Great Pipe

The Scale of The GreatHighland Bagpipe and ItsRelation To Its Drones

A  legato  instrument  without  the  ability  to  playlouder  or  softer,  the  bagpipe  scale  is  differentfrom other  instruments because of  its need  forconsonance with  its  drones.  It  is  an ensembleinstrument.  Because  the  drones  depend  onunvarying  wind  pressure,  they  in  turn  governthe pipe scale. The low A of the pipe chanter isan octave above the two tenor drones and twooctaves  above  the  bass  drone.  So  it  may  besaid that the instrument plays in three octaves. Itcan readily be seen that any attempt to interferewith  the  scale  of  the  instrument  would  simplydestroy  all  its  characteristics.  It  could  be  saidthat the pipe scale is a tempered scale. But is it?Perhaps  tempered  because  each  note  isgoverned  in  pitch,  according  to  some  othertemperament  acting  upon  it  and we will  comeback to this point further on.

The chanter scale consists of eight notes, low A through high A, or one octave.When the chanter is closed, an extra note (low G) is sounded which is actuallyan extension of one note into a lower octave of the same scale. Therefore, themelodic range of the chanter is an octave and one note. Low A (A major) is thelowest  fundamental  note.  This  seems  to  be  the  basic  finger  position  of mostsimple wind  instruments. The scale  is actually  the set  intervals (mathematicalmeasurements or ratios) between notes and the amount of intervals determinesthe pitch of that note. The chanter has one major and four minor tones plus twolimmas. These limmas only occur in the intervals between the notes C and Dand F and high G. Here is where the problem of describing the chanter scalegets tied up with our old friend temperament and semi tones.

Because  the  intervals  between C and D and F and high G are not  in  equalproportion to the frequencies of the other notes, they do not produce tones orsounds that are in balance with the rest of the chanter's scale. D is sharp andhigh G is flat. Here we find temperaments acting against or upon the rest of thechanter  scale. Consequently,  the  Highland  Bagpipe  scale  is mixolydian. Wemay say that it has a major third and a minor or diminished seventh, which isgapped. But for these, the pipe would have a just scale. This is perhaps whatcauses the pipe to sound Eastern or oriental to some but it  is a very Westernscale. Perhaps it may even be said to sound medieval.

The  pitch  of  the Great  Highland  Bagpipe  chanter  is  B  flat  against  its  lowestfundamental  or  main  tonic  of  low  A.  Oddly,  the  extra  note,  low  G,  made  byclosing the chanter, does not tune or harmonize with the drones. It is the mostdissonant note of the pipe scale, having no harmonics against the whole. Yet itis constantly in use in Scottish piping to form grace note clusters. Nevertheless,

we  are  still  left  with  the  provocative  question  of  where  the  chanter's  scalecomes  from.  A  safe  guess might  be  ancient Greece. We  know  that  Ptolemyexperimented with  the scale of  instruments  in  the second century A D and astriking affinity exists today in the chanter scale of the Macedonian Bagpipe andthat of the Great Highland Bagpipe.

The pitch of  the  two  tenor drones  is B  flat. Their  frequency  is 240 cycles per second and  theysound one octave higher than the bass drone and one octave lower than the pipe chanter. Thedrones enhance the chanter sound. Poor drones or poorly tuned drones will sap the life from anotherwise  good  chanter.  Indeed,  they will  cause  the  instrument  to  seem  louder  and  force  it  tobecome more  difficult  to  play  and maintain  overall  steadiness. When properly  in  tune,  a  tenordrone sounds low A. The pitch and harmonics of a drone are affected by the steps or shoulders inits bore. Harmonics are the multiples or extra sounds of the fundamental note being sounded andthe over all tuning of the Bagpipe depends entirely on the balance or blend obtained between thefundamentals and harmonics of chanter and drones. Orchestral  instruments tend to have ratherweak  harmonics  beyond  the  tenth  or  eleventh  harmonic.  Not  so  in  the  Bagpipe.  Timbre  is  ameasurement of the strength of a harmonic. High harmonics make the overall sound bright whilelow harmonics make for an overall dull sound and affect overall amplitude. The internal bores of adrone affect the pitch of the instrument, the wider the bore, the higher the pitch and  the greatersonority or timbre of the whole. Narrow bores produce a flatter sound. The use of "tuning straws" inthe  chanter  and  drones was  an  ancient method  used  by  several  European  piping  cultures  tobalance the top and bottom hands of the chanter notes as well as the drones against the chanter.Because of  the previously noted temperaments, one cannot  tune a Bagpipe drone alone or byitself. The  three drones must  sound  together with  the chanter and are  then  tuned one by one,locking  in  their  harmonics with  those  of  the  chanter.  Theoretically,  sound waves  should  travelthrough  the  drone  unrestricted  and  undistorted  to  produce  optimum  brilliance  of  tone.  Thepossibility of distortion may occur where  the narrow bore of  the  lower part of  the drone  (tuningslide) empties into the larger bore of the upper drone and then back into a smaller bore beforecollecting in an even larger cap or bell at the drone top. Until approximately 1955, sound waveswere subjected to distortion at these square cornered air reduction areas in most drones. Todaythey  are  more  rounded  and  less  abrupt.  Drone  bores  today  are  often  polished  to  reduce  airfriction. The trumpet, pear or bottle shaped bells at the drone tops have an  important mellowingeffect on the overall drone sound. With softer sounding pipes, a single drone is adequate as in theSpanish Bagpipe.

A phenomenon of  the tenor drone  is  that  it has a first harmonic so strong that  it appears to theordinary ear to be the actual fundamental note of the drone and causes its pitch to seem an octavehigher than it really is. The outermost ends of the drones, the bells, are closed by a flat cap with a

hole  in  the centre. This cap has  the effect of  smoothing  the  sound by  suppressing  the highestharmonics. When a drone is tuned to its maximum length, the sound becomes smoother and thepipe becomes easier to play.

Much  thought  by  the  non­performingcommunity  has  been  given  to  the  age  of  thebass drone and whether or not  it predates thetenor  drone.  A  chicken  or  egg  mentality!  Thebass drone is the key of harmony and balance.It brings out  the harmonics  in  the chanter andprovides the framework upon which the soundof  the  Bagpipe  is  constructed.  It  is  the  mostimportant  component  of  the  Bagpipe,  actuallydetermining  its  sound.  It  is  the  most  difficultdrone  to  reed  because  there  are more  joints,different  gage  bores  and  bore  shoulders  tocause  sound  wave  distortion.  Because  of  itslength,  it  has  a  tendency  to  warp  with  ageespecially in the bottom joint and this will makereeding more  difficult.  The  bass  drone  is  two  octaves  below  the  pipe  chanter  and  one  octavebelow  the  tenor  drones.  It  has  a  very  strong  second  harmonic,  giving  it  the  phenomenon  ofsounding a fifth harmonic, which it does not have! Of course, it has that extra chamber to add to itsresonance. Its keynote of low A is 114 to 120 cycles per second and it can only be used with aconical bored chanter. It is always constructed the same way, as a series of joints and slides fortuning  in  most  European  Bagpipes,  especially  the  Italian  and  Spanish  varieties  where  therelationship of bass to chanter is essentially the same. Its pitch, like the two tenor drones, is B flatand  it  can be documented  to  the  thirteenth  century  in Europe. When and how  the bass dronecame into being is not known but it has a definite musical purpose. A safe guess could be Romesimply because most things of an ingenious nature come from Rome or ancient Italy and it  is acurious fact that the drone bores of the Highland pipe are very similar to those of the Italian pipe.The bass drone adds strength, colour, and an overall richer and full sound. Because of the droneslength and narrow bore,  it produces a strong set of overtones or ghost  tones. Ghost  tones areheard when played against the chanter on low G, B D F and high G.

We can now begin to understand that drones also governthe scale intervals and are a temperament in themselvesupon the scale.  If  the note  intervals of  the chanter werechanged,  there  would  be  a  dissonance  between  thedrones and a dissonance between drones and chanter.A  rather  important purpose of drones  is  to smooth overthe hard edges of the chanter sound. Most ancient writerscomment  on  the  loudness  of  the  Bagpipe.  A  loudsounding chanter needs drone power to balance it and ispossibly the reason why tenor drones were added. Withsofter sounding pipes, a single drone is quite adequate.Most pipers  today play  in bands and many have neverheard  the harmonics of  their  instruments.  Indeed manyseem  not  even  aware  or  caring  of  their  presence,blissfully "playing" an un tuned pipe.

Wood  is  a  major  factor  in  the  production  of  tone  andharmonics.  Of  course,  every  piece  of  wood  respondsdifferently. Density affects the resonance of the wood andis of major importance. A fine hard texture and closenessof the grain will give the best tone.

Moisture must also come into the equation because, over time, it will cause shrinkage to the boresand  bore  diameter  affects  amplitude  and  brightness  of  sound. When  purchasing  a  previouslyowned set of pipes, one must be alert  for warpage and elliptical bores. Otherwise, dimensionalstability will be lost.

The  stocks  of  the  instrument  are  allimportant  in  producing  steady  tone.  Itis  here  that  harmonics  are  alsoproduced.  The  stock  will  definitelyaffect  the  behaviour  of  the  reed  aswell. The volume of air in the stock andin  its  mouth  actually  controls  thefrequency  of  sound  produced  in  thedrone. This is why in the ancient worldwax was used in the stock to adjust thebehaviour of the drone. Antique pipeshave very long stocks and it is felt thatthey enabled the pipes to stay in tunefor  longer  periods,  perhapscondensing water more efficiently thantoday's  shorter  stock.  The  stocks  ofthese  older  sets  of  pipes  also  hadgreater  internal  diameter  and  it  is  feltby  some  that  this  controlled  thevelocity of air going up to the drones.

The  bag  also  produces  its  share  ofharmonics  and  many  pipers  feel  the

Icelandic  sheepskin,  because  of  its  small  pores,  give  the most  harmonics  and  actually  add  tooverall  amplitude. We  can  now  see  how each  component  of  the  bagpipe  inter  reacts with  thewhole and has its share in the overall production of tone and volume.

Reeds of course are a study in themselves. The constant openingand  closing  of  the  reed  tongue  results  in  both  even  and  oddharmonics.  Anyone  assuming  that  jamming  a  reed,  cane  orsynthetic,  into  a  drone  without  adjusting  it  to  its  drone,  is  justasking for cacophony and would perhaps be better directed to thedisciplines  of  the  tin whistle,  but  then  one would  not  be  able  towear the kilt, which seems to be a main motivation for murderingthe Bagpipe in many pipe bands.

It  is obvious that  the bagpipe must have a constant air supply  inorder  to maintain  tone and balance. The slightest over or underblowing will force  the  instrument out of  tune.  If one had to  turn apage  of music,  for  instance,  the  pressure  and  consequently  theharmony  of  the  instrument  would  be  lost.  This  is  why  all  of  thepiper's music must be memorized.

ReferencesObservations by:A J Ellis 1885General C S Thomason 1906D J Blaikley 1920G F Ross 1927Dr G E Allen 1937/1940Pipe Major Willie Gray 1939

Seumas MacNeill 1948­1950F G Scott 1954Archie MacNeill 1959John Wilson, Canada 1958Piping Times:Alex R Carruthers "Characteristics of the Sound Levels of the Highland Bagpipe" John M A Lenihan and Seumas MacNeill "The Scale of the Highland Bagpipe"Seumas MacNeill "The Pitch of the Pipe"

Proceedings of The Piobaireachd Society:Alexander C Mackenzie"Some Recent Measurements on the Scale of the Great Highland Bagpipe"

"Piobaireachd and its Interpretation" Dr. Frank Richardson and Seumas MacNeill"The Highland Bagpipe and its Music" Roderick D Cannon"The Traditional and National Music of Scotland" Francis Collinson"Bagpipes" Anthony Baines\Oxford University

Great Pipe ● Scotland ● Rome/Ancient World ● Piobaireachd ● Ireland ● War Pipe ● Uilleann Pipe ● Saffron ● References© 2007­2008, Frank Timoney

Website | Impression Technologies, LLC