie duch majsterkowicza, to mogą Cię zainteresować działy bardziej techniczne, gdzie zobaczysz jak zbudowane są instrumenty muzyczne i dlaczego wydobywają takie, a nie inne dźwięki, obejrzysz swój głos na oscyloskopie czy analizatorze widma lub zobaczysz na ekranie komputera jak fale dźwiękowe nakładają się na siebie. Słuchaj, odkrywaj, poznawaj. Miej uszy szeroko otwarte!