弦楽器
指で弦を押さえて音を変える楽器において、指で押さえていない状態を開放弦という。ヴァイオリン属の楽器のようにフレットのない楽器では他の(指で振動が吸収される)音と音色が違ったり、ヴィブラートがかけられないので、使用が控えられることがあるが、音としては、指で押さえて出す音よりも、音量も大きく、豊かな良い音がでるので、意図的に指定して使用することもある。バッハの無伴奏チェロ組曲の第6番は、5弦のチェロでの演奏を前提としており、これを現代の4弦のチェロで演奏しようとすると、本来あるべき5番目の弦の開放を使用できないので、苦労することになる。
逆に三味線などの和楽器は、開放弦に音階上の主要音を設定し多用することが多い。こうすることにより、演奏をしやすくしたり、共鳴を豊かにする効果がある。同様の例は、西洋楽器でもヴィオールなどにみられる。
また、多くの弦楽器では弦の両端は固定されているため、以下のような境界条件を満たさなければならない。
この偏微分方程式の解は一般に、
で表される。この解のうち音として現れるのはcosの部分である。これは振動数 f n = ω n 2 π {\displaystyle f_{n}={\frac {\omega _{n}}{2\pi }}} の波の和になり、n=1の波が基音、n=2,3,...の波がそれぞれ第2倍音、第3倍音に相当する。これらの倍音の比率は弦楽器の音色を決定する要素となる。弦の基本振動数は次の式によって得られる(メルセンヌの法則)。
l: 弦の長さ (m) T: 張力 (ニュートン)
このように、振動数は弦の長さ、弦の張力、弦の単位長さあたりの質量(弦の太さ、弦の密度)によって変わるので、複数の高さの音を得るためにはこれらを変更すればいいことになる。そのために次のような工夫がされる。
弦の振動する長さを変更する。
弦の張力を変更する。
得られる音の高さの異なる複数の弦を張る。
多くの弦楽器は、これらの中から1つ以上の方法によって音の高さを変更している。例えば、エレキギターでは、異なる高さの弦を6本張り、弦の振動する長さを短くするために指板やフレットと呼ばれる装置を備え、さらに演奏にあたって弦を横に引くこと(チョーキング)により張力を変える。
弦の張力を変えて音の高さを変える奏法。楽器によって、弦を横に引いたり、縦に押し込んだりする。
弦の途中で弦を押さえ(実際には下から押し上げるような形になる)、弦の振動長を限定するとともに弦同士の間隔を適正に保つ(複数弦の場合)部品を駒(ブリッジ)という。駒は、緒留めや糸巻きの手前に付けられる。特に共鳴胴や響板の上に付けられる駒は、弦の振動を共鳴胴に伝える重要な働きを持つ。糸巻き側を「上駒」、胴側を「下駒」ということがある。
エレキギターなどでは、下駒の位置を各弦ごとに弦の長さ方向にねじで微調整できる「イントネーション」機構を持つものが多い。これは、弦を押さえたときの張力の増大による弦の「延び具合」が弦の材質や太さによって微妙に異なるため、実効的な弦長が設計値と一致ぜず、高フレット位置で音程が全般的にずれることを補正するためである。イントネーション機構は、弦高(弦と指板との距離)の微調整機構も兼ね備えていることが多い。