Toonhoogte

In musieknotasie stel die vertikale posisies van note verskillende toonhoogtes voor. en .

Toonhoogte is ’n waargenome eienskap van klanke wat toelaat dat hulle in ’n frekwensie-verwante toonleer gerangskik kan word.^[1] In 'n algemene sin is toonhoogte die eienskap wat dit moontlik maak om klanke as "hoër" en "laer" in vergelyking met mekaar in musikale melodieë te plaas.^[2] Toonhoogte kan slegs bepaal word in klanke wat ’n frekwensie het wat duidelik en stabiel genoeg is om dit van geraas te onderskei.^[3] Toonhoogte is ’n gehoorkenmerk van musieknote, saam met duur, klanksterkte en toonkleur.^[4]

Toonhoogte kan in syfers uitgedruk word as ’n frekwensie, maar toonhoogte is nie ’n suiwer objektiewe fisiese kenmerk nie; dit is ’n subjektiewe psigoakoestiese eienskap van klank. Histories was die bestudering van toonhoogte en die waarneming daarvan ’n sentrale probleem in psigoakoestiek, en dit het ’n bydrae gelewer om teorieë van klankverteenwoordiging, -verwerking en -waarneming in die gehoorstelsel te vorm en te toets.^[5]

Waarneming van toonhoogte

Toonhoogte en frekwensie

Toonhoogte is ’n gehoorsensasie waarby ’n luisteraar musieknote aan relatiewe posisies in ’n toonleer toewys wat hoofsaaklik gebaseer is op hulle waarneming van die frekwensie van die vibrasie.^[6] Toonhoogte hou nou verband met frekwensie, maar die twee is nie ekwivalent aan mekaar nie. Frekwensie is ’n objektiewe, wetenskaplike kenmerk wat gemeet kan word. Toonhoogte is elke persoon se subjektiewe waarneming van ’n klank, wat nie direk gemeet kan word nie. Dit beteken egter nie noodwendig dat die meeste mense nie sal saamstem oor watter note hoog en laag is nie.

Klankgolwe het op sigself nie toonhoogte nie, maar hulle ossillasies kan gemeet word om ’n frekwensie te bepaal. Dit verg ’n mensebrein om die interne gehalte van die toonhoogte te karteer. Toonhoogtes word egter verbind met, en dus in syfers uitgedruk as, frekwensies in siklusse per sekonde, of hertz, deur klanke met suiwer tone te vergelyk, wat uit periodiese, sinusgolwe bestaan. Komplekse en aperiodieke klankgolwe kan dikwels deur hierdie metode aan ’n toonhoogte toegeken word.^[7][8][9]

Volgens sommige bronne is toonhoogte die gehooreienskap waarvolgens klanke op ’n toonleer van laag tot hoog gerangskik kan word. Aangesien toonhoogte soortgelyk aan frekwensie is, word dit byna heeltemal bepaal deur hoe vinnig die klankgolf die lug laat vibreer en het dit byna niks te doen met die intensiteit, of amplitude, van die golf nie. Dit wil sê, "hoë" toonhoogte beteken baie vinnige ossilasie, en "lae" toonhoogte stem ooreen met stadiger ossillasie.

In die meeste gevalle stem die toonhoogte van komplekse klanke soos spraak en musieknote baie nou ooreen met die herhalingstempo van periodiese of bynaperiodiese klanke, of aan die omgekeerde van die tydinterval tussen herhalende soortgelyke gebeurtenisse in die klankgolf.^[8][9]

Toonhoogte hang in mindere mate af van die vlak van klankdruk (klanksterkte) van die toon, veral by frekwensies laer as 10 000 Hz en bo 20 000 Hz. Die toonhoogte van die laer tone word laer namate klankdruk toeneem. Byvoorbeeld, ’n toon van 200 Hz wat baie hard is, klink ’n halftoon laer as wanneer dit skaars hoorbaar is. Bo 20 000 Hz word die toonhoogte hoër namate die geluid harder word.^[10]

Teorieë oor die waarneming van toonhoogte

Teorieë oor die waarneming van toonhoogte probeer verklaar hoe die fisiese klank en spesifieke fisiologie van die gehoorstelsel saamwerk om die ervaring van toonhoogte teweeg te bring. Oor die algemeen kan teorieë van die waarneming van toonhoogte verdeel word in plekkodering en tydkodering. Plekteorie is van mening die waarneming van toonhoogte bepaal word deur die plek van die grootste beweging van die basilêre membraan.

Bepaalde en onbepaalde toonhoogte

Nie alle musiekinstrumente bring note met ’n duidelike toonhoogte voort nie. Die slaginstrument sonder toonhoogte (’n soort slaginstrument) bring nie spesifieke toonhoogtes voort nie. ’n Klank of noot van bepaalde toonhoogte is een waar ’n luisteraar die toonhoogte moontlik (of betreklik maklik) kan vasstel. Klanke met ’n bepaalde toonoogte het harmoniese frekwensiespektrums of is naby harmoniese spektrums.^[10]

’n Klank of noot van onbepaalde toonhoogte is een wat ’n luisteraar onmoontlik of relatief moeilik kan identifiseer met betrekking tot toonhoogte. Klanke met ’n onbepaalde toonhoogte het nie harmoniese spektrums nie of het gewysigde harmoniese spektrums wat as inharmonisiteit bekend staan.

Dit is nog steeds moontlik dat twee klanke van onbepaalde toonhoogte duidelik hoër of laer as mekaar kan wees. Byvoorbeeld, ’n snaartrom het ’n hoër waargenome toonhoogte as ’n bastrom al het albei ’n onbepaalde toonhoogte, aangesien die klank van die snaartrom hoër frekwensies het. Met ander woorde, dit is moontlik en dikwels maklik om die relatiewe toonhoogtes van twee klanke van onbepaalde toonhoogte rofweg vas te stel, maar klanke van onbepaalde toonhoogte pas nie netjies in enige spesifieke toonhoogte in nie. ’n Spesiale soort toonhoogte kom dikwels in die vrye natuur voor wanneer klank die oor van ’n waarnemer direk van die bron bereik, en ook nadat dit van ’n klankweerkaatsende oppervlak weerkaats is. Hierdie verskynsel word herhalingstoonhoogte genoem omdat ’n voorvereiste daarvan is dat ’n ware herhaling van die oorspronklike klank by dit gevoeg word.

Toonlere

Die relatiewe toonhoogtes van individuele note in ’n toonleer kan bepaal word deur een van ’n aantal stemmingstelsels. In die weste is die chromatiese toonleer met twaalf note die algemeenste metode van organisering, met gelykswewende stemming wat nou die stemmetode is wat die meeste gebruik word. Daarvolgens is die toonhoogteverhouding tussen enige twee opeenvolgende note van die toonleer presies die twaalfde wortel van twee (of ongeveer 1,05946). In getempereerde stelsels (soos gebruik in die tyd van Johann Sebastian Bach, byvoorbeeld), is verskillende metodes van stemming gebruik. Byna al hierdie stelsels het een interval gemeen, die oktaaf, waar die toonhoogte van een noot dubbel die frekwensie van die ander is. Byvoorbeeld, as die A bo middel-C 440 Hz is, is die  A ’n oktaaf bo dit 880 Hz.

Ander musikale betekenisse van toonhoogte

In atonale, twaalftoon-, of musikale versamelingsleer is ’n "toonhoogte" ’n spesifieke frekwensie terwyl ’n toonhoogteklas al die oktawe van ’n frekwensie is. In baie analitiese besprekings van atonale en posttonale musiek, word toonhoogtes deur heelgetalle benoem weens oktaaf- en enharmoniese ekwivalensie (byvoorbeeld, in ’n seriële stelsel word C♯ en D♭ as dieselfde toonhoogte beskou, terwyl C4 en C5 funksioneel dieselfde is, maar een oktaaf uitmekaar).

Perfekte Toonhoogte

Sommige musikante en sangers het ʼn gawe ontwikkel wat perfekte toonhoogte (Eng: Absolute Pitch) genoem word. Voorbeelde sluit in Charlie Puth en Eddy Chen van TwoSet Violin.

Verwysings

1. Anssi Klapuri, "Introduction to Music Transcription", in Signal Processing Methods for Music Transcription, onder redaksie van Anssi Klapuri en Manuel Davy, 1–20 (New York: Springer, 2006): p. 8.
2. Plack, Christopher J.; Andrew J. Oxenham, Richard R. Fay, reds. (2005).
3. Harold S. Powers, "Melody", The Harvard Dictionary of Music, vierde uitgawe, onder redaksie van Don Michael Randel, 499–502 (Cambridge: Belknap Press for Harvard University Press, 2003) ISBN 978-0-674-01163-2.
4. Roy D. Patterson, Etienne Gaudrain, and Thomas C. Walters (2010).
5. Hartmann, William Morris (1997).
6. Plack, Christopher J.; Andrew J. Oxenham, Richard R. Fay, reds. (2005).
7. Robert A. Dobie en Susan B. Van Hemel (2005).
8. E. Bruce Goldstein (2001).
9. Richard Lyon en Shihab Shamma (1996).
10. Olson, Harry F. (1967).

Verdere leeswerk

• Moore, B.C. & Glasberg, B.R. (1986) "Thresholds for Hearing Mistuned Partials as Separate Tones in Harmonic Complexes". Journal of the Acoustical Society of America, 80, 479–83.
• Parncutt, R. (1989). Harmony: A Psychoacoustical Approach. Berlyn: Springer-Verlag, 1989.
• Plack, Christopher J.; Andrew J. Oxenham, Richard R. Fay, reds. (2005). Pitch: Neural Coding and Perception. Springer.ISBN 0-387-23472-1
• Schneider, P.; Sluming, V.; Roberts, N.; Scherg, M.; Goebel, R.; Specht, H.-J.; Dosch, H.G.; Bleeck, S.; Stippich, C.; Rupp, A. (2005). "Structural and Functional Asymmetry of Lateral Heschl's Gyrus Reflects Pitch Perception Preference". Nat. Neurosci. 8, 1241–1247.
• Terhardt, E., Stoll, G. en Seewann, M. (1982). "Algorithm for Extraction of Pitch and Pitch Salience from Complex Tonal Signals". Journal of the Acoustical Society of America, 71, 679–88.