ضبط البيانو

أصبحت مهنة ضبط البيانو شائعة في مطلع القرن التاسع عشر، مع انتشار استخدام البيانو. ^{[ 6 ]} سابقًا، كان الموسيقيون يمتلكون آلات الهاربسكورد ، التي كانت أسهل بكثير في الضبط، وكانوا عادةً ما يضبطونها بأنفسهم. تلقى أوائل فنيي ضبط البيانو تدريبهم وعملوا في مصانع البيانو، وغالبًا ما كانوا يخضعون لفترة تدريب تتراوح بين 5 و7 سنوات. واجه هؤلاء الفنيون تحديات تتعلق بتنوع البيانو الجديد والمتغير، بالإضافة إلى اختلاف النغمات.

تاريخيًا، كانت آلات المفاتيح تُضبط باستخدام الضبط الطبيعي ، والضبط الفيثاغوري، والضبط المتوسط، مما يعني أن هذه الآلات قد تُصدر صوتًا متناغمًا في مفتاح موسيقي واحد، أو في بعض المفاتيح، ولكنها ستُصدر تنافرًا أكبر في مفاتيح أخرى. ^{[ 7 ]} وقد سمح تطوير الضبط المتوازن للآلات ذات النغمات الثابتة بالعزف بشكل جيد نسبيًا في جميع المفاتيح. وقد استفاد كتاب " كلافير المتوازن جيدًا " الشهير ليوهان سيباستيان باخ من هذا الإنجاز، حيث كتب فيه مقدمات موسيقية وفوجات لجميع المفاتيح الرئيسية والثانوية البالغ عددها 24 مفتاحًا. ^{[ 8 ]}

مع تجنب الفواصل غير المريحة، مثل فاصلة الذئب ، إلا أن أحجام الفواصل لم تكن متسقة بين المفاتيح الموسيقية، ولذلك احتفظ كل مفتاح بطابعه المميز. خلال القرن التاسع عشر، أدى هذا التباين إلى زيادة استخدام نظام التوزيع شبه المتساوي ، حيث كانت نسبة التردد بين كل زوج من النوتات المتجاورة على لوحة المفاتيح متساوية تقريبًا، مما سمح بنقل الموسيقى بين المفاتيح دون تغيير العلاقة بين النوتات. ^{[ 9 ]}

تُضبط البيانو عادةً على معيار نغمة A440، الذي اعتُمد في أوائل القرن العشرين استجابةً لتفاوت المعايير على نطاق واسع. ^{[ 10 ]} وكانت معايير النغمات سابقًا ترتفع تدريجيًا من حوالي A415 خلال أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر إلى A435 خلال أواخر القرن التاسع عشر. وعلى الرغم من أن A440 هو المعيار السائد، فإن بعض الأوركسترات، وخاصة في أوروبا، تستخدم معيار نغمة أعلى، مثل A442. ^{[ 11 ]}

يمكن للوتر المشدود أن يهتز بأنماط مختلفة، أو توافقيات ، وعندما يضرب مطرقة البيانو وترًا، فإنها تُثير توافقيات متعددة في الوقت نفسه. التوافقي الأول، أو التردد الأساسي، هو عادةً الأعلى صوتًا، وهو الذي يُحدد درجة الصوت المسموعة. ^{[ 12 ]} نظريًا، تهتز التوافقيات الأعلى، والتي تُسمى أيضًا النغمات الفوقية أو الجزئية، عند مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي. على سبيل المثال، وتر بتردد أساسي 100  هرتز سيكون له نغمات فوقية عند 200  هرتز، و300  هرتز، و400  هرتز، وهكذا. في الواقع، ترتفع ترددات النغمات الفوقية قليلًا، بسبب عدم التوافق الناتج عن صلابة الأوتار. ^{[ 13 ]}

العلاقة بين نغمتين، والتي تُسمى فاصلة ، هي نسبة تردداتهما المطلقة. أسهل الفواصل الموسيقية تحديدًا وضبطًا هي تلك التي تكون فيها ترددات النغمات بنسبة عددية صحيحة بسيطة (مثل الأوكتاف بنسبة 2:1، والخامسة التامة بنسبة 3:2، وهكذا)، لأن التوافقيات لهذه الفواصل تتطابق وتتداخل عندما تكون خارج النغمة. في حالة الخامسة التامة، يتطابق التوافقي الثالث للنغمة الأدنى مع التوافقي الثاني للنغمة الأعلى.

يشير مصطلح "المزاج " إلى نظام ضبط يسمح بتداخل الفواصل الموسيقية بدلاً من ضبطها على أنها فواصل نقية أو " فواصل عادية ". في نظام المزاج المتساوي ، على سبيل المثال، يتم تعديل الفاصلة الخامسة بتضييقها قليلاً، وذلك عن طريق خفض حدتها العليا قليلاً، أو رفع حدتها السفلى قليلاً.

يؤدي تعديل الفاصل الموسيقي إلى حدوث نبضات فيه. ولأن النغمة الفعلية لوتر البيانو المهتز ليست نغمة واحدة فقط، بل مجموعة من النغمات مرتبة في سلسلة توافقية ، فإن وترين قريبين من نسبة توافقية بسيطة، مثل نبضة خامسة مثالية عند النغمات العالية (عند توافقاتهما المتطابقة)، وذلك بسبب اختلاف النغمة بين توافقاتهما المتطابقة. وعندما يمكن حساب هذه الترددات، يمكن ضبط نظام الضبط الموسيقي سمعيًا عن طريق توقيت نبضات الفواصل الموسيقية المعدلة.

تبدأ إحدى الطرق الشائعة لضبط البيانو بضبط جميع النغمات في أوكتاف "التوزيع الموسيقي" في النطاق المتوسط ​​السفلي للبيانو، عادةً من فا3 إلى فا4. يبدأ الضبط باستخدام مرجع خارجي، عادةً شوكة رنانة بتردد 440 هرتز (أو شوكة رنانة بتردد 523.23 هرتز) لضبط نغمة ابتدائية، ثم يضبط باقي النغمات في "التوزيع الموسيقي" باستخدام علاقات الفواصل الموسيقية المعدلة. أثناء الضبط، من الشائع تقييم الخماسيات والرباعيات التامة، والثوالث الكبيرة والصغيرة، والسداسيات الكبيرة والصغيرة، وغالبًا ما تُعزف الفواصل بنمط تصاعدي أو تنازلي للتأكد من تحقيق تدرج منتظم في معدلات الإيقاع.

بعد تحديد النوتات الـ 12 للسلم الكروماتي، يقوم الفني بعد ذلك بتكرار المزاج في جميع أنحاء البيانو عن طريق ضبط الأوكتافات والتحقق المتبادل مع الفواصل الأخرى، لمواءمة كل نوتة مع النوتات الأخرى التي تم ضبطها بالفعل.

تُستخدم أجهزة ضبط البيانو الإلكترونية على نطاق واسع. وهي مصممة لضبط نفس التعقيدات الصوتية التي يواجهها جهاز الضبط السمعي. تستخدم هذه الأجهزة خوارزميات متطورة لاختبار التركيب التوافقي لكل وتر باستمرار أثناء عزفه، وتطبق المعلومات المستخلصة لتحديد درجة الصوت المثلى ضمن سياق الآلة الموسيقية ككل.

يُبيّن الجدول التالي ترددات الخفقان النظرية بين النوتات في أوكتاف التوزيع المتساوي. يشير الصف العلوي إلى الترددات المطلقة للنغمات. عادةً ما يتم تحديد تردد A440 فقط من مرجع خارجي. يشير كل رقم آخر إلى معدل الخفقان بين أي نوتتين (تشتركان في الصف والعمود مع هذا الرقم) في أوكتاف التوزيع. يمكن ضبط معدلات الخفقان الأبطأ بدقة باستخدام المترونوم، أو أي جهاز مشابه. ^{[ 14 ]}

بالنسبة للثوالث في أوكتاف التوزيع الموسيقي، يصعب ضبط هذا العدد الكبير من النبضات في الثانية، ولكن بعد ضبط التوزيع الموسيقي ومضاعفته في أوكتاف أدنى، تظهر جميع ترددات النبضات هذه بنصف المعدل المحدد في هذا الأوكتاف الأدنى، وهو ما يُعدّ ممتازًا للتحقق من صحة التوزيع الموسيقي. من أسهل اختبارات التوزيع المتساوي عزف سلسلة من الثوالث الكبيرة، كل منها أعلى بنصف نغمة من سابقتها. إذا تم تحقيق التوزيع المتساوي، فيجب أن يزداد معدل نبضات هذه الثوالث بالتساوي في نطاق التوزيع الموسيقي. ^{[ 15 ]}

يوضح الجدول التالي درجة الصوت التي يجب أن يحدث عندها أقوى رنين في الفواصل الموسيقية المفيدة. وكما ذُكر سابقًا، عند ضبط فاصل موسيقي خامس تام، على سبيل المثال، لا يُسمع الرنين عند أي من النغمات الأساسية للمفاتيح المُعزوفة، بل عند أوكتاف وخامس (ثانية عشرة تامة) أعلى من أدنى مفتاح من المفتاحين، وهي أدنى درجة صوت تتداخل عندها سلسلتا التوافقيات. بمجرد سماع الرنين، يجب على الضبط تعديل الفاصل الموسيقي إما بتوسيعه أو تضييقه من ضبط خالٍ من الرنين.

يُقدّم نظام الضبط الموصوف في خطة الإيقاع المذكورة أعلاه تقريبًا جيدًا لنظام التوزيع المتساوي عبر نطاق أوكتاف التوزيع. مع ذلك، عند توسيع نطاق الضبط، يصبح ضبط الآلة الفعلي أقل دقة بشكل متزايد بسبب انحراف النغمات الجزئية الحقيقية عن التوافقيات النظرية ، فتصبح النغمات الجزئية للبيانو حادة بعض الشيء ، كلما ارتفعنا في ترتيب سلسلة التوافقيات .

تُخفف هذه المشكلة بتمديد الأوكتافات عند ضبط النغمات فوق (وإلى حد ما تحت) نطاق التوزيع الموسيقي. عند تمديد الأوكتافات، لا تُضبط على أدنى نغمة توافقية (النغمة الجزئية الثانية) للنغمة الأدنى، بل على نغمة توافقية أعلى (غالبًا النغمة الجزئية الرابعة). يؤدي هذا إلى توسيع جميع الفواصل بالتساوي، وبالتالي الحفاظ على اتساق الفواصل والنغمات.

تتطلب جميع أنواع الموسيقى الغربية، ولا سيما الموسيقى الكلاسيكية الغربية، هذا الانحراف عن التوزيع المتساوي النظري للأصوات، لأن الموسيقى نادراً ما تُعزف ضمن أوكتاف واحد. يعزف عازف البيانو باستمرار نغمات موزعة على ثلاثة أو أربعة أوكتافات على الأقل، لذا من الضروري توسيع نطاق الطبقات الصوتية المتوسطة والعليا ، أو تمديدها، لتتوافق بشكل أفضل مع النغمات التوافقية غير المتناغمة في الطبقات الصوتية المنخفضة.

بما أن امتداد الأوكتافات يُدرك ولا يُقاس، فإنّ العازف يُحدد الأوكتاف الذي يحتاج إلى تمديد أكبر أو أقل "بالسمع". يتطلب الضبط الجيد توازناً بين نقاء الصوت، ودقة النغمات، وإدراك تدرج جودة الصوت عبر نطاق الآلة. يُطلق على هذا التعديل في عرض المقياس اسم "أوكتاف عازف البيانو" ، وذلك تمييزاً له عن الأوكتاف البسيط بنسبة 2:1 المتوقع من المذبذب التوافقي  (النظري) .

يُعدّ تحديد مقدار الشدّ اللازم لتحقيق التوازن المطلوب عملية معقدة، تُوصف نظريًا بأنها دالة لتوسيع نطاق الوتر . يأخذ توسيع نطاق الوتر في الاعتبار شدّ الوتر، وطوله، وقطره، ووزنه لكل وحدة طول، بالإضافة إلى مرونته في أسلاك اللب أو أي لفات إضافية تُستخدم لتعديل وزن السلك. عادةً ما تُصنع اللفات الإضافية من معدن أكثر كثافة ووزنًا، ولكنه أقل مرونة من الفولاذ المستخدم في اللب. يؤدي عدم كمال المرونة في أي مكان في سلك الوتر إلى انحراف نغماته الجزئية قليلًا عن التوافقيات النقية رياضيًا ، ولا توجد مادة حقيقية تُستخدم لتوليد النغمات الموسيقية تتمتع بمرونة مثالية . منحنى ريلسباك هو نتيجة قياس الترددات الأساسية للأوتار المشدودة ورسم انحرافاتها عن التوزيع المتساوي غير المشدود.

في البيانو الصغير، يكون التنافر الصوتي شديدًا لدرجة أن تحديد مدى عزف يعتمد على ثلاثة أوكتافات يجعل الأوكتافات الفردية ترتجف بشكل ملحوظ، وتتذبذب الفواصل الموسيقية الواسعة والسريعة في الطبقة الصوتية العليا بشكل كبير - خاصةً الفواصل السابعة عشرة الكبيرة (أوكتافين + ثالثة كبيرة). ولذلك، سيحاول فني الضبط بالضرورة الحد من هذا المدى. أما في البيانو الكبير، مثل بيانو الحفلات الموسيقية، فإن انخفاض التنافر الصوتي يسمح بمدى عزف أكثر اكتمالًا للأوتار دون التأثير سلبًا على الأوكتافات القريبة والفواصل الأخرى. لذا، فبينما قد يكون صحيحًا أن البيانو الأصغر حجمًا يحصل على مدى عزف أكبر بالنسبة للنغمة الأساسية، إلا أن أوكتافات بيانو الحفلات الموسيقية فقط هي التي يمكن توسيعها بالكامل بحيث تكون الأوكتافات الثلاثية متناغمة تمامًا. وهذا ما يُسهم في الاستجابة والتألق والجودة الصوتية المميزة التي يوفرها بيانو الحفلات الموسيقية.

من فوائد تمديد الأوكتافات تصحيح التنافر الذي يُحدثه التوزيع المتساوي في الخامسة المثالية. فبدون تمديد الأوكتافات، سيتضاعف الإيقاع البطيء، شبه غير الملحوظ، للخامسات في نطاق التوزيع المتساوي (والذي يتراوح من نبضة واحدة كل ثانيتين إلى نبضة واحدة في الثانية تقريبًا) مع كل أوكتاف صاعد. وبالتالي، في أعلى لوحة المفاتيح، ستنبض الخامسة النقية نظريًا ومثاليًا أكثر من ثماني مرات في الثانية. تتقبل الأذن الغربية الحديثة بسهولة الإيقاع السريع في الفواصل غير المتساوية (الثانية والسابعة، والثالثة والسدسة)، ولكن ليس في الأوكتافات أو الخماسيات المثالية. ولحسن حظ عازفي البيانو، فإن تمديد الأوتار الذي يُعالج عدم التناغم في البيانو الكبير يُخفف أيضًا بشكل كبير من تراكم التنافر في الخامسة المثالية.

تؤثر عوامل أخرى، فيزيائية ونفسية صوتية ، على قدرة الضبط على تحقيق التناغم المطلوب. من بين العوامل الفيزيائية التأثيرات غير المتناغمة الناتجة عن رنين لوحة الصوت في أوتار الباص، أو رداءة تصنيع الأوتار، أو خصائص قد تُسبب "نبضات زائفة"، زائفة لأنها لا علاقة لها بضبط النبضات أثناء عملية الضبط. أما العامل النفسي الصوتي الرئيسي فهو أن الأذن البشرية تميل إلى إدراك النغمات العالية على أنها أقل حدة من تلك الموجودة في النطاق المتوسط. غالبًا ما يكون توسيع نطاق الضبط لمراعاة عدم تناغم الأوتار غير كافٍ للتغلب على هذه الظاهرة، لذا قد يقوم ضابطو البيانو بتوسيع نطاق الأوكتاف الأعلى أو نحو ذلك من البيانو بشكل أكبر.