Steckt Physik hinter dem Layout einer Klaviertastatur?

Wir haben 12 verschiedene „Noten“ pro Oktave auf einer musikalischen Klaviatur. Sie sind so aufgebaut, dass jede „Note“ (A, B, C usw.) eine zweite Harmonische derselben „Note“ in der nächsthöheren Oktave ist. Mit diesem Verhältnis scheint es, dass alles auf einer Tastatur in gleiche Gruppen von 2, 3, 4 oder 6 aufgeteilt werden sollte. Die Tastatur scheint jedoch in Gruppen von 5 und 7 aufgeteilt zu sein (eine Gruppe von 2 schwarz & 3 weiße Tasten und eine weitere Gruppe von 3 schwarzen & 4 weißen Tasten). Das ergibt für mich nicht viel Sinn. Wenn ich jedoch Tonleitern spiele, ist das Layout sehr hilfreich. Ich vermute, dass das Design der Waage mit der Physik zusammenhängt und daher das Layout der Tasten auch sein muss. Was ist der Zusammenhang zwischen Physik, Skalen und dem Layout der Klaviertastatur?

Ich verstehe die Motivation für die Abwärtsstimmen nicht.
@AlfredCentauri: Wahrscheinlich, weil es bei der Frage nicht um Physik geht, sondern um die Gruppierung von Noten auf einem Klavier. Dies sollte wahrscheinlich auf Musical Practice & Performance Stackexchange gepostet werden
Diese Frage scheint nicht zum Thema zu gehören, da es um die Gruppierung von Musiknoten auf einem Klavier und nicht um Physik geht.
@KyleKanos, es ist eine ehrliche und vernünftige Frage: Was ist die (oder gibt es eine) Verbindung zwischen Physik, Skalen und dem Layout der Klaviertastatur? . Ehrlich gesagt verstehe ich immer noch nicht die Motivation für die negativen Stimmen.
@AlfredCentauri: Ich habe abgelehnt, weil ich das Gefühl habe, dass es nicht zum Thema gehört, schlicht und einfach; kann nicht für die anderen sprechen.
@KyleKanos, du hast Recht, es ist schlicht und einfach .
Diese Frage gehört definitiv zum Thema. Es ist eine Frage über Physik, und tatsächlich enthält die Antwort ziemlich viel Physik, obwohl sie zugegebenermaßen auch eine ordentliche Portion Psychologie und Geschichte enthält. Ich kann verstehen, dass Leute das Gefühl haben, dass es nicht zum Thema gehört, aber ich denke, das liegt größtenteils an ihrer Unkenntnis über das Thema.
@Nathaniel: Das Klavier wurde für die Bequemlichkeit des Spielens entwickelt, nicht "wegen der Physik". Und zu behaupten, Sie hätten Recht, weil jemand , von dem Sie nichts wissen, „in Bezug auf das Thema unwissend“ ist, ist ziemlich unhöflich. Bitte unterlassen Sie in Zukunft solche völlig unbegründeten Anschuldigungen.
@KyleKanos Leichtigkeit des Spielens ist nur einer von vielen Faktoren, die das Layout des Klaviers bestimmen. Der spezifische Grund für das wbwbwwbwbwbw-Muster hat Ursprünge, die auf das erste quantitative Experiment zurückgehen, das jemals in der Physik durchgeführt wurde. (Pythagoras' Messungen der Länge schwingender Saiten.) Wenn diese Frage eine gute Antwort bekommt, könntest du etwas lernen, aber wenn sie geschlossen wird, weil du fälschlicherweise annimmst, dass keine Physik im Spiel ist, dann wirst du es nicht.
Hinter dem Klavierlayout steckt eine sehr interessante Musiktheorie, die sich aus der Spannung zwischen logarithmischer Gleichheit der Notenabstände (12 Noten/Oktave) und der westlichen Präferenz ergibt, nur in ausgewählten Momenten in der Musik sparsam nahe Töne zu verwenden (7 Tasten werden als speziell ausgewählt - die weißen). Die Frage hat auch eine deutliche UX- Komponente. All dies gesagt, gibt es wirklich keine physikalische Antwort zu geben. Schauen Sie stattdessen auf Wahrnehmung und Ergonomie.
Musikalische Wahrnehmung ist weitgehend Physik. Aber dann wird das nur zu einer weiteren dummen Debatte über die Definition von Physik. Ich persönlich denke, dass die musikalischen Experimente von Pythagoras Physik waren, und ich denke, dass die Arbeit von Helmholtz über die Klangwahrnehmung auch ein wichtiger Text in der Physik war. Wenn jemand das Thema definieren möchte, um diese Dinge auszuschließen, dann ist das fair genug, denke ich, aber es ist meiner Meinung nach ziemlich schwachsinnig, Fragen auf der Grundlage einer so feinen Unterscheidung zu schließen.
Die Sache ist die, dass bei der Funktionsweise eines Klaviers definitiv Physik involviert ist. Aber das spezifische Layout der Tastatur ist wirklich nur eine bequeme Wahl. Wenn Sie ein wenig danach suchen, finden Sie viele andere Tastaturlayouts, die in der Geschichte verwendet wurden. Nehmen wir zum Beispiel enharmonische Keyboards . Diese sind viel besser als unsere gebräuchlicheren Keyboards, da Sie damit nur Intervalle spielen können. Wenn die reine Physik der Beweggrund für die Wahl eines Keyboards war, sollten wir uns alle für ein enharmonisches entscheiden.
Oder besser noch, isomorphe Tastaturen .
@Raskolnikov, aber das ist eigentlich ein gutes Beispiel dafür, warum hinter dem Layout eines Klaviers Physik steckt . Die menschliche Klangwahrnehmung (die größtenteils auf den physikalischen Eigenschaften der Cochlea beruht) bedeutet, dass Sie die Quinte leicht dehnen können, um eine gleichmäßig temperierte Tonleiter zu erhalten, auf Kosten anderer Intervalle (insbesondere kleiner Terzen) ganz anders klingen. Das spezifische Muster der schwarzen und weißen Tasten auf einem modernen Klavier ist ein Überbleibsel aus den Tagen der enharmonischen Tastaturen. ...
... Eine gute Antwort kann also die Physik erklären, die zur Wahrnehmung konsonanter Intervalle führt, und die Kompromisse, die zu einer reinen Intonation und letztendlich zum modernen Klavierlayout führten. Offensichtlich steckt viel Geschichte dahinter. Es ist weit davon entfernt, nur Physik zu sein, aber es gibt eindeutig eine starke Verbindung zur Physik, und eine gute Antwort kann dies betonen.
Ein Austausch zwischen Feynman und seinem Klavierstimmer (leider kostenpflichtig). Hier steckt ziemlich viel Physik drin.

Antworten (3)

12 Noten pro Oktave stammen aus der Geschichte der westlichen Musik. Andere Kulturen sind anders. Zum Beispiel hat arabische Musik 5 Noten pro Oktave. Indien hat 22.

Die Physiologie/Physik besagt, dass angenehme Akkorde durch Frequenzen erzeugt werden, die als Verhältnisse kleiner Zahlen ausgedrückt werden können. Wenn zwei Frequenzen ein Verhältnis von 2:1 haben, liegen sie eine Oktave auseinander. 3:2 ist eine Quinte. Ein etwas anderes Verhältnis erzeugt Schwebungen.

Dies macht es schwierig, ein Klavier zufriedenstellend zu stimmen. Frequenzen mit gleichem Abstand erzeugen keine perfekten Akkorde. Aber das Klavier kann in jeder Tonart gleich gut gespielt werden. Oder vielleicht genauso nicht so gut.

Die Stimmung war unter Musikern zur Zeit von JS Bach eine umstrittene Frage. Bach beteiligte sich aktiv daran. Er entwickelte sein eigenes Tuning. Er schrieb das Well Tempered (dh gut gestimmte) Clavier, einen Satz von 24 kurzen Stücken in allen 24 Tonarten, um die Vorteile seiner bevorzugten Stimmung zu zeigen.

Heutzutage sind die Frequenzen theoretisch auf einer logarithmischen Skala gleich beabstandet. In der Praxis kann ein Klavierstimmer einige Noten "dehnen".

Einige Referenzen:

Klavier stimmen ,

Das wohltemperierte Klavier ,

Die andauernde Suche nach Bachs Temperament

Hinter dem modernen Klavier steckt viel Physik, besonders in den verschiedenen Stimmungen und wo ein Hammer auf die Saite schlagen sollte.

Das Abstimmungsproblem hat damit zu tun, was für das Ohr gut klingt. Oktaven klingen gut, Quinten auch, Frequenzverhältnisse 3:2. Auf einer Tastatur ist ein Beispiel von C bis G - die 5 weiß und 3 schwarz, die Sie bemerkt haben. Das Problem entsteht, wenn Sie versuchen, Oktaven und Quinten zusammenarbeiten zu lassen. Wenn Sie 12 "perfekte Quinten" im Verhältnis 3:2 verwenden, entspricht dies fast 7 Oktaven. Man muss das Tuning durch ein wenig Schummeln „mildern“, um die Hiobsbotschaft zu verbreiten. Im Laufe der Jahrhunderte wurden viele Temperierungen ausprobiert, wahrscheinlich beginnend mit Harfen. Siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Circle_of_fifthsund die Arbeit des Mönchs Mersene über schwingende Saiten und der Beweis, dass die Oktave eine Frequenzverdopplung ist. Die moderne Temperierung des 20. Jahrhunderts verändert jeden Ton ein wenig. Gelegentlich werden Klaviere mit alten Stimmungen temperiert, um historische Musik zu spielen.

Ich vermute, dass eine große Chorgruppe sehr rein klingen kann, weil die Sänger eine nahezu perfekte Temperierung ausführen können.

Was Ihre Frage zu den 12 Tasten betrifft, diese werden Halbtöne genannt und basieren auf angenehmen Verhältnissen, die in der westlichen Musik zu finden sind, Quinten, Terzen, Septen und Oktaven. (In mittelalterlichen liturgischen Gesängen und Musik fehlen einige der Verhältnisse.) Wenn Sie eine Tastatur um Quinten für 7 Oktaven nach oben bewegen (sieben Tasten von dort, wo Sie für jede Quint beginnen), werden Sie feststellen, dass Sie auf den 12 Halbtönen gelandet sind die jede Oktave geteilt wird und das ist die Quelle der Teilung der Oktave in 12 Teile.

Welche Tasten sind weiß und welche schwarz hat sich im Laufe der Zeit umgekehrt.

Das Layout der Klaviertastatur wurde seit der Antike "entworfen". Das Layout erinnert an das Gesetz der Oktaven (Gesetz der Sieben). Heutzutage kennt fast niemand die verborgene Bedeutung dieses Gesetzes.

Als Anmerkung zur Terminologie der Historiker stammt die Gestaltung der Pianofote-Klaviatur aus der „frühen Neuzeit“.
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