<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<HTML><HEAD>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; =
charset=iso-8859-1">
<META content="MSHTML 6.00.2719.2200" name=GENERATOR>
<STYLE></STYLE>
</HEAD>
<BODY bgColor=#ffffff>
<DIV><FONT face=Arial size=2>Add the B( and you have a C7 =
chord</FONT></DIV>
<DIV>Joe Goss<BR><A
href="mailto:imatunr@srvinet.com">imatunr@srvinet.com</A><BR><A
href="http://www.mothergoosetools.com">www.mothergoosetools.com</A></DI=
V>
<BLOCKQUOTE
style="PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 5px; =
BORDER-LEFT: #000000 2px solid; MARGIN-RIGHT: 0px">
  <DIV style="FONT: 10pt arial">----- Original Message ----- </DIV>
  <DIV
  style="BACKGROUND: #e4e4e4; FONT: 10pt arial; font-color: =
black"><B>From:</B>
  <A title=mathstar@salemnet.com =
href="mailto:mathstar@salemnet.com">Alan R.
  Barnard</A> </DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>To:</B> <A =
title=pianotech@ptg.org
  href="mailto:pianotech@ptg.org">pianotech@ptg.org</A> </DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Sent:</B> Saturday, September 21, =
2002 7:53
  PM</DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Subject:</B> Ghost Tones by =
Request</DIV>
  <DIV><BR></DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2>I mentioned ghost tone testing in an =
earlier post
  and a few people&nbsp;emailed me to ask huh? What? How? So, post the
  following. I am also attaching this as a Word document, if anyone =
cares to
  print out a cleaner copy with&nbsp;better layout.</FONT></DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT>&nbsp;</DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2>
  <P align=center>GHOST TONES IN PIANO TUNING</P>
  <P align=center>Based on Information and Ideas Stolen from Various =
Reliable
  Sources</P>
  <P align=center>By Alan R. Barnard</P>
  <P align=center></P>
  <P align=center>&nbsp;</P>
  <P>Introduction</P>
  <P>I'll try to outline the science of strings, briefly, and their =
ability to
  generate "ghost tones" at specific partials for accurate tuning =
checks. Most
  readers will already know some or all of this information, but it =
really helps
  me to understand the theory behind our practices so I assume others =
will
  appreciate having it presented. If you are pretty new to all of this =
or
  limited in knowing the physics of strings and/or music theory, =
<I>please sit
  at a piano as you read this.</I> Experiment with the relationships I =
describe;
  I think you’ll "get it."</P>
  <P>I’m writing this all out of my head. If I get anything wrong, =
email me
  pronto, please, and I will post a corrected version of the whole =
thing.</P>
  <P>Intervals for "ghost tuning" are ones that occur naturally in one =
string so
  this is not a discussion on temperament or evenness-of-scale testing =
(running
  3<SUP>rd</SUP>s or 10<SUP>th</SUP>s, for example) for which ghosts are =
not
  appropriate. The reason for this is an "energy" problem (more on this
  below).</P>
  <P>Also, my presentation of theory is based on "perfect string" =
science. No
  string, and especially not a heavy steel string, can begin vibrating =
precisely
  at its termination points due to the stiffness of the material. This
  generates, of course, the "inharmonicity" that provides job security =
for
  professional tuners and is never quite grasped by amateur "tooners."
  Inharmonicity, its relation to tuning, string length, size of piano, =
unwanted
  noise in single bass strings (longitudinal inharmonicity), and other =
topics,
  are all very interesting but beyond the scope of the present =
discussion. </P>
  <P>So we will assume perfect string harmonicity in this discussion =
although,
  ironically, it is inharmonicity that makes "ghost tuning" useful and =
interval
  testing necessary in the first place!</P>
  <P></P>
  <P>The Science Behind It:</FONT><FONT size=2> </P></FONT><FONT =
face=Arial
  size=2>
  <P>Every string vibrates in a complex way including ...</FONT><FONT =
size=2>
  </P>
  <UL></FONT><FONT face=Arial size=2>
    <LI>End to end, at its fundamental pitch (1<SUP>st</SUP>
    partial).</FONT><FONT size=2> </FONT><FONT face=Arial size=2>
    <LI>In halves, with a node (dead spot) in the center of the string, =
one
    octave above the fundamental. This is the 2<SUP>nd</SUP> partial =
(or, to
    make it confusing, some call it the 1st overtone)</FONT><FONT =
size=2>
    </FONT><FONT face=Arial size=2>
    <LI>In thirds, with two nodes, for the 3<SUP>rd</SUP> partial
    (2<SUP>nd</SUP> overtone). This interval is a 12<SUP>th</SUP> and is =
an
    octave + fifth above the fundamental.</FONT><FONT size=2> =
</FONT><FONT
    face=Arial size=2>
    <LI>In fourths, with three nodes, for the 4<SUP>th</SUP> partial =
(3rd
    overtone). This is the double octave.</FONT><FONT size=2> =
</FONT><FONT
    face=Arial size=2>
    <LI>In fifths to produce the 5th partial. This interval is the
    17<SUP>th</SUP>, or two octaves + fifth.</LI></UL>
  <P>For a brilliant and impressive demonstration of this, ask a =
brilliant and
  impressive guitarist to play "harmonics" for you. Especially at the
  2<SUP>nd</SUP> partial, you can actually <I>see</I> the string vibrate =
in two
  halves with a node at the twelfth fret (1/2 the string length). While =
it is
  thus vibrating, you can lightly rest your finger on the string at this =
node
  without dampening the sound in the least. The 7<SUP>th</SUP> fret =
hamonic is
  the 3<SUP>rd</SUP> partial, the 5<SUP>th</SUP> fret is the =
4<SUP>th</SUP>
  partial, etc. Do you see the implications of this for hammer shaping? =
Damper
  placement and length? Hammer strike line? Scaling, in general?</P>
  <P>A cellist or bassist could also demonstrate this very well. Violins =
you
  could hear, but not see, what is happening. Did I mention that I am a
  guitarist (classical)? The jury is still out on "impressive," and =
definitely
  found me not guilty of that "brilliant" thing.</P></FONT><FONT
  size=2></FONT><FONT face=Arial size=2>
  <P>Here is a chart of these intervals and their musical tone =
equivalents for
  the note C28. The key numbers listed under "Note" refer to the key =
that plays,
  at its fundamental, the same pitch as the partial of C28. </P></FONT>
  <TABLE cellSpacing=1 cellPadding=7 width=638 border=1>
    <TBODY>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><B><FONT face=Arial size=2>
        <P>Note (Key)</B></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><B><FONT face=Arial size=2>
        <P>Partial</B></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><B><FONT face=Arial size=2>
        <P>Interval</B></FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>C28</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>1<SUP>st</SUP> </FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Fundamental</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>C40</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>2<SUP>nd</SUP> </FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Octave</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>G47</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>3<SUP>rd</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Octave + Fifth (12<SUP>th</SUP>)</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>C52</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>4<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Double Octave (15<SUP>th</SUP>)</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>E56</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>5<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Double Octave + Third (17<SUP>th</SUP>)</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>G59</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>6<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Double Octave + Fifth (19<SUP>th</SUP>)</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>A#62 (B</FONT><FONT face=Harmony size=2>(</FONT><FONT =
face=Arial
        size=2>)</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>7<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Double Octave + Seventh</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>C64</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>8<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Triple Octave</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>D66</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>9<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Triple Octave + Second</FONT></P></TD></TR>
    <TR>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>E68</FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>10<SUP>th</SUP></FONT></P></TD>
      <TD vAlign=top width="33%"><FONT face=Arial size=2>
        <P>Triple Octave + =
Third</FONT></P></TD></TR></TBODY></TABLE><FONT face=Arial
  size=2>
  <P>Important or Interesting Comments on the Chart Above</P>
  <P>Please note distinctions between the terms partial, interval, and =
chord
  member. The note G37 in relation to C28, for instance, is the
  <I>3<SUP>rd</SUP> partial</I> of C28, a <I>chord fifth</I> in a major =
or minor
  C chord, and an <I>interval of a 12<SUP>th</I></SUP> from C28.</P>
  <P>It is also interesting to note the natural science of music theory =
that a
  single string demonstrates. In our example, the first 10 partials =
include 4
  C’s, 2 E’s, 2 G’s, a B</FONT><FONT face=Harmony =
size=2>(</FONT><FONT
  face=Arial size=2>, and a D. So we have a C major chord in the =
natural
  harmonics of the string, i.e., C-E-G. Add the B</FONT><FONT =
face=Harmony
  size=2>(</FONT><FONT face=Arial size=2> and you have a C7 chord; =
add the D and
  you have a C9 chord. The same relationships hold for any string =
played.</P>
  <P>Note: It is only a coincidence that the chord seventh, here, is the =

  7<SUP>th</SUP> partial and the 9<SUP>th</SUP> partial is a chord =
ninth. In
  fact, the 3<SUP>rd</SUP> partial is a chord fifth, the 5<SUP>th</SUP> =
partial
  is a chord third. Don’t be confused.</P>
  <P>It is the relative strength or weakness of each sounding partial =
(and the
  higher ones not here named) that, mostly, account for the string’s =
timbre
  (pronounced "tam·br"), that is to say, it’s particular character =
of sound.
  Middle C has different characteristic sounds in pianos, harps, =
guitars, and
  cellos because of the way string materials, lengths, masses (weights), =
&amp;
  tensions—as well as differing soundboard and resonating chamber
  constructions—impede or encourage the strength of each partial. =
Similarly, it
  is the reason an oboe, a clarinet, a flute, and a saxophone can play =
the same
  note (fundamental) yet sound distinctly different. This likewise =
explains why
  two human voices singing the same note sound different, especially if =
there
  are significant physical differences between the two persons, e.g., a =
tenor
  and a soprano each singing middle C. Further examples include organ =
"stops,"
  reproduction of sound through two different hi-fi speakers, the same
  instrument played in two different concert halls, etc.</P>
  <P>Demonstration</P>
  <P>At a tuned piano, hold down the C28 key (without sounding it). Use =
no
  pedals. Strike and instantly release C40 so the damper immediately =
stops this
  note. You will continue to hear C40 because, through what is called
  "sympathetic resonance," the energy you put into the piano has caused =
C28 to
  vibrate at it’s 2<SUP>nd</SUP> partial (1<SUP>st</SUP> =
overtone)--the C40
  pitch! To prove that this is so, strike and release the C40, as above, =
then
  release C28 and note that the middle C tone of C40 stops instantly. =
Instantly,
  that is, if your C28 damper is working properly.</P>
  <P>Just for fun, hold down C28 as above and quickly strike and release =
any or
  all of the notes above C28 listed in the chart above. They will all =
sound
  until they decay or until you release C28.</P>
  <P>Now, holding down C28, try striking and releasing a key <I>not</I> =
in the
  above chart. Any tones that are picked up by the C28 strings are from
  <I>overtones</I> (partials above the 1<SUP>st</SUP>) of that struck =
key, not
  from its fundamental. These overtones, have less energy than the =
fundamental
  of that key. This explains, in part, why sympathetic vibrations picked =
up by
  the C28 strings are relatively weak and somewhat out of tune, in this =
case.
  The other reason is that the C28 strings are naturally sympathetic =
only to
  their own partial series, as per the chart above.</P>
  <P>Try the experiment with G35. This is the first natural fifth of the =
C major
  chord built on C28. So one might expect it to produce a loud =
sympathetic ring
  in C28. But it doesn’t. In fact compare it to what is generated by =
G47 at the
  12<SUP>th</SUP>. G47 is in the partial series (chart) and G35 is not. =
The
  energy put into C28 by G35 is at G35's second partial, not at its =
strong
  fundamental, and therefore has the pitch of G47—but not with the =
amount of
  energy the G47 key will impart—at its fundamental pitch—if =
<I>it</I> is
  struck.</P>
  <P>The beats between strings of different intervals (or out-of-tune =
unisons)
  are caused by the interactions of closely--but not =
identically—aligned
  partials of the respective strings. Two strings in a unison provide =
the
  easiest example: When they are in tune (and presuming they have =
identical
  mass, tension, and length—with no nicks, kinks, rust, or other =
flaws), every
  partial will, in theory, line up exactly. Each partial will be exactly =
in
  phase, meaning the highs and lows of their generated sound waves will =
occur at
  precisely the same instant. If the strings differ in any way, =
something will
  change, some of the partials will be out of phase.</P>
  <P>When two tones are near each other but not in phase, their =
respective sound
  waves will sometimes reinforce each other (we hear louder) and at =
other times
  interfere with each other (we hear softer). These are the proverbial =
"beats"
  we tune with or try to tune out. Beats are a real, physical =
phenomenon—a
  change in the way sound reaches our eardrums—not a psychological =
trick of the
  brain, as some believe.</P>
  <P>As an interesting aside, multi-engine aircraft can also be tuned =
with
  beats. When the beats get slower, the prop speeds are closer; when the =
beats
  stop, the two propellers are spinning at exactly the same speed =
("rotational
  velocity," to be precise). If the plane has more than two engines, you =
have to
  "tune" two of them, then start and "tune" the third, etc. The same =
principle
  applies to tuning strings: you can really only tune one at a time. =
Even if you
  aren’t muting out other strings, you are only listening to and =
tuning one
  string at a time. Also, if the propellers differ in some way (not a =
good
  idea), would you have trouble tuning them to beats? Yes. It would be =
like
  tuning two badly mismatched strings in a bass unison (Oh, Mercy, =
don’t you
  know: Been there, done that, got the souvenir T-shirt.).</P>
  <P>If you want to see this effect, take some stones of differing mass =
or size
  and find some still water (a pond, not a river). Start dropping stones =
near
  each other and watch how the ripples interact.</P>
  <P>This little phenomenon also explains why string "level" is =
important to
  tone quality in unisons. If the strings are not in exactly the same =
plane with
  respect to the hammer face, one string will start sounding slightly =
ahead of
  the other, i.e., out of phase. So if the hammer shape is uneven, the =
hammer
  "travels" and strikes at an angle to the string plane, or the strings
  themselves are not exactly level, it is not possible to align all the =
partials
  of those two (or three) strings. Even if each string is precisely,
  stop-the-lights, in tune at the fundamental pitch, out-of-phase higher =

  partials will make the note sound whiney, or worse. (Hello Betsy Ross =
and all
  your cheap little friends.)</P>
  <P>Ghost Tuning ("Finally," Many Will Say) or, More Precisely, Ghost =
Tone
  Interval Testing</P>
  <P>This part, I will just present as "how to’s" and examples. The =
idea, in
  each case, is to isolate exactly the partials we are trying to match =
in the
  two notes of the interval without having to listen to—or =
through—the
  fundamentals or any other partials of the notes.</P>
  <P>Octaves</P>
  <P>Please note that this is not a treatise on tuning, per se, nor on =
what size
  octave to use in what part of the piano or anything like it. This is =
simply a
  way to isolate the pitch of string interactive beats—for training =
purposes, if
  nothing else. Often times, the "best" tuning for a bass note, =
especially in
  poorly scaled or tired pianos, will be somewhere <I>between</I> a =
perfect
  <I>this</I> and a perfect <I>that—a process known as "evening out =
the
  growls."</P></I>
  <P>To test a 6:3 octave, hold the two octave keys down, silently, =
(remember,
  no pedals) while striking and releasing the 19<SUP>th</SUP> (two =
octaves +
  fifth) from the lower note. This will excite the lower string of the =
octave at
  it’s 6<SUP>th</SUP> partial and the higher one at its =
3<SUP>rd</SUP>. The
  resulting tone will have a beat or a slow roll unless the two octave =
notes are
  exactly in tune at the 6:3 interval or so far out of tune that they =
are not
  picking up the vibrations of the "energy" key, the 19<SUP>th</SUP>. =
</P>
  <P>If our octave <I>sounds</I> like an octave and this test produce no =
beat or
  roll, you have a <I>perfect</I> 6:3 octave. For many pianos, =
especially
  smaller ones, this makes a fairly clean, nicely "stretched" octave in =
the
  bass. The double octave, in this case, will have about a ½ second =
roll that
  you can isolate by using the double octave note as your energy =
key.</P>
  <P>In our chart example, the C28-C40 octave 6:3 test will use the G52 =
key.
  Don’t forget to immediately dampen the "energy" key after playing =
it. We don’t
  want to listen to the sound of the G52 key at all! We just want it to =
put some
  energy into the other strings, via the soundboard and bridges. Also, =
if your
  "energy" key is above the dampers, be prepared to mash your right =
thumb or,
  better, a chunk of felt onto that unison as soon as you release the =
key.</P>
  <P>To hear the double octave in our example, use C52 as the energy =
key. If the
  octave is "in tune" and you hear no beat using C52 for energy, guess =
what! You
  have a <I>perfect 4:2 octave.</I> The fundamental of C52 is the =
4<SUP>th</SUP>
  partial of C28 and the 2<SUP>nd</SUP> partial of C40. This is, of =
course, the
  approximate octave size we want for the temperament and on up into the =

  treble.</P>
  <P>I will note, at this time, that it gets harder to hear octave ghost =
tones
  as you go higher in the piano. Sometimes the lowest bass notes are =
hard to
  excite with "ghosts," also. I don’t know why, but I expect it is =
because of
  their mass. In fact, my theory is that "tubbiness" in big and fat =
and/or tired
  and dirty strings is just a reflection of their inability to generate =
or
  sustain higher partials. (Comments welcome.) Anyway, ghost tones are =
really
  most useful in the lower tenor and bichord bass regions, in my =
experience.</P>
  <DIR>
  <P>In the "To err is human, to really screw it up takes a computer."
  department: I had to correct my own error in the last paragraph. My =
spell
  checker wasn’t the least bit bothered by the phrase "… to hear =
octave ghost
  towns ...")</P></DIR>
  <P>Tuning a Steinway D or a Böesendorfer Imperial? Try C64 with the =
C28-C40
  octave. See how close the piano will let you stretch for 8:4 =
octaves.</P>
  <P>Unisons</P>
  <P>When string pairs are very noisy, especially in the bass, it is =
sometimes
  helpful to tune or test with ghosts. The usual culprit or "bad boy" in =
the mix
  is the 15<SUP>th.</SUP> The energy key for this is at the octave + =
fifth. In
  our example, if we were tuning two strings of the C28 unison we would =
strike
  G47 and try for no beat, no roll. Not that this always produces the =
"best"
  unison: As always, <I>listen</I> carefully—then judge, nudge, or =
fudge, as
  necessary. </P>
  <P>Other Intervals</P>
  <P>Though not as useful as for octaves and unisons, other intervals =
can be
  tested with ghost tones. The beat we listen for in fifths is found =
<I>one
  octave</I> above the <I>higher</I> note of the interval. The beat of =
the
  fourth is found <I>two octaves</I> above the <I>lower</I> note of the
  interval. For example: The F33-C40 (fifth) roll can be isolated and =
energized
  by striking the C52 key. For the F33-A# (fourth) beat/roll, strike =
F57.</P>
  <P>Ghosts for other intervals are, in my opinion, hard to hear, hard =
to
  remember (where they are), and not any help to the tuner. </P>
  <P>Well, that’s it for now, boys and girls. This is Uncle Al, the =
kiddies’
  pal, saying: So long, and thanks for listening.</P>
  <P>Disclaimer</P>
  <P>If this information is correct, coherent, and useful, I wrote it.
  Otherwise, it’s someone else’s fault, entirely.</P>
  <P>Alan R. Barnard</P>
  <P>Salem, MO</P></FONT><FONT size=2>
  <P>&nbsp;</P></FONT></DIV>
  <P>
  <HR>

  <P></P>_______________________________________________<BR>pianotech =
list info:
  =
https://www.moypiano.com/resources/#archives<BR></BLOCKQUOTE></BODY></HT=
ML>