زیر و بمی یک ویژگی ادراکی است که اجازه میدهد صداها در مقیاسی مرتبط با فرکانس مرتب شوند ، [1] یا به طور معمول، زیر و بمی کیفیتی است که قضاوت صداها را بهعنوان «بالاتر» و «پایینتر» به معنای مرتبط با موسیقی ممکن میسازد. ملودی ها . [2] زیر و بمی یکی از ویژگی های شنیداری اصلی آهنگ های موسیقی است ، همراه با مدت زمان ، بلندی صدا ، و صدا . [3]
گام ممکن است به عنوان یک فرکانس کمیت شود ، اما گام یک ویژگی فیزیکی صرفاً عینی نیست. این یک ویژگی ذهنی روان آکوستیک صدا است. از لحاظ تاریخی، مطالعه درک زیر و بمی یک مشکل اصلی در روان آکوستیک بوده است و در شکلگیری و آزمایش نظریههای بازنمایی، پردازش و ادراک صدا در سیستم شنوایی مؤثر بوده است. [4]
زیر و بم یک احساس شنوایی است که در آن شنونده آهنگ های موسیقی را به موقعیت های نسبی در مقیاس موسیقی اختصاص می دهد که عمدتاً بر اساس درک او از فرکانس ارتعاش ( فرکانس صوتی ) است. [5] گام ارتباط نزدیکی با فرکانس دارد، اما این دو معادل نیستند. فرکانس یک ویژگی عینی و علمی است که می توان آن را اندازه گیری کرد. گام برداشت ذهنی یک موج صوتی توسط یک فرد است که نمی توان مستقیماً اندازه گیری کرد. با این حال، این لزوماً به این معنا نیست که مردم در مورد اینکه کدام نتها بالاتر و پایینتر هستند توافق نخواهند کرد.
نوسانات امواج صوتی را اغلب می توان از نظر فرکانس مشخص کرد . گام ها معمولاً با فرکانس ها (بر حسب سیکل در ثانیه یا هرتز) همراه هستند و در نتیجه با مقایسه صداهای ارزیابی شده در برابر صداهایی با تن های خالص (آنهایی که شکل موج های تناوبی و سینوسی دارند ). امواج صوتی پیچیده و غیر پریودیک را می توان با این روش غالباً یک گام تعیین کرد. [6] [7] [8]
بر اساس مؤسسه استانداردهای ملی آمریکا ، زیر و بمی ویژگی شنیداری صدا است که به آن صداها اجازه می دهد در مقیاسی از کم به بالا مرتب شوند. از آنجایی که گام بسیار نزدیک به فرکانس است ، تقریباً به طور کامل با سرعت موج صوتی باعث ارتعاش هوا می شود و تقریباً هیچ ارتباطی با شدت یا دامنه موج ندارد. یعنی گام "بالا" به معنای نوسان بسیار سریع است و گام "کم" مربوط به نوسان کندتر است. با وجود این، اصطلاح مربوط به ارتفاع عمودی به زیر و بمی صدا در اکثر زبان ها مشترک است. [9] حداقل در زبان انگلیسی، این تنها یکی از بسیاری از استعاره های مفهومی عمیق است که شامل بالا/پایین است. تاریخچه ریشه شناسی دقیق حس موسیقایی بالا و پایین هنوز نامشخص است. شواهدی وجود دارد که نشان میدهد وقتی فرکانس صدا افزایش یا کاهش مییابد، انسانها واقعاً درک میکنند که منبع صدا در فضای عمودی کمی بالاتر یا پایینتر است. [9]
در بیشتر موارد، زیر و بمی صداهای پیچیده مانند گفتار و نت های موسیقی بسیار نزدیک به نرخ تکرار صداهای تناوبی یا تقریباً تناوبی، یا با فاصله زمانی متقابل بین تکرار رویدادهای مشابه در شکل موج صدا مطابقت دارد. [7] [8]
زیر و بمی صداهای پیچیده می تواند مبهم باشد، به این معنی که بسته به ناظر، دو یا چند گام متفاوت را می توان درک کرد. [4] هنگامی که فرکانس اصلی واقعی را می توان به طور دقیق از طریق اندازه گیری فیزیکی تعیین کرد، ممکن است با زیر و بمی درک شده به دلیل تون هایی متفاوت باشد که به جزئی های بالایی، هارمونیک یا موارد دیگر نیز شناخته می شود. تون پیچیده ای که از دو موج سینوسی 1000 و 1200 هرتز تشکیل شده است، گاهی اوقات ممکن است تا سه گام شنیده شود: دو گام طیفی در 1000 و 1200 هرتز، که از فرکانس های فیزیکی تن های خالص به دست می آید، و آهنگ ترکیبی در 200 هرتز، مطابق با نرخ تکرار شکل موج. در شرایطی مانند این، ادراک در 200 هرتز معمولاً به عنوان اصلی گمشده نامیده میشود ، که اغلب بزرگترین مقسومکننده مشترک فرکانسهای موجود است. [10]
گام به میزان کمتری به سطح فشار صدا (بلندی، بلندی صدا) تن بستگی دارد، به خصوص در فرکانس های زیر 1000 هرتز و بالای 2000 هرتز. با افزایش فشار صدا، زیر و بمی صداهای پایین تر کاهش می یابد. به عنوان مثال، صدای 200 هرتز که بسیار بلند است، به نظر می رسد یک نیمه صدا کمتر از صدایی که به سختی قابل شنیدن باشد. بالای 2000 هرتز، با بلندتر شدن صدا، زیر و بم بیشتر می شود. [11] این نتایج در کارهای پیشگام S. Stevens [12] و W. Snow به دست آمد. [13] تحقیقات بعدی، به عنوان مثال توسط A. Cohen، نشان داده است که در بیشتر موارد، تغییرات ظاهری تفاوت قابل توجهی با خطاهای تطبیق زمین نداشتند. وقتی میانگین شد، جابهجاییهای باقیمانده از جهت منحنیهای استیونز پیروی میکردند، اما کوچک بودند (2٪ یا کمتر از نظر فرکانس، یعنی بیشتر از یک نیمتون نبود). [14]
تئوریهای ادراک زیر و بم سعی میکنند توضیح دهند که چگونه صدای فیزیکی و فیزیولوژی خاص سیستم شنوایی با هم کار میکنند تا تجربه گام را به دست آورند. به طور کلی، نظریه های ادراک زمین را می توان به کدگذاری مکان و کدگذاری زمانی تقسیم کرد . تئوری مکان معتقد است که درک گام توسط مکان حداکثر تحریک روی غشای پایه تعیین می شود .
یک کد مکان، با بهرهگیری از تونوپی در سیستم شنوایی، باید برای درک فرکانسهای بالا مؤثر باشد، زیرا نورونها حد بالایی برای سرعت قفل کردن پتانسیلهای عمل خود دارند . [5] با این حال، یک نظریه صرفا مبتنی بر مکان نمیتواند دقت ادراک زیر و بم را در محدوده فرکانس پایین و متوسط توضیح دهد. علاوه بر این، شواهدی وجود دارد که نشان میدهد برخی از پستانداران غیرانسانی با وجود داشتن نقشههای تونوتوپی واضح در قشر شنوایی، فاقد پاسخهای قشر شنوایی به گام هستند، که نشان میدهد کدهای مکان تونوتوپی برای پاسخهای گامی کافی نیستند. [15]
نظریه های زمانی جایگزینی را ارائه می دهند که به ساختار زمانی پتانسیل های کنش، عمدتاً قفل فاز پتانسیل های کنش به فرکانس های یک محرک، متوسل می شود. روش دقیقی که این ساختار زمانی به کدنویسی برای زیر و بم در سطوح بالاتر کمک می کند هنوز مورد بحث است، اما به نظر می رسد این پردازش بر اساس همبستگی خودکار پتانسیل های عمل در عصب شنوایی است. [16] با این حال، مدتهاست که اشاره شده است که مکانیسم عصبی که ممکن است تاخیر را انجام دهد - یک عملیات ضروری یک خودهمبستگی واقعی - یافت نشده است. [5] حداقل یک مدل نشان میدهد که تأخیر زمانی برای تولید یک مدل همبستگی خودکار از ادراک گام، که برای تغییر فاز بین فیلترهای حلزونی جذاب است، غیرضروری است. [17] با این حال، کار قبلی نشان داده است که صداهای خاصی با یک اوج برجسته در تابع همبستگی خود، ادراک زیر و بمی متناظر را ایجاد نمیکنند، [18] [19] و با این وجود، صداهای خاص بدون اوج در تابع همبستگی خود، گامی را ایجاد میکنند. [20] [21] بنابراین برای اینکه مدل کاملتری باشد، خودهمبستگی باید برای سیگنالهایی اعمال شود که خروجی حلزون حلزون را نشان میدهند ، مانند هیستوگرامهای فاصله بین سنبله عصب شنوایی. [19] برخی از تئوریهای ادراک گام بر این باورند که گام دارای ابهامات اکتاو ذاتی است ، و بنابراین بهتر است به یک رنگ زیرین ، یک مقدار تناوبی در اطراف اکتاو، مانند نامهای نت در موسیقی غربی، و ارتفاع گام ، که ممکن است مبهم باشد، تجزیه شود. ، که نشان می دهد اکتاو گام در آن است. [4]
تفاوت قابل توجه (jnd) ( آستانه ای که در آن تغییر درک می شود) به محتوای فرکانس لحن بستگی دارد. زیر 500 هرتز، jnd حدود 3 هرتز برای امواج سینوسی و 1 هرتز برای زنگ های پیچیده است. بالاتر از 1000 هرتز، jnd برای امواج سینوسی حدود 0.6٪ (حدود 10 سنت ) است. [22] jnd معمولاً با نواختن دو آهنگ پشت سر هم و با سؤال از شنونده که آیا تفاوتی در گامهای آنها وجود دارد، آزمایش میشود . [11] jnd کوچکتر می شود اگر دو تن به طور همزمان پخش شوند زیرا شنونده می تواند فرکانس های ضربان را تشخیص دهد . تعداد کل گام های گام های قابل درک در محدوده شنوایی انسان حدود 1400 است. تعداد کل نتها در مقیاس همسان، از 16 تا 16000 هرتز، 120 است. [11]
ادراک نسبی گام را می توان فریب داد و منجر به توهمات شنیداری می شود . چندین مورد از اینها وجود دارد، مانند پارادوکس تریتون ، اما مهمترین آنها مقیاس شپرد است ، که در آن میتوان دنبالهای پیوسته یا مجزا از آهنگهای خاص شکلگرفته را طوری به صدا درآورد که گویی دنباله برای همیشه به صعود یا نزول ادامه میدهد.
همه آلات موسیقی با صدای واضح نت نمی سازند. سازهای کوبه ای بدون صدا (یک کلاس از سازهای کوبه ای ) صدای خاصی تولید نمی کنند. صدا یا نت با صدای مشخص صدایی است که در آن شنونده می تواند احتمالاً (یا نسبتاً آسان) زیر و بم را تشخیص دهد. صداهای با زیر و بمی مشخص دارای طیف فرکانس هارمونیک یا نزدیک به طیف هارمونیک هستند. [11]
صدایی که بر روی هر ساز تولید میشود، حالتهای بسیاری از ارتعاش را ایجاد میکند که به طور همزمان اتفاق میافتند. شنونده فرکانس های متعددی را به طور همزمان می شنود. ارتعاش با کمترین فرکانس را فرکانس بنیادی می نامند . فرکانس های دیگر مایه ی رنگ هستند . [23] هارمونیک ها دسته مهمی از تون ها با فرکانس هایی هستند که مضربی صحیح از فاندامنتال هستند. فرکانسهای بالاتر مضرب صحیح باشند یا نباشند، در مجموع جزئی نامیده میشوند که به بخشهای مختلفی که طیف کل را تشکیل میدهند اشاره دارد.
صدا یا نت با صدای نامشخص صدایی است که شنونده تشخیص آن را غیرممکن یا نسبتاً دشوار می داند. صداهای با زیر و بمی نامشخص طیف هارمونیک ندارند یا طیف هارمونیک تغییر یافته ای دارند - مشخصه ای که به نام عدم هارمونیک شناخته می شود .
هنوز هم ممکن است دو صدای با زیر و بمی نامشخص به وضوح بالاتر یا کمتر از یکدیگر باشند. به عنوان مثال، صدای یک درام با صدای بلندتر از یک درام باس است ، اگرچه صدای هر دو صدای آن نامشخص است، زیرا صدای آن دارای فرکانسهای بالاتری است. به عبارت دیگر، تشخیص تقریبی زیر و بمی های نسبی دو صدای با زیر و بمی نامعین امکان پذیر است و اغلب آسان است، اما صداهای زیر و بمی نامشخص به طور منظم با هیچ زیر و بمی خاصی مطابقت ندارند.
استاندارد گام (همچنین زمین کنسرت ) مرجع معمولی زمین است که آلات موسیقی در یک گروه برای اجرا کوک می شوند. زمین کنسرت ممکن است از گروهی به گروه دیگر متفاوت باشد و در طول تاریخ موسیقی بسیار متفاوت بوده است.
زمین استاندارد کنوانسیون پذیرفته شده تری است. A بالای C وسط معمولاً روی 440 هرتز تنظیم می شود (اغلب به صورت "A = 440 هرتز " یا گاهی اوقات "A440" نوشته می شود )، اگرچه فرکانس های دیگر مانند 442 هرتز نیز اغلب به عنوان انواع استفاده می شوند. گام استاندارد دیگر، به اصطلاح گام باروک ، در قرن بیستم به صورت A = 415 هرتز تنظیم شده است - تقریباً یک نیمتنی با مزاج برابر پایینتر از A440 برای تسهیل انتقال. گام کلاسیک را می توان روی 427 هرتز (تقریباً در نیمه راه بین A415 و A440) یا 430 هرتز (همچنین بین A415 و A440 اما کمی واضح تر از صدای چهارم) تنظیم کرد. و گروههایی که در اجرای معتبر تخصص دارند، هنگام اجرای رپرتوار دوره رمانتیک ، A بالاتر از C متوسط را به 432 هرتز یا 435 هرتز تنظیم میکنند .
ابزارهای جابجایی منشأ خود را در انواع استانداردهای گام دارند. در دوران مدرن، آنها به طور معمول قطعات خود را به کلیدهای مختلف از صداها و سازهای دیگر (و حتی از یکدیگر) منتقل می کنند. در نتیجه، نوازندگان به روشی نیاز دارند تا در هنگام صحبت با یکدیگر به یک آهنگ خاص به شیوهای بدون ابهام اشاره کنند.
به عنوان مثال، رایج ترین نوع کلارینت یا ترومپت ، هنگام نواختن نتی که در قسمت آن به صورت C نوشته شده است، صدایی را که B ♭ نامیده می شود بر روی یک ساز غیرقابل انتقال مانند ویولن به صدا در می آورد (که نشان می دهد در یک زمان این سازهای بادی در یک زمین استاندارد با صدایی کمتر از صدای ویولن نواخته می شود). برای اشاره صریح به آن زمین، یک نوازنده آن را کنسرت B ♭ می نامد ، به این معنی، "زمینی که کسی در حال نواختن یک ساز غیرقابل انتقال مانند ویولن، B ♭ می نامد ."
زمین ها با استفاده از برچسب گذاری می شوند:
برای مثال، ممکن است A در بالای C وسط به عنوان a' ، A 4 یا 440 هرتز اشاره شود . در خلق و خوی استاندارد غربی ، مفهوم زیر و بم به «املا» بیحساس است: توصیف «G 4 double sharp» به همان گام A 4 اشاره دارد . در سایر مزاج ها، اینها ممکن است زیر و بم های متمایز باشند. درک انسان از فواصل موسیقی با توجه به فرکانس اصلی تقریباً لگاریتمی است : فاصله درک شده بین آهنگ های "A220" و "A440" همان فاصله درک شده بین زیر آهنگ های A440 و A880 است . با انگیزه این ادراک لگاریتمی، نظریه پردازان موسیقی گاهی با استفاده از مقیاس عددی بر اساس لگاریتم فرکانس بنیادی، زیر و بم ها را نشان می دهند. به عنوان مثال، می توان استاندارد MIDI را که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد ، برای ترسیم فرکانس بنیادی، f ، به یک عدد واقعی، p ، به صورت زیر اتخاذ کرد.
این یک فضای گام خطی ایجاد میکند که در آن اکتاوها دارای اندازه ۱۲، نیمتونها (فاصله بین کلیدهای مجاور روی صفحهکلید پیانو) اندازه ۱، و به A440 عدد ۶۹ اختصاص داده میشود. (به فرکانسهای نتها مراجعه کنید .) فاصله در این فضا مطابق با فواصل موسیقی که توسط نوازندگان درک می شود. یک نیمتنی با مزاج برابر به 100 سنت تقسیم میشود . این سیستم به اندازهای انعطافپذیر است که «میکروتونهایی» را که در کیبوردهای استاندارد پیانو یافت نمیشوند، شامل شود. برای مثال، زمین بین C (60) و C ♯ (61) را می توان 60.5 برچسب گذاری کرد.
جدول زیر فرکانسهای هرتز را برای نتهای اکتاوهای مختلف نشان میدهد که بر اساس «روش آلمانی» نامگذاری اکتاو نامگذاری شدهاند :
گام های نسبی نت های جداگانه در یک مقیاس ممکن است توسط یکی از تعدادی از سیستم های تنظیم تعیین شود . در غرب، مقیاس رنگی دوازده نت رایج ترین روش سازماندهی است، با خلق و خوی مساوی در حال حاضر پرکاربردترین روش تنظیم آن مقیاس است. در آن، نسبت گام بین هر دو نت متوالی مقیاس دقیقاً ریشه دوازدهم دو (یا حدود 1.05946) است. در سیستمهای خوش خلق (بهعنوان مثال در زمان یوهان سباستین باخ ) از روشهای مختلف تنظیم موسیقی استفاده میشد.
تقریباً در همه این سیستمها، فاصله اکتاو فرکانس یک نت را دو برابر میکند. برای مثال، یک اکتاو بالای A440 880 هرتز است. با این حال، اگر اهنگ اول به دلیل ناهماهنگی تند باشد ، مانند نواحی افراطی پیانو، تیونرها به کشش اکتاو متوسل می شوند .
در تئوری آتونال ، دوازده تن ، یا تئوری مجموعه موسیقی ، "پیچ" یک فرکانس خاص است در حالی که یک کلاس زیر و بمی تمام اکتاوهای یک فرکانس است. در بسیاری از بحث های تحلیلی موسیقی آتونال و پستونال، آهنگ ها به دلیل هم ارزی اکتاو و هماهنگ با اعداد صحیح نامگذاری می شوند (به عنوان مثال، در یک سیستم سریال، C ♯ و D ♭ یک گام در نظر گرفته می شوند، در حالی که C 4 و C 5 هستند . از نظر عملکردی یکسان، یک اکتاو از هم).
گامهای گسسته، بهجای گامهای متغیر پیوسته، تقریباً جهانی هستند، با استثناهایی از جمله " تقویت فشار " [26] و "سرودهای نامشخص". [27] زمین های سرخوردن در بیشتر فرهنگ ها استفاده می شود، اما مربوط به زمین های مجزا است که آنها به آنها اشاره یا تزئین می کنند. [28]
برای اهداف این کتاب، ما تصمیم گرفتیم رویکردی محافظه کارانه داشته باشیم و بر رابطه بین آهنگ و ملودی های موسیقی تمرکز کنیم. به دنبال تعریف قبلی ASA، ما زیر و بمی را به عنوان "آن ویژگی از احساس که تنوع آن با ملودی های موسیقی مرتبط است" تعریف می کنیم. اگرچه برخی ممکن است این را بسیار محدود کننده بدانند، اما یک مزیت این تعریف این است که یک روش روشن برای آزمایش اینکه آیا یک محرک باعث برانگیختن صدا میشود یا نه، و یک محدودیت واضح در محدوده محرکهایی که باید در بحثهای خود در نظر بگیریم، ارائه میکند.
فرکانس با کمترین سرعت ارتعاش - یکی از پایینترین فرکانسها - فرکانس بنیادی نامیده میشود و بقیه در مجموع به آنها ورتون میگویند.