Az íjaktól a hegedűkig




        Régi adósságunkat törlesztve, akusztikai  cikksorozatot  indítunk.
    Első témánk: a hangszerek keletkezése és működésük  módjai.  Következő
    számunkban arról írunk, hogyan  viselkednek  a  hangszerek  akkor,  ha
    koncertteremben szólalnak meg.  Csak  ezután  szándékszunk  rátérni  a
    lakószobák akusztikájára és annak javítására (de csak akkor ha már  az
    elmélet  által  ajánlott   módszereket   magunk   is   kipróbálhattuk,
    ellenőrizhettük).


    

    1. ábra
    Dél-itáliában talált vázakép ie. V. századi görög húros hangszerekről.
    Münchenben  őrzik.  (Tarnóczy:  Zenei akusztika; Zeneműkiadó, Budapest
    1982.)


        A zene ősidők óta gyönyörködteti az  embert:  segíti  a  munkában,
    vele van örömében, menekvést nyújt bánatában.
        Milyen lehetett az első hangszer?
        Az ősember véletlenül jöhetett rá arra,  hogy  bizonyos  tárgyakat
    meg  lehet  szólaltatni.  Érdekesnek  találhatta  egy  kivájt  fadarab
    hangját, amikor azt egy másik fadarabbal  megütötte.  Amikor  belefújt
    egy  lyukas  csontba,  amiből  talán  éppen  a  velőt  akarta  kifújni
    vacsorázás  közben,  éles  hangot  hallott.  Zenei  hangot   adott   a
    vadászatkor  megfeszített  íj  húrja  is,  amikor  elrepült   róla   a
    nyílvessző.
        Aztán az  ősember  azt  is  tapasztalta,  hogy  ha  rövidebb  vagy
    hosszabb lyukas csontba fúj, akkor magasabb vagy mélyebb hangot  hall,
    és ha feszesebb vagy ernyedtebb az íj  húrja,  akkor  magasabban  vagy
    mélyebben  zizeg.  Primitív  törzseknek  még  ma  is   ilyen   jellegű
    hangszereik vannak.
        Valójában az ősember már minden  klasszikus  hangszernek  az  ősét
    feltalálta, hiszen ma  is,  annyi  év  után  három  csoportba  szoktuk
    sorolni  a   hangszereket:   fúvós   hangszerek,   húros   hangszerek,
    ütőhangszerek. (Ma már persze külön csoportot alkotnak az elektronikus
    hangszerek  is.)  Bár  az  ősember  primitív  hangkeltő  szerszámairól
    régészeti   leletek    tanúskodnak,    hangszereink    kialakulásának,
    fejlődéstörténetének hiteles rendjét talán sohasem fogjuk  kideríteni.
    Azt azonban tudjuk, hogy az ókori kultúrában már néhány mai értelemben
    vett hangszer is előbukkan.
        A görögök, akik mindent az istenektől származtattak, valahogy  így
    mesélik el a lant felfedezését: a kis  pólyás  Hermész  isten  ellopta
    bátyja ökreit, aztán az ökrök beléből húrt  sodort,  majd  megölt  egy
    teknősbékát, és ennek a teknőjére feszítette a  húrokat.  Nyilvánvaló,
    hogy csakis isten lehetett, ha már pólyás  korában  ilyesmiket  tudott
    csinálni! Azután - így szól a monda - hogy kiengesztelje  az  ellopott
    ökrök miatt megdühödött bátyját, Apollónt, neki adta  a  szépen  zengő
    hangszert. Bátyja ki is  engesztelődött,  annyira,  hogy  legkedvesebb
    hangszere lett a lant. A  görögök  ezért  lantot  pengetve  tisztelték
    Apollónt.
        A  középkor  végén  már  minden  mai  természetes  megszólaltatású
    hangszerféleség ismeretes volt: a  pengetett,  megütött  vagy  vonóval
    rezgésbe hozott húr, az ajaksípok, nyelvsípok, a dobok és így  tovább.
    A reneszánsz megajándékozott  bennünket  a  legkülönbözőbb  hangszínek
    szépségeivel, a barokk pedig  kiválasztotta  a  fennmaradásra  érdemes
    hangszereket. A legutóbbi századok technikai  fejlődésén  át  eljutunk
    korunk hangszereihez.
        Az  évszázadok   során   hangszerkészítő   nemzedékek   adták   át
    tapasztalataikat egymásnak: mindegyik hozzátette saját felfedezését és
    elvetette, amit helytelennek tartott. Bár a zenei  hangok  természetét
    sok kiváló zenész  és  természettudós  vizsgálta,  mélyreható  fizikai
    elemzésüket csak századunk elektronikus eszközei tették lehetővé.
        Amikor zenei hangot hallunk, mindenekelőtt a magasságát, erősségét
    és színezetét érzékeljük; ezek azok a legfontosabb jellemzők,  amelyek
    alapján a hangokat megkülönböztetjük egymástól. Vajon  milyen  jellegű
    hangokat  hallunk  zenei  hangnak?  Nem  egyszerű  válaszolni  erre  a
    kérdésre.  Általában  az  időben  szabályosan  ismétlődő  (periodikus)
    hangot halljuk zenei hangnak,  ámde  "tiszta"  szinuszos  hangot  csak
    mesterségesen, elektromos rezgéskeltőkkel  hozhatunk  létre,  s  ennek
    nemhogy  zenei  kifejezőereje  nincs,  hanem  kifejezetten  bántó   is
    hallgatni. (Ilyen, úgynevezett mérőjelet sugároznak  a  rádióállomások
    adás előtt.) Sokszor a  nem  tisztán  periodikus  hangot  is  zeneinek
    mondjuk, mint például a harangnak vagy az ütőhangszerek némelyikének a
    hangját.
        A hangoknak gyakran szokás az időbeli lefutását ábrázolni, ekkor a
    koordinátarendszer vízszintes tengelyén az időt, függőleges  tengelyén
    pedig a hangnyomást vagy az avval arányos feszültséget olvashatjuk le.
    A 2. ábrán tiszta szinuszos hangnak, valamint fuvola, oboa  és  hegedű
    hangjának időbeli lefutását  mutatjuk  be.  Mindenki  tudja,  hogy  ha
    megszólaltatunk  egy  hangszert,  az  nyomásingadozást  idéz   elő   a
    levegőben,  és  ez  terjed  tova:  ez  a  hang.  Mikrofonnal   ezt   a
    nyomásingadozást    feszültségingadozássá    alakíthatjuk,    s     ez
    oszcilloszkóp segítségével láthatóvá tehető.  Az  oszcilloszkóp  olyan
    műszer, melynek képernyőjén egy  fényes  pont  rajzolja  le  és  teszi
    láthatóvá a feszültség időbeli változását. Vízszintes irányban a  pont
    állandó sebességgel mozog,  ez  mutatja  az  idő  múlását,  függőleges
    irányban pedig kitérése a feszültséggel arányos. Így  nyerhetők  a  2.
    ábra görbéi. Az ábrán jól látható, hogy  e  hangszerek  hangja  időben
    periodikus  (ugyanaz  a  jelforma  ismétlődik).  A  hangszerek  hangja
    azonban nem tisztán szinuszos. Minden periodikus jel  több,  különböző
    frekvenciájú és amplitúdójú szinuszos jel összegeként adódik, vagy így
    állítható elő.

    

    2. ábra.
    Tiszta szinuszos hang (a), valamint fuvola (b), oboa (c) és hegedű (d)
    hangjának  időbeli  lefutása  (Miller: Sound Waves; The Macmillan Co.,
    New York, 1937)


        Szokásos a  hangokat  olyan  koordinátarendszerben  is  ábrázolni,
    amelynek  vízszintes  tengelyére  az  időegységre   eső   rezgésszámot
    (frekvenciát), függőleges tengelyére pedig a hang erősségével  arányos
    jelet  (például  a  hangnyomás-  vagy  hangintenzitás-szintet)  írjuk,
    dB-ben. Ebben  a  rendszerben  a  tiszta  szinuszos  hang  színképe  -
    spektruma - egyetlen vonal, melynek helyzetét a  rezgés  frekvenciája,
    nagyságát pedig a hangnyomásszint határozza meg  (3.  ábra).  Ugyanígy
    egy periodikus jel színképe több, különböző nagyságú vonal (4. ábra).

    

    3. ábra.
    Az f0 frekvenciájú szinuszos hang színképe


    

    4. ábra.
    Egy   periodikus   jel   (zenei   hang)  szinképe.  A  felharmonikusok
    frekvenciája az alaphang frekvenciájának egész számú többszöröse

    5. ábra.
    Rezonancia kialakulása egy csődarabban. A hangvillához kötött dugattyú
    szinuszosan  összenyomja  a  levegőt,  amiben  sűrűsödések, ritkulások
    alakulnak ki. Részletes magyarázatát lásd a szövegben


       A zenei hang tehát  általában  több  szinuszos  rezgésből  tevődik
    össze. Ezek közül a legmélyebbnek (vagyis a legkisebb  rezgésszámúnak)
    kitüntetett  szerepe  van:  többnyire  ez  szabja  meg  a  zenei  hang
    magasságát, és így a hangjegyírás is ezt jelöli. Ezek  rezgésszáma  az
    alaphangénak egész számú többszöröse. Hogy  a  felhangok  miért  egész
    számú   többszörösei   az   alaphangnak,   azt   később    részletesen
    elmagyarázzuk.   Az   alaphanggal   együtt   megszólaló    felhangokat
    harmonikusoknak nevezzük, hiszen ezek  hangközeit  megszoktuk,  fülünk
    természetesnek, harmonikusnak érzékeli őket.
        De hogyan  is  keletkeznek  a  zenei  hangok?  Hogyan  működnek  a
    hangszerek?
        Minden hangszer működése periodikus  mozgáson  alapul.  Periodikus
    mozgásba hozzuk vagy közvetlenül a levegőt, vagy valami szilárd testet
    (például húrt), és ezt a periodikus mozgást úgy adjuk át a  levegőnek,
    hogy tovaterjedjen - lehetőleg felerősödve.
        Hogyan hozhatjuk periodikus mozgásba  a  levegőt?  Ki  ne  próbált
    volna két hüvelykujja között kifeszített fűszálat  megfújni?  Ilyenkor
    éles  hangot  hallunk.  Az  egyenletes  levegőáramlás  éles  akadályba
    ütközve elveszíti áramlási egyenletességét: légörvények keletkeznek  A
    leváló örvények megfelelő geometriai  feltételek  esetén  meglehetősen
    szabályszerűen követik  egymást,  ezzel  nagyjából  periódusos  zavart
    keltenek a térben. Az eredmény az  örvényleszakadások  frekvenciájával
    jellemzett hang. Ily módon hozzuk periodikus  mozgásba  a  levegőt  az
    ajaksípokkal (fuvola, furulya, orgona ajaksípjai, játéksípok, hajókürt
    stb.).   A   megszólaltatott   hang   állandóságát    és    határozott
    hangmagasságát a rezonancia tartja fenn - erről majd később.
        A levegő rezgésbe hozásának másik módja, hogy a levegőáramlást  az
    általa  rezgésbe  hozott,  egészen  vékony,   rugalmas   nyelvecskével
    szaggatjuk meg (nyelvsípok). Ha a nyelvecske egy nyílásba  illeszkedik
    és a légbefúvás  hatására  ide-oda  rezeg:  ez  az  átcsapó  nyelv.  A
    legegyszerűbb  ilyen  hangszer  a  szájharmonika.  Aki   gyerekkorában
    szétszedte már a szájharmonikáját, megfigyelhette, hogyan kelt  hangot
    az átcsapó nyelv. A nyelvecske azonban nagyobb is lehet  a  nyílásnál,
    ebben   az   esetben   légbefúváskor   saját   rugalmassága   folytán,
    fél-periódusonként rácsapódik a  keretre:  ez  a  rácsapó  nyelv,  ami
    nádból  vagy  rugalmas  fémlemezből  készülhet.   Az   előbbi   eszköz
    szimmetrikus rezgést kelt,  csekély  felhangtartalommal  -  az  utóbbi
    viszont aszimmetrikus, bő felhangtartalmú, éles hangot ad.
        A zenekar fafúvós hangszerei (klarinét, oboa, fagott) és  igen sok
    népi hangszer, egyebek között a duda  is  nádnyelvvel  szólal  meg.  A
    klarinét egynyelvű nádsíp,  az  oboa  és  a  fagott  nádsípja  kettős,
    végüket a megnedvesített ajkak közé kell venni, és  így  kell  átfújni
    rajtuk.  Az  orgona  nyelvsípjaiban  rácsapó  vagy  átcsapó   rugalmas
    fémnyelv szabályozza a levegő áramlását.
        A   hangszerek   hangkeltő   részét   úgynevezett   rezonátorokkal
    egészítjük  ki,  hogy  ez  a  hang  bizonyos   részeit   kiemelje   és
    felerősítse. Rezonátor például egy borosüveg,  amiből  ha  kihúzzuk  a
    dugót, határozott hangmagasságú hangot hallunk.  Rezonátor  lehet  egy
    orvosságos fiola vagy egy egyszerű csődarab is.
        Hozzunk rezgésbe egy csőben levő levegőoszlopot úgy,  hogy  a  cső
    végén levő dugattyút  szinuszosan  mozgatjuk  (5.  ábra).  A  dugattyú
    környékén a levegő hol összesűrűsödik, hol pedig  megritkul,  s  ez  a
    zavar  c  sebességgel  (hangsebességgel)   terjed   tova   a   csőben;
    úgynevezett  longitudinális  -  hosszanti  -  hullám  alakul   ki.   A
    légoszlopot  rezgésre  gerjeszthetjük  a  cső  oldalt   vágott   résén
    keresztül áramló levegővel, vagy rezgő nyelvvel is. Tegyük  fel,  hogy
    egy hengeres, mindkét végén nyitott cső egyik  oldalán  a  légoszlopot
    szinuszos  rezgésre  kényszerítjük.  Ennek  az  a  feltétele,  hogy  a
    gerjesztés  (lökés)  mindig  akkor  hasson,  amikor  a   cső   végéről
    visszaverődött hanghullám ismét a gerjesztés helyére érkezik.  Ez  azt
    jelenti, hogy a hangnak kétszer kell befutnia  a  cső  hosszát  (l)  a
    periódus ideje alatt (Τ). Képletben ezt így írhatjuk fel:

    2l = c*Τ

        Mivel az egységnyi idő alatt fellépő rezgések száma -a frekvencia-
    a  periódusidő  reciproka, vagyis (f=1/Τ), a csőben az alaprezgés
    (az alaphang) frekvenciája:

    f0=c/2l

    és hullámhossza:

    λ0 = 2l

        Meg kell  jegyeznünk,  hogy  a  hullám  a  cső  végéről  akkor  is
    visszaverődik, ha a cső nincs lezárva. A  hang  minden  olyan  helyről
    visszaverődik, ahol a terjedési viszonyok (az  akusztikai  impedancia)
    megváltoznak, márpedig a cső végén ez történik.  A  hangenergia  egyik
    része a környezetbe  sugárzódik,  kicsatolódik,  másik  része  azonban
    visszaverődik.
        A csőben természetesen több hullám is elindulhat, mielőtt az  első
    visszatérne. Ez így is lesz, ha a gerjesztés nem tisztán szinuszos.  A
    mindkét végén  nyitott  cső  felhangjainak  frekvenciája  az  alaphang
    frekvenciájának egész számú többszöröse. Ahol a cső vége zárt,  ott  a
    levegőrészecskék nem tudnak kimozdulni: rezgési csomópont  alakul  ki,
    ugyanakkor  itt  a  nyomásingadozás  maximális.  Nyitott  csővégen   a
    levegőrészecskék nyugodtan  elmozdulhatnak  -  a  nyomásingadozás  itt
    zérus.
        A 6. ábrán lerajzoltuk,  milyen  állóhullámok  alakulhatnak  ki  a
    mindkét végén nyitott, illetve a csak az egyik végén  nyitott  csőben.
    Az ábrán feltüntettük a kimozdulási maximumhelyeket és  csomópontokat.
    Mindkét esetben az alaphangot és a két első  felhangot  szemléltetjük.
    (Mindkét végén zárt csőnek nincs hol  kisugároznia  a  hangenergiát  -
    nehezen csinálhatnánk belőle hangszert.) Az ábráról leolvasható,  hogy
    az egyik végén fedett, l hosszúságú cső alapfrekvenciája:

    f0=c / 4l

    és az ehhez tartozó hullámhossz:

    λ = 4l

        vagyis  az  ugyanolyan  hosszúságú,  de  egyik  végén   zárt   cső
    alaphangja egy oktávval mélyebb, mint a mindkét végén nyitott csőé:  a
    csőben nem fél-, hanem negyedhullámú állóhullám  alakul  ki.  Mivel  a
    rezgési csomópontok mindig aszimmetrikusan helyezkednek el (zárt végen
    maximális, nyitott  végen  zérus  nyomásingadozás),  csak  a  páratlan
    sorszámú (rendű) felhangok jelennek meg.
        A kétféle rendszer 4 oktávnyi felhangsorát  a  7.  ábrán  vázoltuk
    fel. Mivel  a  zárt  végű  (fedett)  csövek  alaphangja  egy  oktávval
    mélyebben szól, a fedett csövet fele hosszúságúnak ábrázoltuk, hogy  a
    kétféle rendszer felhangsora jobban összehasonlítható legyen. Ábránkon
    egy 2,6 méter hosszú, hengeres nyitott csőnek, illetve egy  1,3  méter
    hosszú  (egyik  végén)  fedett  csőnek  a  felhangsorát  mutatjuk  be.
    Szembetűnő, hogy a  mindkét  végén  nyitott  cső  hangja  felhangokban
    sokkal gazdagabb.
        A nyitott sípok mindig nagyobb hatásfokkal sugároznak, mint a zárt
    sípok;  ugyanakkora   energiabefektetéssel   hangosabban   szólnak   -
    különösen, ha a csővéget még tölcséresre is formálják. A fedett  sípok
    a  fedett  végükön  nem  tudnak  sugározni,  így  mindig  a   nyitott,
    gerjesztési oldalon adják le a hangot.
        Az is érdekes, hogy  az  önmagában  rezgő  nyelv  felhangsora  nem
    harmonikus - a nyelvsípok rezonátorának tehát  igen  fontos  "hangoló"
    szerepe  van!  Az  olyan  rezgőnyelves  hangszerek,   melyek   hangját
    rezonátorral nem hangolják,  nem  szólnak  teljesen  tisztán,  nem  is
    alkalmazzák őket zenekarban (harmonika, szájharmonika).
        Az egyetlen hangon megszólaló síp önmagában még nem hangszer. Hogy
    hangszer váljék belőle, az kell, hogy többféle hangon  is  meg  tudjon
    szólalni. Tehetünk több, különböző hangra hangolt sípot egymás  mellé,
    ilyen hangszer a pánsíp vagy például az orgona. De hangolhatjuk  magát
    a sípot is. Mindkét megoldásra már nagyon régen rájöttek  az  emberek.
    Régi  görög  vázaképeken  pánsípot  láthatunk,  hangolt   rezonátorral
    ellátott  egyszerű  sípot  pedig  már  az  ősember  is  használt.   Az
    istállóskői  barlangban  1951-ben  egy  legalább  30-35   ezer   éves,
    háromlyukú csontfurulyát találtak, ezt a lyukak  befogásával,  illetve
    felnyitásával lehetett hangolni. A lyukakra  később  fedél  kerül,  ez
    billentyűvel emelhető. Ilyen billentyűk vannak például a klarinét,  az
    oboa, a fagott rezonátorán.
        Végül  ne   feledkezzünk   meg   az   úgynevezett   ajakrezgetéses
    hangkeltésről sem: a zenész  az  ajkának  rezgetésével  szabályozza  a
    hangmagasságot.  Mint  ahogy  a  fuvola  és  oboa   megszólaltatásának
    alapötletét is a természet szolgáltatta, úgy  kínált  a  természet  az
    ősembernek másfajta szerszámokat is,  hogy  erős,  jeladásra  és  hadi
    célokra szolgáló riasztó hangot adhasson. Óriáskagylók, állati szarvak
    voltak  az  ősi  modelljei  a  mai  zenekarokban  használt,  tölcséres
    fúvókájú,  ajakrezegtetéses  hangkeltéssel  működő  hangszereknek:   a
    harsonának, a kürtnek, a trombitának, a tubának.  Ezeknek  a  zenekari
    hangszereknek a rezonátorát egy  cső  ki-be  tologatásával  (harsona),
    vagy  csövek  be-,  illetve  kiiktatásával  (trombita)  hangolják.   A
    tölcséres kiképzés arra szolgál, hogy a  már  létrejött  hangot  minél
    kisebb veszteséggel sugározzák ki.
        A trombita nem élesen hangolt rezonátor, így a hangjában  sok  zaj
    is van, általában annál több, minél hangosabban fújják a trombitát.  A
    rezonátorcső hosszát nem változtatják minden egyes  hangnál,  hanem  -
    mint   már   említettük   ajakfeszességgel   lehet    változtatni    a
    hangmagasságon, mégha a csőhossz változatlan is.
        Az  orgona,  amelyet  nem   véletlenül   neveznek   a   hangszerek
    királynőjének, minden fajtájú sípot tartalmaz: ajaksípok és nyelvsípok
    legkülönbözőbb fajtáit. Így az orgona fuvolázni, oboázni,  trombitálni
    is tud - úgyszólván utánozni tudja minden hangszer hangját. Ezért is a
    hangszerek hangszere! Hogyan lehet csupán sípokkal  is  ilyen  sokféle
    hangszínt előállítani?
        A síphang színének,  jellegének  kialakítására  sokféle  lehetőség
    kínálkozik.  Az  ajaksípok  hangszínén  például  változtatni  lehet  a
    síptest  relatív  bőségével,  vagyis  a  síp  bőségének  és  hosszának
    arányaival. A bővebb síp hangja telt, fuvolás, felhangban  szegényebb,
    a szűkebbé színesebb, "vonós" jellegű, fojtott  alaphanggal.  Eltér  a
    nyitott és a fedett síp hangszíne is. Az előbbi színesebb, átütőbb, az
    utóbbi puha, lágyabb hangzású.  Ha  a  sípot  lefedő  sapkába  vékony,
    meghatározott  hosszúságú,  nyitott  csövet   forrasztanak,   hangzása
    sajátosan világossá, kerekdeddé válik  ("csöves  fuvola").  A  síptest
    alakja hengeres (a legtöbb síp ilyen, az orgonahang  gerincét  alkotó,
    érces "principál"-sípok is hengeralakúak), lehet felfelé szűkülő  vagy
    bővülő vagy a kettő  kombinációja  is,  például  alul  hengeres,  fent
    csonkakúp alakú  toldat  stb.  Erősen  hat  a  hangzásra  az  ajakrész
    kialakítása, de fontos  szerepe  van  a  síptest  anyagának  is,  mely
    többféle fém és fa is lehet. (Ha  fából  van  az  orgonasíp,  akkor  a
    keresztmetszete négyszögletes.) Egészen különleges hanghatásokat lehet
    elérni, ha egyszerre sok, különböző jellegű sípot szólaltatunk meg  és
    ezek hangjából keverjük ki a megszólaló hangot.
        A hangkeltés  másik  mechanizmusa,  hogy  szilárd  anyagot  hozunk
    rezgésbe (húr, rúd, cső, lemez, membrán stb.), és ezt a rezgést  adjuk
    át a  levegőnek.  Számunkra  azonban  most  egyszerűbb,  ha  inkább  a
    húroknak a rezgését vizsgáljuk meg közelebbről.

    

    6. ábra.
    Nyitott  és  zárt  cső  (síp)  levegőoszlopának  alaprezgése és néhány
    felhangja. (Az egyik végének mindenképpen nyitottnak kell lennie, hogy
    a hanghullámok kiléphessenek belőle)


    

    7. ábra.
    A  harmonikus felhangok sorának zenei ábrázolása: a) két végén nyitott
    és  b)  egyik  végén  zárt légoszlop esetére. A fedett cső fele akkora
    hosszúságú,  hogy  az alaphang azonos legyen. A *-gal jelölt hangok az
    ábrázoltnál  mélyebbek,  a  +-tel  jelöltek  magasabbak.  A 11. és 13.
    részhang eltérése a negyedhangot is eléri. (Tarnóczy: Zenei akusztika,
    Zeneműkiadó, Budapest, 1982)


    

    8. ábra.
    Szinuszhullám   terjedése   kötélen.   A   kéz   egyszerű   harmonikus
    rezgőmozgást végez.


        Rázzuk meg egy kötél egyik végét és figyeljük meg,  hogyan  terjed
    ez a zavar a kötél másik végéig, miközben a kötél egyhelyben marad (8.
    ábra).  Ezt  a  jelenséget  hullámzásnak   nevezzük.   Ez   a   hullám
    keresztirányú (transzverzális), mivel a kötél kimozdulása merőleges  a
    hullám haladási irányára, és ugyanakkor  hajlító,  mert  a  kötél  egy
    rövid  szakasza  ide-oda  hajladozik.  A  kötélhullámok  elég   lassan
    terjednek ahhoz, hogy lássuk őket, de túlságosan  lassan  ahhoz,  hogy
    hallhatók legyenek.
        Kötél helyett most feszítsünk ki és pendítsünk meg egy huzalt:  az
    már elég gyorsan rezeg ahhoz, hogy halljuk (de már túl gyorsan  ahhoz,
    hogy lássuk). Minél rövidebb, minél vékonyabb és minél feszítettebb  a
    húr, annál gyorsabban rezeg, és így annál magasabb hangot ad.
        Hogyan rezeg a húr? Mivel a két vége rögzítve van, ezek  a  pontok
    nem tudnak kimozdulni, és így ott  úgynevezett  kimozdulási  csomópont
    keletkezik.  A  húron  csak  olyan  frekvenciájú  szinuszos   rezgések
    alakulhatnak ki, hogy kimozdulásuk a húr két végén zérus legyen. A  9.
    ábrán  felrajzoltunk  néhány  ilyen  rezgésformát.  Emlékezhetünk:   a
    légoszlopok  fél-  vagy   negyedhullámhosszúságú   rendszerek.   Húros
    negyedhullámú rendszer viszont nem létezik, mert a húr mindig  mindkét
    végén rögzítve van.
        Még egy fajta  különbség:  ott,  ahol  a  húrt  kipendítettük,  az
    állóhullámok kialakulása után is állandó rezgésnek kell  lennie,  azaz
    nem jöhet létre csomópont. Más szóval a "a  hangkeverékben"  nem  lesz
    olyan felhang, amelynek a megpendítés helyén vagy közvetlen  környékén
    csomópontja volna. Például a  középen  megpendített  húr  páros  számú
    részhangjai ezért kimaradnak a  színképből,  sőt  az  ezeket  környező
    felhangok   is   gyöngén   jelentkeznek.   Ugyanígy   a   negyedrészen
    megpendített húrnak a 4., 8., 12. stb. részhangjai nem  jelennek  meg.
    Minél közelebb kerülünk a húr valamelyik végéhez, annál  felhangdúsabb
    hang keletkezik, ha megpendítjük. (Ezért van,  hogy  a  hegedűsök,  ha
    hangosabban akarnak  játszani,  a  vonót  a  lábhoz  közel  húzzák.  A
    felhangokban dúsabb hangot  ugyanis  hangosabbnak  halljuk!)  A  húrok
    hangszínét azonban (vagyis, hogy az  alaphangjukon  kívül  még  milyen
    felhangokban rezegnek), nemcsak az befolyásolja, hogy  hol,  hanem  az
    is, hogy hogyan gerjesztjük őket. A  húrt  pengetéssel,  ütéssel  vagy
    vonóval szokás megszólaltatni (például: hárfa - zongora - hegedű).
        Egy húrnak a  különböző  harmonikusait  is  megszólaltathatjuk,  a
    következőképpen. A húrt középen megpendítjük, s ekkor  a  húr  középső
    pontja  maximális  amplitúdóval  rezeg.  Ekkor   kisujjunkat   a   húr
    középpontjához érintjük, s ezzel  ezt  a  pontot  rezgési  csomóponttá
    változtatjuk, de a húr  még  mindig  a  teljes  hosszában  rezeg.  Így
    elnyomtuk a húr alaphangját (első  harmonikusát),  de  szólni  hagyjuk
    első felhangját (a második harmonikust). Az első felhang egy  oktávval
    magasabb az alaphangnál. Ugyanígy, ha kisujjunkat a húr  egyharmadában
    érintjük a  húrhoz,  akkor  a  harmadik  harmonikust  halljuk  stb.  A
    zenészek az így keltett hangot üveghangnak nevezik.
        A húr által keltett hang nagyon gyenge. A húros  hangszer  ötletét
    feltehetően a vadász íjának pengése adta - de  ez  a  hangélmény  csak
    magának a vadásznak szólhatott. És még ehhez a  vérszegény  hangzáshoz
    is jócskán hozzájárult az íj csontja vagy  fája.  A  húros  hangszerek
    feltalálásához bizony sok lelemény  kellett.  Fel  kellett  találni  a
    hangszer testét, amely felerősíti és kisugározza a hangot. És mivel  a
    hang  magasságát  pusztán  a  húrok  rövidítésével  csak  kismértékben
    lehetne   változtatni,   más-más   méretű   húrokhoz   eltérő   méretű
    hangszertestek  járultak...  egész  hangszercsaládok  születtek,  mint
    például a vonóscsalád: hegedű, mélyhegedű, cselló, bőgő.
        Ha megpendítünk egy hangvillát, s lábát az asztallapra  szorítjuk,
    rögtön erősebb hangot  hallunk.  Valahogy  így  van  ez  a  hangszerek
    testével is: a  hangerőt  azáltal  növeljük,  hogy  a  húrt  közvetlen
    érintkezésbe hozzuk egy olyan szilárd  testtel,  amely  aztán  szintén
    rezegni kezd, és jó hatásfokkal sugározza  ki  a  hangot.  A  húrvégek
    ugyan részben visszaverik az odaérkező hullámot, vagyis a  húr  mentén
    terjedő  rezgést  (hiszen  különben   nem   is   alakulnának   ki   az
    állóhullámok!), de a rezgés nagy részét a rezonáló testre továbbítják.
    Az  első  ötlettől  -  a  csecsemő  Hermész  teknőspáncélra  feszített
    húrjaitól -  természetesen  még  hosszú  utat  kellett  megtenni,  míg
    kialakult a hegedű vagy a zongora mai formája.
        A hegedű húrja például közvetlenül  a  rugalmas  anyagból  készült
    lábnak adja át rezgéseit, s az közvetíti a húr  rezgési  energiáját  a
    hegedű testéhez. A húr elveszített rezgési energiáját a vonó állandóan
    pótolja. Pengetett hangszereken egy  ilyesfajta  lábszerkezet  azonnal
    elvinné az összes energiát, és így a húr  nem  zengene  hosszú  ideig.
    Ezeken  a  hangszereken  tehát   levegőn   keresztül   csatolódnak   a
    húrrezgések a test-rezonátorhoz. Erre való a nagy, kör alakú kivágás a
    gitáron.
        Hogy aztán a hegedű - vagy bármilyen más hangszer  -  miért  éppen
    ilyen formájú, és hogy melyik miért jó vagy rossz minőségű, azt  nehéz
    lenne megmagyarázni. Mi is foglalkoztunk evvel a kérdéssel,  írhatnánk
    is sokat róla, de jobb, ha bevallja az akusztikus: bár sokat tudunk  a
    hangszerekről, még korántsem eleget. (Előfordult  már,  hogy  a  híres
    olasz hegedűkészítő mesterek  -  Amati,  Stradivari  vagy  Guarneri  -
    gyönyörű  hangú  hangszereit  megpróbálták  pontosan  lemásolni  és  e
    munkának  egy  kifejezetten  gyatra  hegedű   lett   az   eredménye.)A
    hegedűtestnek - a rezonátornak - az  a  szerepe,  hogy  felerősítse  a
    húrok hangjait,  de  sem  az  nem  jó,  ha  bizonyos  hangokat  sokkal
    erősebben kiemel, mint a  többit,  sem  az,  ha  a  hangokat  teljesen
    egyenletesen erősíti.
        Fizikusok és mérnökök a legkülönfélébb módszerekkel  vizsgálják  a
    jó  és  rossz  minőségű  hangszerek  fizikai   jellemzőit:   próbálják
    megfejteni a jó hangszerek titkait.  A  hegedű  hát-  és  fedőlapjának
    rezgéseit például jól lehet vizsgálni Ernst F. F. Chladni módszerével,
    mely a 18. században vált  ismertté.  E  módszer  továbbfejlesztése  a
    Carleen M. Hutchins által végzett kísérlet, amelynek eredményét a  10.
    ábrán láthatjuk.
        Egy hegedű hátlapját négy puha lábacskára állították, úgy, hogy  a
    vizsgált frekvencián a  lábacskák  rezgési  csomópontban  legyenek.  A
    hátlapot  úgy  helyezték  hangszóró  fölé,  hogy  a  hangszóró  a  lap
    maximális rezgést végző része alatt szóljon. A képen  a  hátlap  belső
    fele látható, melyre igen finom  alumíniumreszeléket  szórtak  (fent).
    Amint  a  hangszórón  a  kiválasztott  frekvenciájú   szinuszos   hang
    megszólal, az alumíniumrészecskék mozgásba jönnek (középen). Az erősen
    hajlítórezgést végző részekről  az  alumíniumpor  a  nyugalomban  levő
    részekre, a rezgési csomóvonalra kerül (lent). Így alakul ki az  adott
    frekvenciára jellemző "rezgéskép".
        A  modern  méréstechnikában   e   rezgéseket   már   lézersugaras,
    holografikus  módszerrel  szokták  láthatóvá  tenni.  A  11.  ábrán  a
    Chladni-féle és az utóbbi módszerrel felvett rezgésképeket hasonlítjuk
    össze. A hegedű hátlapjának rezgéseit az előbbi esetben  165,  225  és
    357Hz-en, az utóbbiban pedig  165,  222  és  348Hz-en  rögzítették.  A
    rezgési csomóvonalakat  a  lézerfényképen  fehér  terület  jelzi.  Jól
    látható, hogy a modern méréstechnika sokkal részletesebb képet fest  a
    hátlap rezgéseiről.
        A hegedű, mélyhegedű, cselló, bőgő: vonóval megszólaltatható húros
    hangszerek. Sok olyan húros  hangszer  van,  amit  pengetéssel  szokás
    megszólaltatni. Ilyen a már említett lant, vagy a mandolin, a hárfa, a
    csembaló.  A  pengetéssel  keltett  hangszín  más,  mint   a   vonóval
    megszólaltatott  hangszereké:  nagyon  kellemes  és  szép,  de  sokkal
    gyengébb.  A  pengetős  hangszereket  ezért   kevésbé   használják   a
    hangversenyzenekarban. Inkább társasági, házi  zenélésre  valók.  Igen
    erős hangú hangszerekké  válnak  azonban,  ha  hangjukat  elektromosan
    felerősítik.  Manapság  az  elektromos  gitár  a   szórakoztató   zene
    legnépszerűbb hangszere.
        A zongora ütve megszólaltatott húros hangszer. Sok-sok előde volt,
    például  a  klavikord  a  XIV-XVII.   században,   de   aztán   szinte
    egyeduralkodóvá nőtte ki magát az egyéb ütött húrú hangszerek  között.
    Húrjai fix hangolásúak. Nemcsak a hosszúságuk  más  és  más,  hanem  a
    vastagságuk és a feszítettségük is eltér, mert különben  a  legmélyebb
    húrnak csaknem kilenc méter hosszúnak kellene lennie.  Így  azonban  a
    feszítés csökkentésével, részben pedig  a  húr  tömegének  növelésével
    elérhető, hogy a hangversenyzongorák legmélyebb hangú húrja se  legyen
    hosszabb két méteresnél. (A legmagasabb hangok húrhossza 53-55mm.)  Az
    sem mindegy, hogy a húrok mennyire feszesek, mert a nagyobb feszítőerő
    túlságosan merevvé teszi őket, s akkor több nemharmonikus  felhang  is
    keletkezik.  Ha  viszont  kicsi  a  feszítőerő,  elvesznek  a  színező
    felhangok, és a hangszín tompává válik.
        Mély hangon igen nehéz egy húrt hangosan megszólaltatni, hiszen  a
    hosszú húr csak úgy tudna nagy hangenergiát sugározni a  környezetébe,
    ha nagy amplitúdóval mozdítanánk ki.  A  zongora  mély  hangjai  azért
    szólnak mégis elég erősen, mert kettős, sőt, hármas húrjai is vannak.
        A húrok rezgése a zongora úgynevezett  zengőlemezéhez  csatolódik.
    Ez a lemez a húrozat  alatt  vízszintesen  fekszik  a  zongoraszekrény
    teljes alapterületén, s igen jól felerősítve sugározza környezetébe  a
    hangot.  A   hang   szépsége   elsősorban   a   (fenyőfából   készült)
    zengőlemeztől függ. Nagyon fontos, hogy a fa jó száraz legyen, és hogy
    erezete a megfelelő irányban  álljon.  A  húrokat  kalapács  üti  meg,
    mégpedig  filccel  bevont  fejű  kalapács,  mert  ez  zengeti  meg   a
    legszebben  a  húrokat.   Bonyolult   technika   kapcsolja   össze   a
    billentyűkkel.
        Szép magas hangot húron megszólaltatni igen nehéz.  Magas  hanghoz
    nagyon rövid és nagyon feszes húrra van szükség,  csakhogy  az  erősen
    megfeszített húr merevvé válik  és  több  nemharmonikus  felhangot  is
    kelt. A feszesebb húrt erősebben  is  kell  megütni,  s  így  már  nem
    szólhat szépen. Szép magas hangokat inkább vastag lemezek  vagy  rudak
    megütésével kelthetünk. Miért van ez így?
        Megfigyeltük már, hogy ha egy húrt rezgésbe hozunk,  akkor  erősen
    hajladozik, vagyis úgynevezett hajlítási hullámok terjednek rajta.  Ha
    viszont rudat vagy igen vastag  lemezt  ütünk  meg,  ezek  nem  tudnak
    meghajolni, s így ezeken tisztán transzverzális hullámok  keletkeznek.
    A hajlító hullámok terjedési sebessége körülbelül  egy  nagyságrenddel
    kisebb, mint a transzverzális hullámoké.  Könnyen  belátható,  hogy  a
    húrnál sokkal hosszabb rúd ad ugyanolyan magasságú  hangot.  A  rudak,
    illetve vastagabb lemezek kis ütéssel  is  jól  rezgésbe  hozhatók,  s
    mivel sugárzási felületük nagyobb,  mint  a  húroké,  elég  erősen  is
    szólhatnak.
        Igaz, hogy ezeknek a felhangrendszere nem harmonikus, és az  ember
    így  azt  várná,  hogy  kellemetlen  vagy  hamis  lesz  a  hangjuk.  A
    gyakorlatban  mégis  sikerült  nagyon   szép   hangú   ütőhangszereket
    készíteni.
        Elérkeztünk   tehát   az   ütőhangszerekhez.   Vastag   lemezekről
    beszéltünk:  ilyenekből  áll  például  a  xilofon.  És  hosszú   rudat
    emlegettünk: ez volna - csak éppen háromszög alakúra összehajtogatva-a
    triangulum. Ez utóbbi hangszernek nagyon gyenge a hangja,  a  zenekari
    forténál 30  decibellel  is  kisebb  szintű.  Hogyan  válhatott  mégis
    zenekari hangszerré?
        A  triangulum  felhangjai  aránylag  egyenletes   elosztásúak.   E
    hangszer   energiájának   jelentékeny   része   ezért   olyan    magas
    frekvenciatartományba  esik  (8-16kHz),   amelyben   a   zenekar   más
    hangszerei már alig sugároznak közvetlen  energiát,  és  nincs  elfedő
    hatásuk. Ezért halljuk meg a  csilingelő  hangot  a  sokkal  hangosabb
    zenekari tuttin keresztül is.
        Szép, hosszan zengő hangja van  a  cintányérnak.  Igen  változatos
    játéktechnikával sokféle hangzást érhet el vele  a  zenész.  Összeütés
    után  csillapíthatja  is   a   hangját,   és   gerjesztheti   egyetlen
    lemezdobverővel, fémsöprűvel vagy más eszközzel is.  Érdekes,  hogy  a
    két tányér összeütésekor sokkal kevesebb felhang jelenik  meg,  mintha
    ráütünk  a  tányérra.  Az  előbbi  esetben  3,  az  utóbbiban  9kHz-ig
    mérhetünk összetevőket.
        Ezeket a hangszereket szokás önmagukban hangot  adó  hangszereknek
    nevezni. Többségük magas hangú hangszer. Ilyesfajta,  de  mély  hangra
    hangolt hangszert  már  nehéz  készíteni.  Az  ütőhangszer  felhangjai
    ugyanis - tudjuk! - nem  harmonikusak,  márpedig  a  fülünk  a  kisebb
    frekvenciák tartományában igencsak  hamisnak  hallja  a  nemharmonikus
    hangok összecsengését. A hangszerkészítők leleményessége  azonban  nem
    ismer határt. Igen szellemes  technikával  állítják  elő  a  mélyhangú
    gongot.  Ez  is  nagyjából  tányér  alakú  hangszer,  de  körgyűrűkből
    kovácsolják össze úgy, hogy e gyűrűk illesztési helyein még  az  anyag
    összetételét is megváltoztatják. Magát a gongot csigavonalban vezetett
    réz- és bronzhuzalból kalapálják össze. Azáltal, hogy e hangszer ilyen
    koncentrikusan   domborodó-homoruló   elemekből    áll,    sugárirányú
    rezgésekre  nem  gerjeszthető,  csakis  körkörös  rezgőmozgást  végez.
    Vastagsága a tányér széle felé csökken, ezzel érik el, hogy felhangjai
    harmonikusak legyenek.
        Ütőhangszer a  harang  is,  csak  hát  igen  nehéz  lenne  eredeti
    nagyságában  bevinni  a  zenekarba!  Habár  előfordult  már,  hogy   a
    karmester hangverseny közben meghúzatta a harangot  is  -  persze,  ha
    éppen  volt  harang  a  terem  fölött.  Zenekarban  a  harangot   vagy
    harangokat kis fémcsövekkel helyettesítik. Ez a (cső)  harangjáték.  A
    csövek  különböző  hosszúságúak.  Nemcsak  a  faluk,  hanem  bennük  a
    légoszlop is rezgésre kelthető (a  csőharangnak  tehát  rezonátora  is
    van!), s  ha  valamelyik  felharmonikus  egybeesik  a  fém  hangjával,
    felerősíti azt. Ezáltal érhetjük el, hogy a harangoknak  felismerhető,
    meghatározott hangmagasságuk legyen.
        A modern zenekari művek kedvelt  hangszere  a  cseleszta,  ezen  a
    billentyűk  által  mozgatott  kalapácsok  acéllemezeket   ütnek   meg.
    Hangszíne a harangjátékra és a hárfára emlékeztet.
        Nem beszéltünk még a legnépszerűbb ütőhangszerekről: a dobokról. A
    dob tulajdonképpen egy kifeszített  membrán  (kisdob,  nagydob  stb.).
    Hangjának  többnyire  nem  tulajdonítható   valamiféle   meghatározott
    hangmagasság, de vannak hangolható dobok is, mint  például  az  üstdob
    (timpani), amely - mint a neve is mutatja - üsthöz  hasonlít.  Az  üst
    szájára bőr, rendszerint disznóbőr feszül, s ha a dobverővel  ráütnek,
    rezgésbe  jön.  Az  üst  egy  széles  frekvenciasávban   rezonátorként
    működik, és csaknem egy egész oktávon belül hangolható. A mai pedálos,
    folytonos  hangolású  üstdobokon  apró   ütögetések   közepette   akár
    üstdob-glisszandókat is lehet játszani:  ütögetés  közben  a  membránt
    egyre inkább  megfeszítjük,  miáltal  a  hangja  folyamatosan  csúszik
    felfelé. Rendkívül sokrétű, különleges hangzást lehet elérni ezekkel a
    hangszerekkel. Íme így ír Kroó György, Bartók Zene húros hangszerekre,
    ütőkre és cselesztára című művéről:

        "A két vonószenekart a zeneszerző a pódium két oldalán,  egymással
    szemben helyezi el, de úgy, hogy a két csoport  a  pódium  mélységében
    nagybőgősei  révén  mégis  érintkezik  egymással.  Az  üresen   maradt
    pódiumközepet az ütősök foglalják el: egymással  szemben  éppen  rokon
    vagy kontraszt-hangzásokra képes  instrumentumok  kerülnek,  üstdobbal
    szemben nagydob, a cseleszta párja a xilofon, míg a zongorát  a  hárfa
    egészíti ki a másik oldalon. Bartók sztereofonikus hatást, térhangzást
    akart. A 17. századi osztott kórusok mintájára a két vonószenekar  hol
    párbeszédet  folytat,  hol  egyesíti  hangerejét.  Játszik  külön,  és
    játszik a más- és  másféle  módon  csoportosított  ütőkkel  együtt.  A
    vonósnégyesekben kipróbált effektusok sorra átkerülnek a  nagyzenekari
    partitúrába: a láb feletti játék, a glisszandók, a csúsztatott talpas-
    és körömpizzicatók, fuvolaszerű vonóstremolók, lefátyolozott és  nyílt
    hangzáskarakterek kontrasztjai, s ehhez most a szólamok megfosztásának
    elve, hárfa és zongora glisszandók, a bőr  szélén  és  a  bőr  közepén
    megütött kisdob vagy a lebegtetett cintányér hangja, xilofonnal kevert
    timpani csúszások. Különösen a harmadik tétel hangszerelése  varázsos,
    de az egész műben szinte foszforeszkálnak a színek és fények".

        Többször említettük, hogy az egész számú  frekvenciaarányban  álló
    hangokat mindig tisztának halljuk,  ha  egyszerre  szólalnak  meg.  Az
    egymás után megszólaltatott hangokkal azonban más a helyzet.
        Fülünk körülbelül a 16Hz és 16000Hz közötti frekvenciatartományban
    érzékeli a hangokat. (Jó hallású, 20 év körüli  fiatalok  néha  még  a
    20kHz-t is meghallják, de ez a képesség semmi esetre sem  jellemző  az
    átlagemberre.)  Az  50Hz-től   1000Hz-ig   terjedő   tartományban   jó
    megközelítéssel igaz az, hogy  a  kétszeres  frekvenciájú  hangot  egy
    oktávval magasabbnak halljuk.  1000Hz  fölött  azonban  megváltozik  a
    helyzet. Minél magasabb frekvenciát  választunk,  annál  kevésbé  lesz
    igaz, hogy a kétszereséhez egy oktávval magasabb hang tartozik. Ezt  a
    12.  ábrával  szemléltetjük.  A  függőleges  tengelyen   a   melodikus
    hangmagasságot ábrázoltuk, amelynek egysége  a  mel  (egy  l-lel!),  a
    vízszintesen pedig a frekvenciát. A nemzetközileg  elfogadott  eljárás
    az, hogy a kétféle skálát 1000Hz-en illesztjük, tehát 1000Hz=1000 mel.
    Ezek szerint 2000 mel-hez, vagyis a melodikus oktávhoz már  2500Hz,  a
    következő melodikus oktávhoz, 4000 mel-hez pedig  körülbelül  10kHz-es
    frekvencia tartozik. Az ilyen magas hangok tartományában a  harmonikus
    felhangok között túl  kis  hangmagasságkülönbséget  érzékelünk,  ezért
    hamisnak halljuk őket. Az olyan rezgő rendszerek viszont, amelyeknél a
    felhangok távolsága nagyobb, mint például a rezgő fémnyelvek,  lemezek
    stb. - kellemesebben hangzanak, mint spektrumuk alapján gondolnánk.
        Hogyan   lehet   a   különböző   hangszereket   hangjuk    alapján
    megkülönböztetni? Miért van az, hogy  mesterségesen,  szintetizátorral
    nem tudjuk egyértelműen felismerhetően utánozni  az  egyes  hangszerek
    hangját? És miért tér el még az azonos  fajtájú  hangszerek  színezete
    is?
        A legtöbb ember azt hiszi, hogy a hangszínt a hangszer felhangsora
    határozza meg, tehát hogy milyen felhangokat tartalmaz a hang, és hogy
    ezek  egymáshoz  képest  mennyire  erősek.   A   dolog   ennél   jóval
    bonyolultabb. Ha  például  zongorahangot  magnetofonra  veszünk,  majd
    fordított irányban visszahallgatjuk, meglepődve tapasztalhatjuk,  hogy
    zongoraszó helyett valami furcsa, részben  a  harmóniumra,  részben  a
    harmonikára emlékeztető hangot hallunk.  Pedig  nyilvánvaló,  hogy  az
    előre   vagy    visszafelé    játszott    magnószalagról    ugyanolyan
    felhangtartalmú jelet kaptunk. Ami megváltozott: a hang  berezgése  és
    lecsengése.
        Nagyon valószínű, hogy a hang  időbeli  felépülése  igen  lényeges
    szerepet  játszik  a  hangszín  kialakításában.  De  még  a   berezgés
    folyamata sem olyan egyszerű, mint elektromos jelek esetén.  A  hangot
    alkotó különböző komponensek (felhangok) általában igen  nagymértékben
    eltérő idők alatt érik el az állandósult szintet. Az, hogy éppen a  2.
    vagy esetleg a 3.  felhang  marad  le  az  időben  -  ez  éppen  olyan
    hangszerjellemző, mint  a  felhang  erőssége.  Ahhoz  tehát,  hogy  jó
    minőségben tudjuk reprodukálni a zenei  hangot,  a  felhangrendszernek
    nemcsak a struktúráját,  hanem  felépülésének  időbeli  folyamatát  is
    helyre kell állítanunk. Míg az előbbit az  amplitúdó-,  az  utóbbit  a
    fázisátvitel fogja meghatározni. De térjünk vissza a hangszerekhez!
        A felhangrendszeren s az időbeli  jellemzőkön  felül  valószínűleg
    szerepet játszik a  hangszín  kialakításában  az,  hogy  a  hangszerek
    hangja nem teljesen stabilis. Kismértékben ugyan, de mindig  ingadozik
    a frekvencia  és  a  hangerősség  is.  Mindezekről  a  tényezőkről  és
    hatásukról azonban még korántsem tudunk eleget. Ezért -  ma  még  -  a
    legjobb szintetikus hangot  is  mindig  meg  tudjuk  különböztetni  az
    utánozni kívánt hangszer hangjától. Kellően pontos objektív  jellemzők
    hiányában a zenei hang színét és színezetét különféle  jelzőkkel  vagy
    jelzőpárokkal  szokták  jellemezni  (ilyeneket   írtunk   mi   is   az
    orgonasípok hangszínéről). Egy  hang  lehet  áttetsző  vagy  elmosódó,
    kemény vagy lágy, csillogó vagy tompa, telt vagy vékony és így tovább.
        Minden  hangszer   korlátozott   hangterjedelmű.   A   13.   ábrán
    hozzávetőleges képet festünk a közismert hangszerek hangterjedelméről.
    Teljes zenei élvezetet tulajdonképpen csak  az  orgona  és  a  zongora
    játéka nyújt. Egyébként csak egy egész hangszercsalád vagy például egy
    vonósnégyes ölelhet fel ekkora zenei tartományt.
        Az egyes hangszerek dinamikája erősen függ az előadó technikájától
    és a hangszer minőségétől. Magunk is végeztünk méréseket  a  különböző
    hangszerek  dinamikatartományának  meghatározására.  Néhány   hangszer
    általunk mért dinamikatartományát a 14. ábrán  mutatjuk  be.  (Ezt  az
    "effektív", "átlagos" dinamikát azonban nem szabad  összetéveszteni  a
    zene tényleges dinamikájával - az ugyanis jóval nagyobb. A  szerkesztő
    megjegyzése.)  Megkértünk  hivatásos  zenészeket,  hogy   hangszerükön
    skálát játsszanak, egyszer a lehető  legerősebb  hangon  (fortissimo),
    majd a  lehető  legkisebb  hangerővel  (pianissimo),  s  játék  közben
    műszerrel     rögzítettük     a     hangszer     által     kisugárzott
    hangteljesítményszintet a frekvencia függvényében. Ezt  a  mérést  nem
    könnyű elvégezni. Mi  ugyanis  kizárólag  a  hangszer  tulajdonságaira
    vagyunk kíváncsiak a zenészek azonban teremben  játszanak;  figyelembe
    kell venni a terem hatását is. Erről majd egy más alkalommal írunk.
        Érdekes, hogy ha egy zenész kitartott hangon játszik, akkor sokkal
    nagyobb  dinamikát  tud  kihozni  hangszeréből,  mintha  skálát   vagy
    melódiát ad elő. Az alábbi esetben ugyanis nyugodtan  koncentrálhat  a
    hangerőre, az utóbbiban viszont egyéb dolgokra is  figyelnie  kell,  s
    leköti figyelmét a játék technikája.
        Nem beszéltünk még arról, hogy a hangszerek általában irányítottan
    sugározzák le környezetükbe a hangot. Ez az irányítottság azonban csak
    nagy frekvencián jelentős, a mély hangok ugyanis nem, vagy csak nagyon
    kevéssé  irányítottak.  A  zenészek,  amikor   a   színpadra   állnak,
    igyekeznek  hangszerüket  úgy  fordítani,  hogy  lehetőleg  erősen  és
    egyenletesen sugározzák ki a hangenergiát a nézőtérre. A hangszerek  e
    tulajdonságait a zeneszerzőnek is ismernie kell ahhoz, hogy előírva  a
    zenekar ülésrendjét (mint  ahogy  ezt  Bartók  tette)  igazán  érdekes
    hanghatásokat   érhessen   el.   Hangfelvételek   készítéséhez   pedig
    elengedhetetlenül szükséges  a  zenei  hangok  fizikai  paramétereinek
    pontos ismerete.
        Ennyit, s nem többet tudtunk ez alkalommal elmondani a zenei  hang
    fizikai tulajdonságairól. Reméljük, sikerült  érzékeltetnünk,  hogy  a
    zenei hangok világa igencsak bonyolult, s bár sokmindenre fény  derült
    már, bőségesen maradt még kutatni való is. Bízunk benne, hogy  az  itt
    szerzett akusztikai ismeretek nem fogják megzavarni olvasóinkat a zene
    élvezetében.

                                                             Angster Judit
                                                             Miklós András

    Ajánlott irodalom:
    Tarnóczy: Zenei  Akusztika.  (Zeneműkiadó,  Bp. 1982)

    

    9. ábra.
    Rezgő  húron  kialakuló  állóhullámok.
    a) alaphang, b), c) és d) 1., 2., ill. 3. felhang


    

    10. ábra.
    Hegedűhátlap  rezgésének  vizsgálata  Chladni-féle  módszerrel  (C. M.
    Hutchins; Scientific American, October 1981 - bővebbet a szövegben)


    

    11. ábra.
    Hegedűhátlap  rezgéseinek  vizsgálata  Chladni-féle lézer-holografikus
    módszerrel  (C.  M.  Hutchins;  Scientific  American,  October  1981 -
    bővebbet a szövegben)



    

    12. ábra.
    A hangmagasság frekvenciafüggése

    13. ábra.
    A   fontosabb  zenekari  hangszerek  hangterjedelme  (Tarnóczy:  Zenei
    akusztika, Zeneműkiadó, Budapest, 1982)


    

    14. ábra.
    Hangszerek dinamikatartománya