Klavier- oder Gitarrensaiten? Spannung gegen Länge?

Die am besten geschriebene Zusammenfassung, die ich dazu finden konnte, war auf Wikipedia .

Technische Vorbereitungen (Sie können dies überspringen, wenn Sie sich nicht darum kümmern)

Alle Chordophone (Musikinstrumente, die auf schwingenden Saiten basieren) können mit demselben physikalischen Modell einer an beiden Enden befestigten Saite unter Spannung analysiert werden. Das Modell ist leicht vereinfacht und unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht von der Realität: Im Modell hat die Saite eine Dicke von null und die Saite eine Steifigkeit von null. Beim Vergleich der auf der Grundlage des Modells berechneten Ergebnisse mit dem realen Verhalten solcher Saiten stellt sich heraus, dass diese beiden Vereinfachungen in den meisten Bereichen keinen signifikanten Unterschied machen. Eine Ausnahme davon ist, dass die Notwendigkeit einer Dehnungsstimmung bei einigen Instrumenten wie dem Klavier aufgrund des Weglassens der Steifigkeit vom Modell nicht vorhergesagt wird.

Die folgende Diskussion basiert auf dem oben beschriebenen Modell der Saitenbewegung. Wenn die Saite ruht, wird kein Ton erzeugt. Wenn die Position der Saite durch Zupfen, Schlagen usw. gestört wird, wirkt die Spannung auf der Saite, um die Saite in ihre Ruheposition zurückzubringen. Die Masse der Saite verleiht der Saite eine Trägheit , die bewirkt, dass die Saite ihre Ruheposition überschreitet und wieder in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird, und wiederum wirkt die Spannung, um die Saite in die Ruheposition zurückzubringen usw. Die Spannung und die Masse wirken auf diese Weise zusammen um die Saite dazu zu bringen, sich weiter hin und her zu bewegen, bis etwas die Bewegung der Saite stoppt. Eine Saite, die nicht absichtlich gedämpft wird, stoppt schließlich aufgrund von Reibung, die die kinetische Energie der Saite in Wärme umwandelt.

Die Formel (das ist die mathematische Antwort auf Ihre Frage)

Sowohl in unserem Modell als auch in realen Saiten beruhigt sich die Hin- und Herbewegung der gestörten Saite schnell auf einer Resonanzfrequenz . Diese Frequenz wird durch die Eigenschaften der Saite bestimmt und kann basierend auf dem Modell (mit angemessener Genauigkeit) durch die folgende Gleichung berechnet werden:

Wo:

• f ist die Resonanzfrequenz (die gespielte Note)
• v ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung (Welle) entlang der Saitenlänge
• L ist die klingende Länge der Saite (die Länge zwischen den beiden Fixpunkten an beiden Enden des gestörten Teils der Saite)
• T ist die Spannung der Saite (auf der klingenden Länge, wenn die Spannung nicht überall gleich ist)
• mu ist die lineare Dichte oder Masse pro Längeneinheit

Beachten Sie, dass die Resonanzfrequenz nicht von der Gesamtmasse der Saite entlang der klingenden Länge abhängt. Im Modell und in der Formel wird die Längenkomponente, die mit mu multipliziert würde, um die Gesamtmasse zu erhalten, "annulliert", sodass nur die lineare Dichte von Bedeutung ist.

Die musikalischen Konsequenzen (lesen Sie zumindest dies)

Das Modell und die Formel, die wir für unsere schwingenden Saiten erstellt haben, legen die folgenden Dinge zur Änderung der Resonanzfrequenz (und damit der Note, die wir spielen) unserer Saiten nahe:

• Um eine höhere Note zu spielen, können wir die Länge verringern, die lineare Dichte (in der Praxis die Dicke) verringern oder die Spannung einer Saite erhöhen.
• Um eine tiefere Note zu spielen, können wir die Länge erhöhen, die Dicke erhöhen oder die Spannung der Saite verringern.

Wie oben erwähnt, stoßen wir, sobald unser Modell auf die reale Welt trifft, schnell auf ein Problem: Die Dicke der Saiten (die im Modell ignoriert wird) ist der einfachste Weg, um die lineare Dichte zu steuern, hat aber einige Auswirkungen auf den endgültigen Ton und die Stimmung des Musikinstruments. Je dünner die Saite, desto näher am Modell ist die echte Saite (da das Modell von einer Dicke von Null ausgeht), was den mathematischen Aufbau des Instruments erleichtert. Andererseits haben dickere Saiten tendenziell einen satteren Ton (Zitat erforderlich - subjektiv). Auf der anderenAndererseits haben dickere Saiten auch eine größere Steifigkeit, was weiter vom Vorbild abweicht und andere Probleme verursacht (Nebenbei: Dies ist ein Grund, warum dickere Saiten aus Draht hergestellt werden, der um Draht gewickelt ist, anstatt nur ein wirklich dickes Stück massiven Draht zu verwenden. Umsponnene Saiten sind viel weniger steif als massive Saiten mit der gleichen linearen Dichte.) Es gibt auch komplizierte Bedenken hinsichtlich der mechanischen Impedanzanpassung zwischen Saiten und Brücken oder Fixpunkten usw., auf die ich hier nicht näher eingehen werde.

Mit ein wenig Experimentieren können wir für jedes Instrument, das Saiten verwendet, eine ideale Saitenstärke und -zusammensetzung finden. Aber jetzt fangen wir an, andere Probleme zu haben. Wenn wir die Dicke (lineare Dichte) aller Saiten auf unserem Instrument festlegen, besteht die einzige Möglichkeit, die von diesen Saiten gespielten Noten zu ändern, darin, die Länge und/oder die Spannung zu ändern. Spannung kann ein Problem sein, da die Materialien, die wir zum Spannen der Saiten verwenden, stark genug sein müssen, um dieser Spannung standzuhalten. Aus diesem Grund waren gusseiserne Klavierrahmen bei ihrer Einführung von Bedeutung. Auf der anderen Seite haben zu lockere Saiten keinen so guten Ton oder keine so gute Intonation. Die Länge ist ein Problem, da es wiederum sowohl um die Instrumentenkonstruktion als auch um die Spielbarkeit geht. Für ein Instrument wie die Gitarre ist es Es ist nicht praktikabel, die Saiten mit unterschiedlichen bundlos klingenden Längen zu versehen. Für ein Instrument wie das Klavier wäre die ideale Länge der tiefsten Saiten extrem lang. Sogar ein9-Fuß-Flügel ist ein Kompromiss in der Länge!

Realitäten im Klavierbau

Beim Klavier gibt es eine hervorragende Möglichkeit, die Dicke, Spannung und Länge der Saiten auszugleichen , da jede Note ihre eigene(n) Saite(n) bekommt! Moderne Klaviere werden mehr oder weniger so gebaut, dass sie versuchen, für jede Note die optimale Länge, Spannung und Dicke zu haben, aber es gibt viele Herausforderungen und Kompromisse.

Dünnere Saiten mit kürzer klingenden Längen können den richtigen Ton spielen, aber sie sind auch leiser und haben ein kürzeres Sustain. Wenn Sie sich die hohen Töne auf dem Klavier ansehen, werden Sie daher drei Saiten sehen , die für jede Note verwendet werden. Das hilft nicht sehr beim Sustain (beachten Sie, dass Dämpfer für die höchsten Töne bei vielen Klavieren vollständig weggelassen werden ), aber es hilft, die Lautstärke auszugleichen.

Dickere Saiten helfen beim Absenken der Note, die eine Saite erzeugt, aber dann haben wir Steifheitsprobleme . Wir brauchen auch etwas Spannung, damit die Saite nicht "zu weich" (Fachbegriff) wird. Lassen Sie uns also die Bassnoten auf dem Klavier wirklich lang machen! Nun, das verursacht Probleme beim Einbau des Klaviers in ein Wohnzimmer oder auf einer überfüllten Bühne und macht das Klavier sehr teuer. Sinfonieorchester können es sich leisten, viel Platz und Geld für die besten Klaviere in Anspruch zu nehmen, sodass Sie sehen können, wie 9 Fuß lange Konzertflügel für Konzerte gespielt werden. Zu Hause haben Sie vielleicht ein Spinett mit einer maximal klingenden Länge von nur etwa einem Meter und einem dazu weniger satten Basston.

Das Finden des idealen Gleichgewichts von Länge, Spannung, Dicke, Ton, Kosten und Größe sind also alles Faktoren, die bestimmen, wie lang jede Saite auf einem bestimmten Klavier ist.

Realitäten im Gitarrenbau

Bei einer Gitarre müssen die Saiten alle ungefähr gleich lang sein. Wenn sie es nicht wären, wäre es keine Gitarre und es könnte nicht so gespielt werden, wie eine Gitarre gespielt wird. Jede Saite muss auch ungefähr die gleiche Spannung haben, sonst kann die falsch abgestimmte Spannung auf den Saiten die Gitarre schließlich verformen und ihren Ton und ihre Intonation zerstören. Das bedeutet, dass die Dicke unser Hauptwerkzeug ist, um die offenen Saitennoten auf einer Gitarre zu erzeugen.

Das bringt uns zu einem grundlegenden Unterschied zwischen der Gitarre und dem Klavier. Jede Note auf dem Klavier hat ihre eigene(n) Saite(n), während jede Saite auf der Gitarre verwendet wird, um mehrere Noten zu spielen. Es ist nicht praktisch, die Dicke oder Spannung einer Saite in Echtzeit zu ändern, um Musik zu spielen, daher werden auf der Gitarre (und allen Instrumenten in der Saitenfamilie) verschiedene Noten auf derselben Saite gespielt, indem die klingende Länge der Saite geändert wird .

Obwohl die grundlegenden "offenen" Klanglängen aller Saiten auf einer Gitarre (oder Violine oder Cello usw.) gleich sind, ändern sich die Klanglängen während des Spielens alle und sind möglicherweise sehr unterschiedlich. Für den Fall, dass es nicht offensichtlich ist, werden die Saitenlängen auf der Gitarre durch Fressen geändert , dh durch Drücken der Saite nach unten gegen eine Metallstange (die an einer bestimmten Stelle platziert wird ), wodurch die klingende Länge der Saite verkürzt wird.

Zusammenfassung

Das sind also viel zu viele Informationen, um einfach zu sagen: Länge, Spannung und Dicke zusammen bestimmen die Note(n), die von einer Saite erzeugt werden. Auf einem Klavier werden diese alle vorgewählt und gestimmt, bevor eine einzige Taste angeschlagen wird. Bei einer Gitarre werden die Dicke und Spannung zusammen mit sechs Grundlängen vorgewählt, und dann werden die Längen während des Spiels dynamisch geändert.

Saitendurchmesser, Skalenlänge und Spannung sind alles Faktoren, aber Sie übersehen eine ganz andere Dimension als Ihre Frage.

Bünde.

Eine Gitarrensaite hat eine feste Länge, aber sind Ihnen die Bünde aufgefallen? Wenn Sie eine Saite an einem Bund stoppen, erzeugen Sie vorübergehend eine kürzere Sprechsaitenlänge. So kann eine Saite einer Gitarre in 19 verschiedenen Bundpositionen gestoppt werden, was 20 verschiedenen Saitenlängen entspricht, die aus einer einzigen Saite gebildet werden. In diesem praktischen Sinne , wie die Noten auf dem Instrument gespielt werden, ist es also nicht richtig zu sagen, dass es auf einer Gitarre nur eine Saitenlänge gibt.

Das Klavier hingegen ist ein Tasteninstrument und verwendet keine Bünde. Jede unterschiedliche Tonhöhe wird unabhängig von einer anderen Taste ausgelöst, die auf offene Saiten schlägt, daher muss jede Taste ihren eigenen Saitensatz haben, der auf eine feste Tonhöhe gestimmt ist. Um also dieselben 19 Tonhöhen von der Gitarrensaite auf einem Klavier zu spielen, benötigen Sie 19 separate Gruppen von Klaviersaiten.

Können Sie sich das alles vorstellen? Genauer gesagt, besorgen Sie sich bitte eine Gitarre und ein Klavier und spielen Sie sie und beobachten Sie, wie sie funktionieren. Es ist nicht sehr hilfreich, abstrakt über sie zu sprechen, aber sie in die Hände zu nehmen und sie zu spielen schon.

Tatsächlich gab es eine historische Klaviatur namens Clavichord (um 1600), die Bünde hatte. (Eigentlich heißen sie Tangenten , aber sie funktionieren wie Bünde auf einer Gitarre.) Es war eine Art Hybrid zwischen Klavier und Gitarre. Einige Clavichorde hätten zum Beispiel 36 Tasten, aber nur 18 Saitenpaare, weil eine Taste ein Saitenpaar mit einer Länge anschlagen würde, während die benachbarte Taste dieselbe Saite anschlagen würde, aber sie an einer anderen stoppen würdeSprechlänge (oder sozusagen Bund). Das Ergebnis davon ist, dass einige Akkorde, die Sie auf einem Klavier spielen könnten, nicht auf einem Clavichord gespielt werden konnten, weil es nicht so viele verfügbare Saiten gab, um alle Noten im Akkord zu spielen. Dies ist analog zur Situation auf der Gitarre, die nur sechs Saiten hat, aus denen ein bestimmter Akkord gebildet werden kann.

Die Tonhöhe, die eine Saite erzeugt, wird durch die Frequenz der Schwingung der Saite bestimmt. Mit anderen Worten, wie schnell vibriert es? Die Schwingungsgeschwindigkeit einer Saite beim Zupfen oder Anschlagen hängt von mehreren Faktoren ab.

Die Spannung der Saite ist nur einer der Faktoren, die die Frequenz beeinflussen . Eine unter höhere Spannung gelegte Saite vibriert schneller und die Tonhöhe, die Sie hören, ist höher als dieselbe Saite mit weniger Spannung. Sowohl bei einem Klavier als auch bei einer Gitarre wird die Tonhöhe der Saiten fein abgestimmt, indem die Saiten angezogen werden, bis die gewünschte Frequenz abgegeben wird, wenn die Saite erregt wird.

Die Länge einer Saite bei einer bestimmten Spannung wirkt sich ebenfalls auf die Frequenz aus. Je kürzer eine bestimmte Saite bei einer bestimmten Spannung ist, desto schneller vibriert sie beim Spielen. Bei einem Instrument wie der Gitarre erhöht das Drücken der Saite gegen das Griffbrett hinter verschiedenen Bünden die Tonhöhe der Note, die die Saite spielt, indem die Saite verkürzt und mit einer höheren Frequenz vibriert wird.

Der Durchmesser der Saite beeinflusst auch die Frequenz, mit der sie bei einer bestimmten Spannung schwingt. Saiten mit größerem Durchmesser schwingen langsamer und erzeugen einen Klang mit niedrigerer Frequenz als dünnere Saiten.

Schließlich beeinflusst die Dichte des Materials, aus dem die Saite besteht, wie schnell sie bei einer bestimmten Spannung schwingt. Eine Stahlsaite einer Gitarre vibriert also mit einer anderen Geschwindigkeit als eine Nylonsaite unter der gleichen Spannung.

Anhand einer sechssaitigen Gitarre zur Veranschaulichung, ja, wir beginnen mit sechs Saiten relativ gleicher Länge. Aber jede Saite hat einen anderen Durchmesser, der die Frequenz beeinflusst, mit der die Saite unter einer bestimmten Spannung vibriert. Ein Satz Gitarrensaiten wird so bemessen, dass die Spannung bei der Standardstimmung über alle sechs Saiten hinweg relativ gleichmäßig ist. Die tiefe E-Saite ist jedoch viel dicker als die hohe E-Saite und besteht auch aus einem Material mit einer anderen Dichte, das aufgrund der größeren Masse auch langsamer schwingt.

Wenn Sie die Saiten verkürzen, indem Sie Noten auf dem Griffbrett ärgern, bringen Sie sie dazu, mit einer schnelleren Frequenz zu schwingen und höhere Noten zu spielen. Sie haben 6 Saiten, die jeweils eine andere Note spielen. Aber jede Saite einer Standard-Akustikgitarre kann 20 verschiedene Noten spielen, indem man die Saite mit den Greiffingern verkürzt.

Auf einem Klavier braucht man 88 verschiedene Frequenzen. Und man kann die Saiten nicht wie bei einer Gitarre mit den Fingern kürzen. Daher muss jede Saite so gestimmt werden, dass sie mit der entsprechenden Frequenz schwingt, die jeder bestimmten Taste des Klaviers entspricht. Unterschiedliche Saitenlängen in Kombination mit unterschiedlichen Saitendurchmessern und -materialien werden beim Klavier verwendet, um jede Taste optimal auf die richtige Note zu stimmen, ohne zu viel Spannung zu benötigen. Genau wie bei der Gitarre sind die Basssaiten eines Klaviers dicker – sie müssen also nicht so lange sein, um mit der erforderlichen langsamen Frequenz zu schwingen.

Sie können also die Tonhöhe der von einer vibrierenden Saite erzeugten Note ändern, indem Sie die Spannung erhöhen oder verringern und/oder die Länge ändern. Aber um die Größe unserer Instrumente überschaubar zu halten, ist der beste Ansatz, eine Kombination aus Spannung, Länge, Durchmesser und Material zu verwenden, um ein optimales Gleichgewicht ohne übermäßige Spannung aufrechtzuerhalten, die das Instrument beschädigen könnte.

Sowohl Länge als auch Spannung arbeiten zusammen, um die Tonhöhe zu erzeugen. Beachten Sie, dass die Saiten einer Gitarre alle ungefähr die gleiche Länge und Spannung haben, aber die untere hat ungefähr das 4/5-fache des Durchmessers der oberen Saite. Bei jedem Saiteninstrument ist es wichtig, dass jede Saite ungefähr die gleiche Spannung wie die anderen hat, damit sie bis zu einem gewissen Grad statisch wird. Die beiden Variablen sind also Dicke (im Grunde Dicke) und Länge. Je größer die Stärke, desto kürzer muss eine bestimmte Saite sein, um einen bestimmten Ton zu erzeugen.

Bei der Gitarre hängt die Saitenlänge ziemlich davon ab, wie lang die Gitarre ist, um spielbar zu sein. Ein Bass hat sowohl längere als auch dickere Saiten. Auf dem Klavier gibt es mehr Spielraum - Saiten können vertikal oder überspannt sein, da mehr Platz vorhanden ist. In gewissem Maße ist es daher einfacher, längere / kürzere Saiten auf dem Klavier aufzunehmen als auf der Gitarre.

Ich hoffe, jemand wird dies mit wissenschaftlichen Zahlen erweitern, aber im Moment ist dies eine Erklärung für Laien.

Ein Punkt wurde bisher ausgelassen. Das Design einer Gitarre lässt uns keine andere Wahl, als gleich lange Saiten mit unterschiedlicher Dicke zu haben (wobei die Bünde verwendet werden, um die Länge für alle Noten außer EADGBE für eine konventionell gestimmte Gitarre zu steuern). Ein Klavier ändert sowohl die Länge als auch die Dicke: Das scheint übertrieben, bis Sie erkennen, dass es um Energie und wahrgenommene Intensität gehtdes Tons - wie laut ist er und wie lange klingelt er? Damit ein Klavier gut klingt, möchten Sie die gleiche Intensität des Klangs, wenn Sie die Tasten auf die gleiche Weise anschlagen, und Sie möchten (wenn möglich), dass die Saiten gleichzeitig herunterklingen. Sie möchten auch, dass die Saiten gleich klingen. Das ist nicht wirklich möglich, aber ein Klavier, das einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Gestaltung hat, kommt dem viel näher als eine Gitarre.

Das Folgende lehnt sich stark an diesen exzellenten Artikel über die Akustik von Klavieren an – ich empfehle Ihnen dringend, das Original zu lesen und nicht diese schlechte Zusammenfassung. Das gilt sowohl für die Zahlen, die Gleichungen als auch für die beschriebene Theorie.

In Kapitel 5 diskutiert die Arbeit den Zusammenhang zwischen Länge l, Spannung T, Masse pro Längeneinheit λ und Frequenz f - gebend

Wenn Sie zwei Saiten haben, deren Frequenzen eine Oktave voneinander entfernt sind, können Sie dies im Prinzip dadurch erreichen, dass Sie nur einen der Faktoren ändern - Länge, Spannung oder Masse. In der Praxis ist es wünschenswert, sie alle zu ändern. Die Frequenzänderung ist das Produkt aus Längenänderung, Durchmesseränderung und Quadratwurzel der Spannungsänderung:

Wenn Sie nun möchten, dass alle Noten ungefähr die gleiche Spannung haben, möchten Sie, dass die Saiten den gleichen Durchmesser haben - dies würde jedoch über den Bereich eines Klaviers eine massive Änderung der Länge oder des Durchmessers zum Ausgleich bedeuten. Stattdessen werden die Saiten etwas länger und etwas dicker und haben eine etwas geringere Spannung, wenn wir die Frequenz verringern.

Aber es gibt noch einen wichtigen zusätzlichen Faktor: die Steifigkeit der Saite. Wo sich eine "perfekte" Saite leicht biegen würde, sodass nur die Spannung die Frequenz und Wellenausbreitung bestimmt, gibt es bei einer Stahlsaite eine bestimmte Art der Schallausbreitung, die einfach auf die Steifheit der Saite zurückzuführen ist. Diese Steifheit wirkt sich stärker auf die höheren Harmonischen aus - und hat einen größeren Einfluss auf die kurzen Saiten mit hoher Spannung im oberen Bereich.

Im Prinzip leiden die unteren Saiten, da sie länger sind, weniger unter diesem Problem; aber aus praktischen Gründen haben die tiefsten Noten kürzere Saiten, um die Klaviergröße "angemessen" zu halten.

Aber hier ist eine lustige Sache. Das menschliche Ohr kann die Tonhöhe der tiefsten Töne auf einem Klavier nicht sehr gut hören – stattdessen verwenden wir den harmonischen Inhalt, um den Grundton zu „erraten“. Dadurch klingen die tiefsten Töne auf einer Vertikalen (mit kürzeren Saiten am unteren Ende) weniger angenehm als die gleichen Töne auf einem Flügel – der längere Saiten und daher besser erzogene Obertöne hat. Tatsächlich übersteigt die Länge der Saiten, die man am unteren Ende haben möchte , sogar das, was in einen Flügel passt - also sind die tiefsten Saiten kürzer als man sonst möchte (und bei einer niedrigeren Spannung):

Abschließend noch die Frage nach Lautstärke und Decay. Die folgende Grafik zeigt, wie die Klangintensität über die Tastatur abklingt, wobei die tieferen Noten länger gehalten werden:

Wenn Sie die unteren Saiten schwerer machen, klingen sie länger; aber es macht es auch schwieriger, ihnen einen großen Kick zu geben - so dass sie eine ähnliche Intensität für den gleichen Anschlag auf der Tastatur geben.

Alles in allem ist ein Klavier ein äußerst komplexes Instrument. Im Gegensatz dazu ist eine Gitarre viel einfacher.

Die Formel ist

frequency = sqrt(tension/mass per unit length)/(2*length)

Der Faktor 2 ergibt sich aus der Tatsache, dass eine eingestimmte Grundschwingung die Saite ganz nach unten und wieder nach oben wandern muss, um in Phase zu sein.

Sie können mit allen Parametern herumspielen. Eine Gitarre hat 6 Saiten mit etwa gleicher Spannung, aber unterschiedlicher Dicke. Dies ermöglicht einen Unterschied von 2 Oktaven zwischen der schwersten und der leichtesten Saite. Das Fressen der Saite am 12. Bund halbiert die Saitenlänge, verdoppelt die Frequenz und erhöht die Tonhöhe um eine Oktave. Einige E-Gitarren haben 24 Bünde, was bedeutet, dass sie einen Tonumfang von 2 Oktaven auf einer einzelnen Saite spielen können, indem sie die Sprechlänge auf ein Viertel reduzieren. Der Gesamtumfang beträgt also 2+2=4 Oktaven. Es ist auch möglich (aber sehr ungewöhnlich), eine Bassgitarre in dasselbe Instrument zu integrieren, was insgesamt 5 Oktaven ergeben würde.

Dies führt jedoch zu Problemen. Um die gleiche Mensur wie bei einer normalen Gitarre zu haben, müssten die Saiten der Bassgitarre entweder sehr locker oder sehr dick sein, was das Spielen des Instruments erschweren würde. Daher haben Bassgitarren eine längere Mensur als normale Gitarren.

Das Klavier hingegen verwendet viel größere Längen- und Dickenvariationen und erreicht einen Umfang von 7 Oktaven.

Bei Blasinstrumenten ist die Schallgeschwindigkeit in Luft konstant. Dies bedeutet, dass es weniger Variablen gibt, mit denen man spielen kann, und es ist selten, dass man mehr als anderthalb Oktaven von Griffpositionen erhält. Die Klarinette schafft es, durch die Verwendung von Obertönen über 2 Oktaven mehr zu quetschen, was ihr einen Umfang von fast 4 Oktaven verleiht, was beeindruckend ist, aber immer noch weniger als die meisten E-Gitarren.

Sowohl die Länge als auch die Spannung gehen in die Frequenz einer schwingenden Saite ein, zusammen mit der Masse der Saite. Die Gründe für die Unterschiede ergeben sich aus der Art und Weise, wie man die Instrumente spielt, und aus der Physik.

Bei der Gitarre werden Akkorde gespielt, indem die Saiten mit den Fingern nach unten auf die Bünde gedrückt werden, wodurch die Länge der Saite verringert wird. Dies zeigt, dass die Gitarrensaiten "die Länge ändern", um Akkorde zu erzeugen, erklärt jedoch nicht, warum die Saiten im geöffneten Zustand alle gleich lang sind. Das ist eine Frage der Physiologie. Wenn die Hochfrequenzsaiten kürzer wären, könnten Sie Ihre Finger nicht weit genug strecken, um gleichzeitig die hohen und die tiefen Saiten zu bedienen. Es wäre unmöglich geworden, Akkorde zu spielen.

Ein Klavier ist anders aufgebaut, mit einer oder mehreren Saiten für jede spielbare Note. Dies ermöglicht alle Arten von Klängen, die ein Klavier erzeugen kann, die von einer Gitarre nicht erzeugt werden können, wie z. B. Akkorde mit vielen Tönen. Nichts in der Struktur eines Klaviers verhindert, dass ein Cmaj-Akkord gleichzeitig über 4 oder 5 Oktaven gespielt wird! Klaviere erlangen diese Fähigkeit, indem sie genügend Saiten haben, um jede Note auf dem Klavier gleichzeitig zu spielen. Das bedeutet aber auch, dass noch viel mehr Fäden am Resonanzboden ziehen. Die Kräfte auf einem Klavier sind so groß, dass es dicke Gusseisenplatten gibt, um die Belastung aufzunehmen; das Klavier würde knacken oder sich verbiegen (und somit die Stimmung verlieren), wenn es nicht so stark wäre!¹ Der Versuch, alle Saiten gleich lang zu machen, wäre eine vergebliche Übung. Sie möchten die hohen Saiten ultrafest machen. Klaviersaiten sind schon nahe an der Zugfestigkeit von hochwertigem Stahl! Die Alternative wäre, dünnere Drähte herzustellen (um ihre Masse zu verringern), aber Drähte am unteren Ende dick genug und am oberen Ende dünn genug zu machen, wäre ein Alptraum für Materialien! Das müssen sie schon für die tiefen Töne tun, indem sie die Saiten umwickeln. Es wäre 10x schlimmer, wenn sie nicht auch die Länge variieren würden.

Und natürlich, mit der Voreingenommenheit eines Klavierspielers, finde ich es so schöner ;-)

¹ Ich bin kein Klavierstimmer, aber nach dem, was ich gehört habe, reichen die Kräfte auf einem Klavier tatsächlich aus, um die Gusseisenplatte zu biegen, an der die Saiten befestigt sind. Anscheinend biegen sie sich genug, dass beim Stimmen einiger Saiten die Platte so stark gebogen wird, dass andere verstimmt werden. Klavierstimmen ist eine wahre Kunst!

Zunächst zur Klärung einiger Missverständnisse. Alle Saiten einer Gitarre sind eigentlich unterschiedlich lang, sehen aber gleich aus. Die Brücke am Korpus ist leicht abgewinkelt, so dass die Saiten technisch gesehen alle eine unterschiedliche Länge haben:

Der Hauptgrund, warum die Saiten ungefähr die gleiche Länge haben können, aber unterschiedliche Tonhöhen haben, hat mit der Dicke der Saite zu tun. Bei einem Klavier soll jede Saite ihren eigenen einzigartigen Klang für die Note haben, also müssen Sie die Dicke und Länge variieren und nicht nur die eine oder andere wie bei der Gitarre.

Alle Saiten in der Gitarre (oder anderen Halssaiteninstrumenten) sind unterschiedlich: Sie haben teilweise unterschiedliche Materialien (die tieferen Saiten sind eher mit Draht umwickelt) und sie haben sicherlich unterschiedliche Dicken. Sie klingen am besten bei einer bestimmten Spannung.

Normalerweise kauft man sie im Set, obwohl sie unterschiedlich altern.

Klaviersaiten sind sehr langlebig und werden selten gewechselt: Es gibt keine eigentlichen "Sätze". Wenn ein Klavierstimmer separate Ersatzsaiten für alle verschiedenen 88 Töne mit sich führen müsste, wäre es unordentlich. Das Klavier kommt also mit viel weniger verschiedenen Saiten aus, variiert stattdessen ihre Länge zusammen mit variierenden Tonhöhen und wechselt nur gelegentlich zur nächsten Saitenart/-dicke. Auf diese Weise muss ein Stimmgerät nur eine begrenzte Anzahl von Ersatzsaitengrößen mitführen (die unteren Basssaiten haben eine Wicklung, die kurz vor den Saitenenden endet, sodass sie schließlich individuell dimensioniert werden müssen und nicht vor Ort zugeschnitten werden können). aber es ist viel seltener, dass sie Wechselgeld verlangen als bei den höheren).