Laltezza (o pitch o acutezza) di un suono è la caratteristica che permette di distinguerlo come grave o acuto, in base alla frequenza fondamentale percepita, ad esempio, di una nota emessa da uno strumento musicale. Ciò dipende dalla frequenza dell'onda sonora che lo ha generato, e in particolare, più la frequenza è bassa e più il suono ci apparirà grave, ed al contrario, più la frequenza è elevata e più il suono ci sembrerà acuto.
Percezione Per ciò che riguarda l'altezza dei suoni, i limiti dell'orecchio umano vanno da un minimo di ad un massimo di ; tuttavia, la pratica musicale comune si serve di suoni la cui frequenza è compresa in limiti più ristretti, generalmente tra le note fondamentali di un pianoforte a 88 tasti, ovvero tra circa 55 e 8400 vibrazioni semplici al secondo, pari al La grave (La-1 = 27,5 Hz) e il Do acuto (Do7 = 4185,6 Hz) della tastiera.
In alcuni casi, il sistema di percezione uditiva umana può avere alcune difficoltà nel distinguere piccole differenze di altezza fra le note, e a causa degli ipertoni e degli armonici naturali del suono emesso, oppure del suo volume (intensità), è possibile che l'altezza percepita non corrisponda alla frequenza fondamentale reale del suono. Infatti la minima differenza avvertibile, la soglia oltre la quale è percepita la variazione di frequenza, è di circa cinque cent, cioè cinque centesimi di un semitono equabile; ma questa soglia varia lungo lo spettro delle frequenze udibili ed è minore quando due note sono suonate contemporaneamente.
Inoltre, sebbene una piccola variazione della frequenza (es: ± 0,5%) potrebbe non comportare una diretta variazione percepibile nell'altezza del suono, una variazione di altezza comporta in ogni caso una diretta variazione della frequenza (es: 440 → 442 Hz).
Come le altre sensibilità umane agli stimoli, la percezione dell'altezza può essere spiegata dalla legge di Weber-Fechner. L'altezza è influenzata anche dall'intensità del suono (volume), specialmente alle basse frequenze. Per esempio, una nota grave può essere percepita ancora più grave se suonata a minore intensità. Come accade per gli altri sensi, anche la percezione relativa dell'altezza può essere tratta in inganno, creando delle illusioni uditive. Ve ne sono diverse, come il paradosso del tritono o la più nota scala Shepard, dove una sequenza ripetuta (continua o discreta) di toni disposti in modo particolare (parziali separate da un'ottava) può sembrare come una sequenza ascendente o discendente infinita.
Suono determinato e indeterminato Uno strumento a suono determinato è uno strumento musicale che emette suoni in riferimento alle note musicali. Può essere strumento a suono determinato un qualsiasi strumento a note come il pianoforte; non lo è uno strumento come una grancassa o un'intera batteria, detti a suono indeterminato (nonostante i volumi dei componenti ed il tiraggio delle pelli, possa essere accordato a determinate frequenze).
Allo scopo di uniformare l'altezza dei suoni, in tutti i paesi del mondo, dal 1859 in poi son stati convocati a più riprese vari congressi internazionali, con il compito di stabilire la frequenza di riferimento standardizzata del diapason (soprattutto, per la musica classica). Il più recente di questi è stato il congresso di Londra (nel 1951), nel quale si è fissato il valore di 880 vibrazioni semplici al secondo, pari alla frequenza di .
Questa frequenza, alla quale oggi tutti si attengono, corrisponde alla nota La dell'ottava centrale (La3) di un pianoforte a 88 tasti, detta anche A4 nella notazione scientifica delle altezze, o anche alla notazione nel secondo spazio nel pentagramma in chiave di violino, oppure alla stessa nota (con la stessa altezza) suonata da uno strumento qualsiasi, per cui la vibrazione fondamentale è pari a quella di un tono puro a , indipendentemente dalla quantità e qualità delle armoniche emesse.
Il diapason da concerto Il La sopra il Do centrale al giorno d'oggi è fissato a 440 Hz e spesso è scritto come "A = 440 Hz" (o semplicemente A440) e conosciuto come diapason da concerto. Questo standard è stato adottato di recente. L'altezza è spesso citata come uno dei fondamentali aspetti della musica.
Classificazione delle altezze Le altezze sono spesso classificate usando la notazione scientifica dell'altezza o una qualche combinazione di una lettera e un numero che rappresenta una frequenza fondamentale. Per esempio, ci si può riferire al La sopra al Do centrale con "A4" o con "A440". Ma ci sono due problemi con questa pratica. In primo luogo nel sistema temperato equabile la notazione è sovrabbondante: la nota Mi♯4 ha la stessa altezza della nota Fa4. In secondo luogo la percezione umana dell'altezza è logaritmica: l
Per evitare questi problemi i teorici musicali talvolta rappresentano le altezze usando una scala basata sul logaritmo della frequenza fondamentale. Per esempio si può adottare lo standard MIDI per mappare la frequenza fondamentale f con un numero reale p:
Questa funzione crea uno spazio dell'altezza lineare in cui le ottave hanno dimensione 12, i semitoni (i tasti adiacenti di una tastiera) dimensione 1 e al Do centrale è assegnato il numero 60. La distanza in questo spazio corrisponde alla distanza musicale così come viene misurata dagli esperimenti psicologici e compresa dai musicisti. Il sistema è flessibile in modo da includere "microtoni" non usati nelle tastiere standard. Per esempio l'altezza a metà fra Do (60) e Do♯ (61) può essere classificata come 60,5.
Variazioni d'altezza L'altezza di un suono può essere descritta in molti modi, come alta o bassa, grave o acuta, discretizzata o continua, determinata o indeterminata, che varia nel tempo (chirping) e la maniera in cui questo cambiamento avviene nel tempo(es: glissando, portamento, vibrato). In base all'estensione della voce umana (registro vocale), si classificano dalla più grave alla più acuta, in: basso, baritono, tenore, contralto, mezzosoprano e soprano.
Musicalmente non conta tanto la frequenza assoluta dei suoni, ma è importante la relazione che c'è fra queste altezze, cioè la differenza che può essere espressa da un rapporto o misurata in cent. Le persone in grado di riconoscere queste relazioni hanno quello che si chiama un orecchio relativo, mentre le persone che riconoscono l'altezza reale di un suono hanno il cosiddetto orecchio assoluto.
Scale Le altezze relative delle singole note che compongono una scala possono essere determinate in base a uno dei vari temperamenti. Nel mondo occidentale, il metodo più comune è quello della scala cromatica, che col temperamento equabile è al giorno d'oggi il sistema di temperamento maggiormente diffuso. In questo sistema il rapporto d'altezza tra due note consecutive della scala è esattamente la radice dodicesima di due (circa 1,05946). Nei sistemi ben temperati (usati al tempo di Johann Sebastian Bach) esistono altri metodi di temperamento musicale. Quasi tutti questi sistemi hanno un intervallo in comune, l'ottava, in cui le altezze degli estremi sono l'una il doppio dell'altra. Per esempio se il La sopra al Do centrale è 440 Hz, il La superiore di un'ottava è 880 Hz.
Nella musica atonale, in quella dodecafonica o nella musical set theory, l'altezza è una specifica frequenza mentre una pitch class è ciascun insieme delle frequenze separate da ottave. Per esempio, Do♯ e Re♭ hanno la stessa altezza mentre Do4 e Do5 sono funzionalmente uguali, perché separati di un'ottava.
Al contrario dei suoni che variano con continuità le altezze discretizzate sono praticamente universali, con poche eccezioni fra cui "tumbling strains" (Sachs & Kunst, 1962) e "indeterminate-pitch chants" (Malm, 1967). Le note glissate sono usate in molte culture, ma sono comunque da mettere in relazione alle note discrete da cui derivano e che abbelliscono.
Altezze storiche Storicamente diverse convenzioni sono state impiegate per fissare l'altezza delle note a specifiche frequenze. Vari sistemi di temperamento sono stati applicati per determinare i rapporti fra le frequenze delle note di una scala. Nel 1955, l'Organizzazione Internazionale per le Standardizzazioni fissò la frequenza del La sopra al Do centrale a , ma in passato sono state usate varie frequenze.
Fino al XIX secolo non ci sono stati tentativi di collaborazione per trovare uno standard all'altezza delle note e i livelli in Europa erano i più diversi. Anche all'interno di una singola chiesa, l'altezza usata poteva variare nel tempo per via del modo in cui si accordavano gli organi. Generalmente l'estremità della canna di un organo veniva ribattuta verso l'interno in modo da formare un cono o aperta verso l'esterno per variare la frequenza. Quando le estremità divenivano troppo danneggiate da questo costante processo, venivano tutte tagliate, riducendone la lunghezza e aumentando così l'intonazione generale dell'organo. Il più alto in assoluto è quello dell'organo Stertzing della chiesa di san Pietro a Erfurt, del 1702, il cui La corrisponde ad una frequenza di 519 Hz.
Ci si può fare un'idea della variabilità dell'altezza esaminando i vecchi diapason per accordatura, le canne degli organi ed altre fonti. Per esempio un vecchio pitchpipe (un particolare di fischietto detto corista, utilizzato come riferimento per accordare) utilizzato in Inghilterra nel 1720 suona il La sopra al Do centrale a 380 Hz, mentre gli organi suonati da Johann Sebastian Bach ad Amburgo, Lipsia e Weimar erano calibrati a A = 480, una differenza di circa quattro semitoni. In altre parole il La prodotto dal pitchpipe del 1720 aveva la stessa frequenza del Fa di uno degli organi di Bach!
L'altezza non variava solo a seconda del posto o del periodo, il livello poteva variare anche all'interno di una città. L'altezza di un organo di una cattedrale inglese del XVII secolo, per esempio, poteva essere inferiore di cinque semitoni rispetto a quella di uno strumento a tastiera casalingo della stessa città.
Ricerca di un'altezza convenzionale Durante quei periodi in cui la musica strumentale divenne preminente rispetto al canto si nota una tendenza continua dell'altezza ad aumentare. Questa "inflazione dell'altezza" sembra dovuta alla competizione fra gli strumentalisti, ognuno teso a produrre un suono più chiaro e brillante di quello dei rivali; il che è particolarmente difficile con gli strumenti a fiato, dove la competizione coinvolge di più i fabbricanti che i musicisti. Bisogna ricordare che l'inflazione dell'altezza è un problema solo quando le composizioni musicali sono fissate secondo una notazione e la combinazione di numerosi strumenti a fiato e della musica scritta ha di conseguenza ristretto quasi completamente il fenomeno dell'inflazione dell'altezza alla tradizione Occidentale.
In almeno due momenti l'inflazione dell'altezza divenne così evidente che si rese necessaria una riforma. All'inizio del XVII secolo Michael Praetorius notava nel suo enciclopedico Syntagma musicum che i livelli d'altezza erano diventati talmente elevati che i cantanti soffrivano di problemi alla gola e che liutisti e violisti si lamentavano per le corde rotte. Analizzando le estensioni vocali tipiche citate da Pretorius si può concludere che il livello d'altezza del suo tempo, almeno nella parte di Germania dove viveva, era più alto di oggi di almeno una terza minore (tre semitoni). Le soluzioni che venivano applicate erano sporadiche e locali, ma comportarono in generale la creazione di standard separati per voci e organo da una parte ("Chorton") e per compagnie da camera dall'altra ("Kammerton"). Quando i due gruppi suonavano insieme, come in una cantata, cantanti e strumentalisti potevano suonare la musica scritta in due chiavi diverse. Questo sistema fu mantenuto per circa due secoli.[ Michael Praetorius (1991). Syntagma Musicum: Parts I and II. De Organographia. II, Parts 1-2. Clarendon Press.]