Кіріспе

Қоңыраулармен үнемі өзгеріп отыратын математикалық пермутацияларды дыбыстату
Әдіспен қоңырау салу (ғылыми қоңырау салу деп те аталады) – бұл қоңырауды өзгертудің бір түрі, онда қоңырау шалушылар әр реттілік өзгерісін жасау ережелерін жадына сақтайды және қоңыраулардың жұптарына әсер етеді. Бұл үнемі өзгеріп отыратын, бірақ дәстүрлі мелодия ретінде танылмайтын қоңырау музыкасының түрін жасайды. Бұл математикалық пермутацияларды үнемі өзгертіп отырудың бір жолы. Бұл қоңырауларды ауыстырудан өзгеше, онда қоңырау шалушыларға дирижердің сигналдары арқылы әр жаңа өзгерісті қалай жасау керектігі туралы нұсқау беріледі және әр өзгерісте тек екі жақын қоңырау ғана орнын ауыстырады. Әдіспен қоңырау салу кезінде қоңырау шалушылар әдістің ережелерін ұстана отырып, бір пермутациядан екіншісіне көшеді. Қоңырау шалушылар әдетте әдістің құрылымын көрсететін "көк сызық" деп аталатын схеманы зерттеу арқылы белгілі бір әдісті үйренеді. Әдіспен қоңырау салудың математикалық негізі топтар теориясымен тығыз байланысты. Әдіспен тұрақты қоңырау салудың негізгі құрылыс бөлігі – қарапайым ізденіс. Бірінші әдіс, Грансир, шамамен 1650 жылы Роберт Роан жасаған, ол 1652 жылы Колледж жастарының қоңырау салу қоғамының шебері болды. Бес қоңыраудағы әдістің толық сипаттамасы 1668 жылы "Тинтиналогия" (Фабиан Стедман және Ричард Дакворт) және 1677 жылы "Кампанология" (тек Стедманның еңбегі) кітаптарында жарық көрді, бұл тақырып бойынша жарық көрген алғашқы екі кітап. Бұл практика Англияда пайда болды және бүгінгі күнге дейін сол жерде ең танымал. Шіркеу мұнараларындағы қоңыраулардан басқа, оны көбінесе қол қоңырауларында да орындайды.

Негізгі қағидалар

Мыңдаған түрлі әдістер бар, олардың бірнешеуі төменде көрсетілген.

Қарапайым аң аулау

Үздіксіз өзгермелі пермутацияларды жасаудың ең қарапайым түрі және өзгермелі қоңырау әдістерінің негізгі құрылыс блогы – қарапайым аң ауы. Оны кез келген сағаққа дейін кеңейтуге болады. Ол соққы ретіндегі бірінші және соңғы орындар арасындағы қоңыраудың түзу, бұрылмаған жолынан тұрады, бұрылуға мүмкіндік беру үшін бірінші және соңғы орында екі соққы болады. Осылайша, әрбір қоңырау бірінші немесе соңғы орынға жеткенше, әр келесі өзгерісте бір орынға жылжиды, ал соңғы орынға жеткенде екі өзгеріске дейін сол орында тұрады, содан кейін реттіліктің екінші жағына қарай жылжиды.

Қоңырауларды нөмірлеу

Ең жоғары пернедегі қоңырау асқын, ал ең төменгісі тенор деп аталады. Көптеген қоңырау мұнараларында қоңыраулардың (немесе арқандардың) айналуы асқыннан бастап сағат тілімен жүреді. Ыңғайлы болу үшін қоңыраулар нөмірмен аталады, асқын 1-нөмір болып, қалған қоңыраулар олардың пернесіне қарай (2, 3, 4, т.б.) тізбекпен төмендей түседі. Қоңыраулар көбінесе диатоникалық мажор шкаласына келтіріледі, ал тенор қоңырауы шкаланың тоникалық (немесе негізгі) нотасы болып табылады.

Шынжырату және ауыстыру

Қоңыраулар жиынтығын пайдаланудың ең оңай жолы – дөңгелектермен қоңырау шалу, яғни қоңырауларды жоғарыдан төменге ретімен қайталап дыбыстау: 1, 2, 3, және т.б. (Музыканттар бұл төмендейтін гамманың бір бөлігі екенін таниды). Қоңырау шалушылар әдетте дөңгелектерден бастайды, содан кейін қоңыраулардың ретін өзгертіп, ерекше қатарларға көшеді. Әрбір қатар (немесе өзгеріс) – қоңыраулардың нақты бір реттелуі (мысалы, 123456 немесе 531246), яғни әрбір қоңырау бір рет ғана дыбысталады, қатардан қатарға айырмашылық – қоңыраулардың бір-бірінен кейін келу реті. Қарапайым аңшылық – қоңыраулардың ретін өзгертудің, яғни алмасудың ең оңай жолы.

Ең жоғары бірегей өзгерістерді алу

Пермутациялар қолға алысқандықтан, кейбір адамдар үшін өзгерістің соңғы теориялық мақсаты қоңырауларды барлық мүмкін пермутацияда соғу болып табылады; бұл шама деп аталады (бұрын бұл кейде толық қоңырау деп те аталатын). Бел саны бойынша әдіс үшін (факториалды оқыңыз) мүмкін пермутациялар саны болады, және бұл сан бел саны артқан сайын тез өседі. Мысалы, алты белде 720 пермутация болса, сегіз белде 40 320 пермутация болады; сондай-ақ, 10! = 3 628 800 және 12! = 479 001 600.

Сақиналау әдісінің "нақтылығы"

Әрбір алмасуға екі секундтан есептесек (ақылға қонымды қарқын), 6 қоңыраудың бір реттік орындалуы жарты сағатта бітіріледі, ал 8 қоңыраудың толық созылуы шамамен жиырма екі жарым сағатқа, ал 12 қоңыраудың созылуы отыз жылдан астам уақыт алады! Сондықтан, тек бірнеше қоңырауы бар мұнараларда емес, қоңырау шалушылар көбінесе қолда бар өзгерістердің бір бөлігін ғана орындай алады. Бірақ созылудың басты талабы – бірегейлік (әрбір қатарды бір рет қана орындау керек) – аса маңызды деп есептеледі. Бұл – шындық деп аталады; кез келген қатарды қайталау орындалуды бұрмалайды.

Рұқсат етілген орын ауыстырулар

Тағы бір маңызды шектеу – берілген қоңыраудың бір қатардан екінші қатарға бір орыннан артық жоғары немесе артқа жылмауына мүмкіндік бермейді; егер ол (мысалы) бір қатарда төртінші болса, келесі қатарда тек үшінші, төртінші немесе бесінші бола алады. Осылайша, әр қоңырау қатардан қатарға өзінің орнын сақтайды немесе көрші қоңыраулармен орын ауыстырады. Бұл ереже мұнаралық қоңыраулардың физикалық жағдайымен байланысты: әрбір қатарда толық айналым жасап соғылатын қоңыраудың инерциясы зор, ал қоңырау шалушының оның айналу циклын жылдамдату немесе баяулату қабілеті шектеулі.

"Рунда" дегеннен бастаңыз және аяқтаңыз.

Үшінші маңызды ереже барлық қоңыраулардың басталуын және аяқталуын айналымдармен (rounds) талап етеді. Қорыта айтқанда: кез келген орындалу айналымдардан басталуы керек, бірнеше басқа қатарларды (барлық мүмкін ауыстыруларды немесе олардың ішінен бір бөлігін) бір рет ғана басып өтуі керек, содан кейін қауіпсіз түрде айналымдарға оралуы керек. Бұл кезде қатардан қатарға тек жақын көршілерді алмастыруға болады. Бұл ережелер әдіс жасаушының мүмкіндіктерін күрт шектейді. Мысалы, төрт қоңыраулы мұнараны қарастырайық. Бір ауысу (extent) 4! = 24 өзгерістен тұрады, ал әрине, әрбір өзгерісті бір реттен қоңырау шалудың 24! мүмкін реті бар, бұл шамамен 6,2 × 1023-ке тең. Бірақ егер бізді жақын көршілерді алмастырумен және айналымдармен бастау және аяқтаумен шектелсек, тек 10,792 мүмкін ауысу қалады.

Әдістердің негіздемесі

Осы күрделі жағдайды бағдарлау үшін әртүрлі әдістер әзірленді. Олар қоңыраушыларға оны жаттап алудың қажеті болмай, алдын ала жоспарлауға мүмкіндік береді (мүмкін емес міндет) немесе оны сансыз қайталама тізімнен оқудың қажеті жоқ. Оның орнына, қоңыраушылардың жаттауға оңай, қысқа да қарапайым үлгіні, бірнеше тұрақты үзіліс нүктелерімен және оларға қарапайым өзгерістер енгізу арқылы берік алгоритм құрылады. Міне, әдіс бойынша қоңырау салудың мәні осында.

Қорғасын

Алдыңғы қатар – қарапайым жүріс. Ол әдіс басталғанда басталып, бас қоңырау бастапқы орнына оралғанға дейін жалғасады. Суреттерде әдісті түсінуге көмектесу үшін алдыңғы қатардың соңына сызық салу қалыпты жағдай. Көптеген әдістерде бірдей үлгіден тұратын, бірақ әртүрлі қоңыраулар әртүрлі орындарда болатын бірнеше алдыңғы қатардан тұратын қарапайым жүріс болады. Берілген суретте 4-ші қоңырау 2-ші қоңыраудың үлгісін қайталайды, бірақ бір алдыңғы қатар бұрын. Принциптерде (бас қоңырау басқа қоңыраулар сияқты жұмыс істейтін және қоңырауларға әсер ететін жағдайларда) алдыңғы қатардың анықтамасы күрделірек болуы мүмкін.

Шақырулар мен композициялар

Қарапайым бағыттан артық өзгерістер алу үшін дирижер қоңырау шалушыларға бағытты сәл өзгертуге бұйрық береді. (Ең көп қолданылатын бұйрықтар боб пен сингл деп аталады.) Бұл өзгерістер көбінесе бір ғана ауысымнан тұрады, бірақ екі немесе одан көп қоңырау шалушының жолын өзгертіп, олар кейін қалыпты үлгіге оралады. Мұндай бұйрықтарды тиісінше қолдану арқылы қайталаудан аулақ болуға болады, ал шырқаудың үні көптеген өзгерістер бойында дұрыс сақталады. Мысалы, кіші әдістегі шегініс 720 (6!) өзгеріске жетеді, демек, көрсетілген қарапайым бағытты 12 рет қайталау қажет. Дирижер қай уақытта және қандай бұйрықтарды беру керектігін білу үшін композиция деп аталатын жоспарды ұстанады, оны өзі немесе басқа біреу жасаған; егер дұрыс құрастырылса, ол қажетті ұзындықтағы дұрыс орындалуын қамтамасыз етеді. Бүгінде компьютерлер композицияның дұрыстығын тексеруді жеңілдетіп берсе, бұрын бұл процесс математика мен қатарлап тексерудің күшті еңбегін қажет еткен. XX ғасырдың ең көрнекті композиторы – Альберт Питман, ол 1910 мен 1965 жылдар аралығында жүзден астам шырқауды толығымен қолмен жазған. Оның ешбір шығармасының жалған екені сол кезде де, кейін де анықталған жоқ.

Орналасу белгісі (қысқаша жазу)

Өзгерістерді қолмен жазудан бөлек (қоса берілген Plain Bob Minor суретіндегідей), Place Notation деп аталатын таңбалау жүйесі бар. Барлық қоңыраулар орнын ауыстырған әр қатарда, мысалы, бірінші өзгерісте, "x" немесе бос орын (" ") белгісін пайдаланыңыз. Бір немесе бірнеше қоңыраулар өз орнында қалған қатарларда, өзгермейтін орын нөмірін жазыңыз, сондықтан екінші қатар "16" деп жазылады. Осылайша, қарапайым Bob Minor – x16x16x16x16x16x12. Көптеген әдістер симметриялы болып келеді, сондықтан әдетте тек алғашқы жартысы және, мүмкін, соңғы бөлігі көрсетіледі. Қарапайым Bob Minor мынадай: x16x16x16 le:12. Егер сандардан тұратын екі өзгеріс қатарынан келсе, оларды нүктемен бөліңіз. Қарапайым Bob Doubles (яғни 5 қоңыраулы) – 5.1.5.1.5 le:125, немесе толық жазылғанда 5.1.5.1.5.1.5.1.5.125.