אינהרמוניות

במוזיקה, אינהרמוניוּת הוא מונח המתאר מצב בו תדרי הצלילים העיליים חורגים מכפולות שלמות של הטון היסודי (הצליל הנמוך בסדרת הצלילים העיליים).
מבחינה פסיכואקוסטית, צלילים נתפסים בדרך כלל כבעלי גובה מובהק יחיד, אולם למעשה הם כוללים מספר רב של צלילים נוספים - "צלילים עיליים". כלי הקשה רבים, כגון מצילתיים או פעמונים, יוצרים צלילים מורכבים ביותר מבחינה אינהרמונית.
בכלי מיתר כגון פסנתר, כינור או גיטרה, וכן בכלי הקשה מסוימים כגון הטאבלה האינדיאנית, הצלילים העיליים קרובים - ובמקרים מסוימים כמעט זהים - לכפולות שלמות של הטון היסודי. בכלים אלו, כל חריגה של הצלילים העיליים משורת הצלילים העיליים המושלמת נקראת אינהרמוניות. ככל שהמיתרים גמישים פחות (דהיינו, ככל שהמיתרים יותר קצרים, עבים, רפויים או נוקשים), כך הם יפיקו יותר אינהרמוניות.
באופן תאורטי, מיתר או עמוד אוויר הבנוי באופן מושלם, ודק או גמיש באופן אינסופי, ירטוט בדיוק לפי תדרי טור הצלילים העיליים. בפועל, גוף התהודה המייצר את הצליל - בדרך כלל מיתר או עמוד אוויר - חורג מהתדרים התאורטיים במידה מעטה או רבה. לדוגמה, מיתר עבה במיוחד מתפקד פחות כמו מיתר ויותר כמו צילינדר, שיש לו תדר עצמי שהוא לאו-דווקא מכפלה שלמה של הטון היסודי.
כאשר צליל מופק בכלי קשת באמצעות העברת הקשת על מיתר, או בכלי נשיפה בעקבות ויברציות בכלי או בשפתי הנגן, תופעה הקרויה "mode-locking" מנטרלת את הצלילים האינהרמוניים של המיתר או עמוד האוויר וגורמת לצלילים העיליים "להינעל" בדיוק בכפולות שלמות של הטון היסודי, אם כי ייתכן שהטון עצמו יסטה מעט מנקודת התהודה הטבעית של כלי הנגינה. מסיבה זו, צליל בודד המנוגן על ידי כלי קשת או כלי נשיפה ממתכת או עץ לא בהכרח מייצר אנהרמוניקה.
לעומת זאת, כאשר צליל מופק ממיתר באמצעות פריטה (כגון גיטרה), צביטה (כגון פיציקטו בכלי קשת) או הקשה (כגון בפסנתר), נוצרת אינהרמוניות. האינהרמוניות של המיתר תלויה במאפיינים הפיזיקליים שלו, כגון מתיחות, נוקשות, אורך ועובי. לדוגמה, מיתר נוקשה ומתוח במידה מתונה (כמו מיתר נמוך בפסנתר) יפיק כמות רבה של אינהרמוניות, בה בשעה שמיתר דק ומתוח ביותר (מיתר גבוה בפסנתר) או מיתר גמיש יותר (למשל מיתר העשוי ממעי או ניילון, המשמש בגיטרה או נבל) יפיק כמות מעטה יותר של אינהרמוניות. מיתר מלופף יפיק פחות אינהרמוניות מאשר מיתר חלק, ומסיבה זו לרוב מיתרים מלופפים עדיפים על פני חלקים.

איכות הצליל האנהרמוני

בשנת 1943, מדדו לראשונה החוקרים יאנג ושוק (Young & Schuck) את הספקטרום האינהרמוני של צלילי הפסנתר. הם מצאו שהספקטרום של הפסנתר מתפשט ו"נמתח" בהדרגה - דהיינו, הגובה של צלילי הפסנתר הנמוכים הולך וסוטה בהדרגה כלפי מטה, והגובה של הצלילים הגבוהים סוטה בהדרגה כלפי מעלה.
אינהרמוניות אינה בהכרח בלתי רצויה. בשנת 1962, מחקר של הארווי פלטשר (Fletcher) וחוקרים נוספים הצביע על כך ש"מתיחת הכוונון" בפסנתר נחוצה על מנת לקבל את הסאונד הרצוי. הם הציעו את האפשרות כי האינהרמוניות של צלילי הפסנתר אחראית לצליל ה"חם" המאפיין אותו. בהתאם למחקר זה, צלילי פסנתר המופקים מסינתיסייזר נשמעים טבעיים יותר כאשר משולבת בהם מידה מסוימת של אינהרמוניות; ובאופן כללי, כלי נגינה אלקטרוניים המנסים לחקות כלי נגינה אקוסטיים נדרשים לחקות הן את המאפיינים האינהרמוניים והן את "מתיחת הכוונון" של הכלים המקוריים.

אינהרמוניות כגורמת ל"מתיחת הכוונון"

כאשר מכוון פסנתרים מכוון פסנתר, הוא מאזין לפעימות בין שני צלילים המנוגנים יחד, ומנסה להביא אותן למינימום. לצורך כך, מכווני פסנתרים מוכרחים להתייחס לאינהרמוניות של מיתרי הפסנתר, הקיימת ברמה מסוימת בפסנתר כולו, אולם בעיקר בתווים הנמוכים והגבוהים. התוצאה היא שהאוקטבות מכווננות למרווח גדול מעט יותר מאשר היחס ההרמוני התאורטי 1:2. המרווח המדויק משתנה מפסנתר לפסנתר, ואף מאוקטבה לאוקטבה באותו הפסנתר - כתלות באינהרמוניות הייחודית של כל מיתר.
בגלל בעיית האינהרמוניות, טיונרים אלקטרוניים המיועדים לכיוון פסנתר אינם מתוכנתים לפי סדרת הצלילים העיליים הרגילה. במקום זאת, הם מחקים את ה"מתיחת הכוונון", כאשר את ההתאמות הסופיות על המכוון לעשות בעצמו, על ידי השמיעה. מכשירים משוכללים במיוחד מנסים לעזור למכוון אפילו בהתאמות אלו; וחלקם פשוט מאפשרים להקליט כוונון של הכלי שנעשה באופן ידני, ולהשתמש בו כדי לכוון בעתיד את אותו הכלי (או כלים זהים מאותו יצרן ואותו הדגם) בקלות ובמהירות רבה יותר.
בסיכומו של דבר, כוונון הפסנתר הוא פשרה בין העדפות - הן מבחינת בחירת סוג הכוונון, על מנת להקטין למינימום את הסטייה מן הכיוון בנגינת מרווחים ואקורדים, והן מבחינת התמודדות עם אינהרמוניות. להרחבה ראו האקוסטיקה של הפסנתר.
גורם מסוג אחר שיכול לגרום לבעיות בכיוון הפסנתר הוא חלודה במיתרים או אבק על גבי המיתרים המלופפים. גורמים אלו מעלים מעט את התדירות של הצלילים העיליים, וכך האינהרמוניות במיתרים אלו גדלה.

גיטרה

בניגוד לפסנתר, שהכיוון שלו מתבצע על ידי איש מקצוע, בגיטרות כגון גיטרה קלאסית, גיטרה אקוסטית, גיטרה חשמלית וגיטרה בס המכוון הוא הנגן עצמו. כאשר גיטריסט מכוון את הגיטרה שלו באמצעות השמיעה, הוא צריך להביא בחשבון את המזג הרצוי ואת האינהרמוניות של מיתרי הגיטרה. אינהרמוניות במיתרי הגיטרה עלולה לגרום לצלילים להישמע גבוהים יותר ממה שהם "אמורים" להיות, הן מבחינת גובה הטון והן מבחינת הפעימות. במקרה זה, שיטת הכיוון הנפוצה של מיתרי הגיטרה על ידי יצירת אוניסונו בין שני מיתרים (על ידי לחיצה על הסריג הרביעי או החמישי) הופכת ללא מדויקת, אף אם הסריגים וצוואר הגיטרה בנויים היטב.
גם המצאת הטיונרים האנלוגיים בשנות ה-70, והטיונרים האלקטרוניים בשנות ה-80, לא פתרה במלואה את בעיית כיוון הגיטרה. אף אם הטיונר מראה כי מיתרי הגיטרה מכוונים באופן מושלם, ייתכן כי חלק מהאקורדים לא יישמעו מכוונים לחלוטין. הסיבה לכך הנה אינהרמוניות שעשויה לנבוע ממיתרים שחוקים או מלוכלכים, סריג שלא נמצא במיקום מדויק, צוואר גיטרה שאינו מכוון היטב, או גורמים נוספים. במקרים אלו, כיוון הגיטרה לא יוכל להיות מושלם, והוא יתבסס על פשרה.
ישנם נגני גיטרה הבוחרים לכוון את הגיטרה ספציפית לפי הסולם של השיר אותו הם מנגנים, כך שאקורד הטוניקה והדומיננטה יישמעו המדויקים ביותר. אולם, מכיוון שפשרה כזו עלולה להביא לסאונד בעייתי באקורדים היוצאים מן הסולם, ישנם נגנים המעדיפים "לפזר" את חוסר הדיוק של הכוונון כך שכל האקורדים יישמעו טובים במידה שווה.

Mode-locking

כלי קשת כגון כינור, ויולה, צ'לו וקונטרבס יוצרים אינהרמוניות כאשר מנגנים בהם ללא הקשת, בטכניקות דוגמת פיציקטו. אולם, כאשר מנגנים בכלים אלו באמצעות קשת האינהרמוניות נעלמת, מכיוון שתנועת הקשת על פני המיתר היא מחזורית, ולכן היא "מסיטה" את כל התנודות שמפיק המיתר בדיוק ליחסים הרמוניים (שלמים) עם התדירות היסודית. בנגינת תו בכלים אלו באמצעות הקשת, הצליל הסופי שנשמע הוא מעין "מיצוע" של כל התדרים (המעט אינהרמוניים) של המיתר. תופעה זו, הנקראת "Mode-locking", מתרחשת גם בקול האנושי ובכלי נשיפה דוגמת הקלרינט.