Instrumentstemmer

Muzikale stemming begrijpen

Stemmen is het aanpassen van de toonhoogte van een instrument zodat de noten overeenkomen met een vastgelegde standaard. De meeste westerse muziek gebruikt vandaag de gelijkzwevende stemming met 12 halve tonen (12-TET), een systeem dat het octaaf in 12 gelijke halve tonen van precies 100 cent verdeelt, zodat de frequentieverhouding tussen twee naburige noten altijd dezelfde is. De exacte waarden werden voor het eerst berekend in de jaren 1580, en de stemming kreeg onder meer de overhand omdat ze vrij wisselen tussen toonsoorten mogelijk maakt, ten koste van een matige onzuiverheid in elk interval. De internationale stemstandaard A4 = 440 Hz werd in 1939 aanbevolen door een internationale conferentie in Londen en in 1955 overgenomen door de Internationale Organisatie voor Standaardisatie, die hem in 1975 bevestigde als ISO 16. Vóór deze standaardisatie verschilde de toonhoogte sterk per regio en tijdperk. Ensembles die zich toeleggen op barokmuziek stemmen vaak op A4 = 415 Hz (ongeveer een halve toon lager dan de moderne toonhoogte), terwijl orkesten in Duitsland en Oostenrijk meestal op A4 = 443 Hz stemmen en die in Zwitserland en Italië op 442 Hz. In continentaal Europa en Japan worden ook piano's in concertzalen vaak op 442 Hz gestemd. De cent, een logaritmische eenheid die de Engelse wiskundige en musicoloog Alexander John Ellis in 1885 invoerde, biedt een nauwkeurige manier om kleine toonhoogteverschillen te meten. Omdat de menselijke toonhoogtewaarneming bij benadering logaritmisch is — gelijke frequentieverhoudingen horen we als gelijke intervallen — sluit de centschaal natuurlijk aan bij hoe we muziek horen. Een halve toon beslaat 100 cent en een octaaf 1200 cent, ongeacht de absolute frequentie. Voor specifieke doeleinden bestaan alternatieve stemmingen. Drop D (DADGBE) verlaagt de zesde snaar een hele toon voor een zwaarder gitaargeluid. Met Open G (DGDGBD) spelen gitaristen een G-majeurakkoord op alle open snaren; deze stemming is populair in de blues en bij slidegitaar. DADGAD vormt een sus4-akkoord (een kwart in plaats van de terts), dat dus majeur noch mineur is; deze stemming wordt veel gebruikt in Keltische muziek en folk.

Methodologie

De stemmer vangt het microfoonsignaal op en detecteert de toonhoogte in realtime met een autocorrelatie-algoritme. Autocorrelatie vergelijkt het audiosignaal met vertraagde kopieën van zichzelf om het zich herhalende patroon te vinden dat de grondfrequentie bepaalt. Autocorrelatie kan ook een periodiek signaal opsporen dat in ruis verborgen zit, en een grondfrequentie vaststellen die in het signaal ontbreekt maar uit de harmonischen af te leiden is. Deze methode geeft nauwkeurige resultaten bij sterk periodieke signalen. Zodra de grondfrequentie is gedetecteerd, koppelt het algoritme die aan de dichtstbijzijnde noot van de gelijkzwevende stemming met 12 halve tonen (12-TET), ten opzichte van de gekozen referentietoonhoogte. De centafwijking wordt berekend met de formule: cent = 1200 × log₂(gedetecteerde_freq / doelfreq). Eén cent is 1/100 halve toon, een eenheid die Alexander John Ellis in 1885 invoerde en die nu de standaardmethode is om toonhoogten en muzikale intervallen weer te geven en te vergelijken. De standaardreferentie is A4 = 440 Hz: een internationale conferentie in Londen beval die in 1939 aan, en de Internationale Organisatie voor Standaardisatie nam haar in 1955 over en bevestigde haar in 1975 als ISO 16. De referentietoonhoogte kan ook worden ingesteld op A4 = 432 Hz (waaraan sommige muzikanten de voorkeur geven), 442 Hz (gebruikelijk in Zwitserse en Italiaanse orkesten en in continentaal Europa en Japan vaak gebruikt voor piano's in concertzalen) of 444 Hz. De weergave wordt bij elke schermverversing bijgewerkt, meestal 60 keer per seconde, en de gevoeligheidsschuifregelaar stelt de ruisdrempel in om achtergrondgeluid weg te filteren.

Je resultaten begrijpen

De meter toont direct de afwijking in cent ten opzichte van de doeltoonhoogte. De tekst onder de meter wordt groen als de noot binnen ±5 cent van het doel ligt (gestemd) en daarbuiten rood; dan staat er of de noot te laag of te hoog is en hoeveel cent. Eén cent is 1/100 halve toon, en een octaaf telt 1200 cent. Eén enkele cent is te klein om tussen opeenvolgende noten te horen, en het kleinste hoorbare verschil loopt sterk uiteen van persoon tot persoon: een muzikaal geschoolde luisteraar kan twee toonhoogten meestal onderscheiden als ze ongeveer 5–10 cent verschillen, afhankelijk van het frequentiegebied. Klinken twee noten tegelijk, dan worden kleinere verschillen hoorbaar. De standaardstemming van de gitaar, van de laagste naar de hoogste snaar, is: E2 (82,41 Hz), A2 (110 Hz), D3 (146,83 Hz), G3 (196 Hz), B3 (246,94 Hz), E4 (329,63 Hz). De standaardstemming van de bas is E1-A1-D2-G2, die van de sopraanukelele G4-C4-E4-A4. De referentietoonhoogte A4 = 440 Hz is de internationale standaard (ISO 16); veel orkesten stemmen iets hoger (443 Hz is gebruikelijk in Duitsland en Oostenrijk, 442 Hz in Zwitserland en Italië), in continentaal Europa en Japan worden piano's in concertzalen vaak op 442 Hz gestemd, en ensembles die zich toeleggen op barokmuziek stemmen dikwijls op A4 = 415 Hz.

Praktische voorbeelden

Een gitarist die zich op een optreden voorbereidt, kan zijn instrument selecteren, de passende stemmingsvoorinstelling kiezen (zoals Drop D voor zwaardere nummers) en elke snaar stemmen tot de tekst onder de meter aangeeft dat de snaar gestemd is. Met de referentietonen kunt u de stemming ook controleren in een lawaaierige omgeving, waar de microfoon moeite kan hebben. Een vioolstudent kan de stemmer tijdens het oefenen gebruiken om de intonatie te controleren. Anders dan bij instrumenten met frets moet een violist de vingers precies op de toets plaatsen. De referentie instellen op A4 = 442 Hz bereidt hem voor op spelen in een orkest.

Stemtips

Stem altijd omhoog naar de noot, niet omlaag. Is een snaar te hoog, laat hem dan zakken tot onder de doeltoonhoogte en span hem daarna weer op. Spanning toevoegen in plaats van wegnemen houdt de snaar steviger op zijn plaats en beter gestemd tijdens het spelen. Stem waar mogelijk in een rustige omgeving. De stemmer kan uw instrument niet onderscheiden van andere geluiden, dus achtergrondgeluid verstoort de toonhoogtedetectie. Stel zo nodig de ruisdrempel bij met de gevoeligheidsschuifregelaar. Nieuwe snaren hebben tijd nodig om uit te rekken en zich te zetten. Rek nieuwe snaren na het opzetten voorzichtig uit door ze van de toets af te trekken, en stem ze daarna. Herhaal het uitrekken en stemmen twee of drie keer, tot de snaren hun toonhoogte houden. Controleer regelmatig de intonatie. Klinkt uw gitaar zuiver op de open snaren maar vals op de hogere frets, dan moet de intonatie bij de brug worden afgesteld; veel elektrische gitaren hebben daar schroeven waarmee het steunpunt van de snaar in de lengterichting fijn wordt verschoven. Bij akoestische instrumenten beïnvloeden temperatuur en luchtvochtigheid de stemming. Hout zet uit en krimpt met de omgeving mee, dus misschien moet u opnieuw stemmen nadat u van een warme naar een koude omgeving bent gegaan of andersom.

Bronnen

• ISO 16:1975 – A440-stemtoonstandaard
• Algoritmen voor toonhoogtedetectie
• Muzikale stemmingsstandaarden
• Cent – Eenheid voor muziekintervallen
• Toonhoogtewaarneming – Net waarneembaar verschil