Кіріспе
Музыка теориясы музыканың биіктігін, уақытын және құрылымын талдайды. Бұл математиканы музыканың темп, аккорд прогрессиясы, форма және метрі сияқты элементтерін зерттеу үшін қолданады. Музыканы жазу мен тыңдаудың жаңа тәсілдерін құрылымдау және жеткізуге тырысу жинақ теориясының, абстрактілік алгебраның және сан теориясының музыкалық қолданылуына әкелді. Музыка теориясының қазіргі заманғы математикада аксиомалық негізі жоқ болса да, музыкалық дыбыстың негізі математикалық сипатталуы мүмкін (акустиканы қолдану арқылы) және "сан қасиеттерінің елеулі массиві" болады.
Music theory analyzes the pitch, timing, and structure of music. It uses mathematics to study elements of music such as tempo, chord progression, form, and meter. The attempt to structure and communicate new ways of composing and hearing music has led to musical applications of set theory, abstract algebra and number theory. While music theory has no axiomatic foundation in modern mathematics, the basis of musical sound can be described mathematically (using acoustics) and exhibits "a remarkable array of number properties".
Тарих
Ежелгі қытайлар, үнділер, мысырлықтар мен месопотамиялықтар дыбыстың математикалық принциптерін зерттегендігі белгілі болса да, ежелгі Грекияның пифагорлықтары (әсіресе Филолай мен Архитас) сандық қатынастар, әсіресе кіші бүтін сандардың қатынастары тұрғысынан музыкалық масштабтардың көрінісін зерттеген алғашқы зерттеушілер болды. Олардың негізгі ілімі "барлық жаратылыс сандардан туындайтын үйлесімділікпен жасалды" деген болатын. Платонның заманынан бастап, гармония физиканың негізгі саласы болып саналды, қазір музыкалық акустика деп аталады. Ертедегі Үндістан мен Қытай теоретиктері ұқсас тәсілдерді көрсетті: барлығы да гармония мен ырғақтың математикалық заңдары әлемді түсіну үшін ғана емес, адам әл-ауқатының дамуы үшін де маңызды екенін көрсетуге тырысты. Конфуций Пифагор сияқты кіші сандарды 1,2,3,4 деп есептеген, барлық кемелдіктің көзі.
Уақыт, ырғақ және метр
Ритмикалық құрылымның шекарасы болмаса, музыкада импульстің қайталануы, акценті, фразасы мен ұзақтығының тең және тұрақты орналасуы мүмкін емес. Қазіргі заманғы музыкада метр мен өлшеу сияқты терминдер қолдану астрономиямен бірге музыканың тарихи маңыздылығын көрсетеді, есептеу, арифметика және физиканың негізі болып табылатын уақыт пен кезеңділіктің дәл өлшемі. Музыкалық форма элементтері жиі қатаң пропорцияларды немесе гиперметриялық құрылымдарды (сандар 2 және 3-тің күштері) құрайды.
Музыкалық түрі
Музыкалық форма - қысқа музыкалық шығарманың ұзартылуының жоспары. "Жоспар" термині архитектурада да қолданылады, оны көбінесе музыкалық формамен салыстырады. Архитектор сияқты композитор да шығарманың мақсатын және қолда бар құралдарды ескере отырып, үнемдеуді және қайталау мен тәртіпті пайдалануды жүзеге асыруы керек. Бинарлық және үштік ("екі есе" және "үш есе") деп аталатын жалпы нысан түрлері музыканың түсініктілігі мен тартымдылығы үшін кішкентай интегралдық құндылықтардың маңыздылығын тағы бір рет көрсетеді.
Тюнинг жүйелері
Тюнинг жүйелерінің екі негізгі туысы бар: тең темперамент және тек тюнинг. Тең темперамент шкалалары октаваны логарифмикалық шкалада тең интервалдарға бөлу арқылы жасалады, бұл өте тең бөлінген шкалаларға әкеледі, бірақ жиілік қатынастары иррационалды сандар болып табылады. Тек шкалалар жиілікті рационалдық сандармен көбейту арқылы жасалады, нәтижесінде жиіліктер арасындағы қарапайым қатынастар пайда болады, бірақ шкаланың бөлінісі тепе-тең емес. Тең темпераментті күйлер мен тек күйлердің арасындағы бір негізгі айырмашылық - екі нота бірге естілген кездегі акустикалық соққыдағы айырмашылықтар, бұл консонанс пен диссонанстың субъективті тәжірибесіне әсер етеді. Бұл екі жүйеде де, жалпы музыканың басым көпшілігінде де әр октаваның интервалында қайталанатын масштабтар бар, бұл жиілік қатынасы 2:1 деп анықталады. Басқаша айтқанда, жиілік екі еселенген сайын берілген шкала қайталанады. Төменде Ogg Vorbis файлдары бар, олар тек интонация мен тең темперамент арасындағы айырмашылықты көрсетеді. Сізге айырмашылықты байқау үшін үлгілерді бірнеше рет ойнату қажет болуы мүмкін. Екі синустық толқын бірізділікпен ойнатылады бұл үлгіде 550 Гц-те жарты қадам (C әділ интонациялық шкалада), содан кейін 554,37 Гц-те жарты қадам (C тең темперамент шкаласында). Бірдей екі нота, A440 педальге қарсы орнатылған бұл үлгі "диадтан" тұрады. Төменгі нота тұрақты А (440 Гц екі шкалада), жоғарғы нота - C тең темплді шкалада бірінші 1 ", ал C соңғы 1 " үшін интонациялық шкалада. Фазалық айырмашылықтар өткен үлгіге қарағанда ауысуды анықтауды жеңілдетеді.
Тең темпераментті көйлеулер
Тең темпераментте октава логарифмдік шкалада тең бөліктерге бөлінеді. Тепе-тең темперамент шкаласын кез келген ноталар санымен құрастыруға болады (мысалы, 24 тондық араб тондық жүйесі), ең көп таралған сан - 12, бұл тең темпераментті хроматикалық шкаланы құрайды. Батыс музыкасында, егер басқаша көрсетілмесе, он екі аралыққа бөлу әдетте қабылданады. Хроматикалық шкала үшін октава он екі тең бөлікке бөлінеді, әр жарты тон (жарты қадам) - екіден он екінші түбірдің интервалы, сондықтан осы тең жарты қадамдардың он екісі дәл октаваға дейін қосылады. Қылқаламды аспаптарда тең темпераментті қолдану өте пайдалы, сондықтан қосқыштарда қосқыштардың біркелкілігі болады. Еуропалық музыка дәстүрінде музыкалық клавиатуралар сияқты басқа аспаптарға қарағанда, латта мен гитара музыкасында тең темперамент қолданылған. Осы тарихи күштің арқасында он екі тондық тең темперамент қазір Батыс әлемінде және Батыс емес әлемнің көп бөлігінде басым интонациялық жүйе болып табылады. Тең дәрежеде сымбатталған таразылар қолданылды және тең аралықтағы басқа да сандарды пайдалана отырып құрастырылған аспаптар. Алғаш рет 16 ғасырда Гийом Костели ұсынған және қолданған 19 тең темперамент, 19 тең арақашықтықты тондарды қолданады, ол қалыпты 12 жартытон тең темпераментке қарағанда жақсы үлкен үштіктерді және әлдеқайда жақсы кіші үштіктерді ұсынады. Жалпы әсері көбірек консонанс. Жиырма төрт тең темперамент, жиырма төрт тең арақашықтықтағы дыбыстар араб музыкасының педагогикасы мен нотацияларында кеңінен таралған. Алайда, теория мен тәжірибеде араб музыкасының интонациясы рационалды қатынастарға сәйкес келеді, бұл тең дәрежедегі жүйенің иррационалды қатынастарына қарсы. Араб интонациялық жүйелерінде тең дәрежедегі торт тонымен кез келген аналог мүлдем жоқ болса да, үш торт тонымен немесе бейтарап секундпен аналогтар жиі кездеседі. Алайда, бұл бейтарап секундтар олардың қатынастары бойынша мақамға, сондай-ақ географияға байланысты сәл өзгереді. Шынында да, араб музыкасының тарихшысы Хабиб Хасан Тума "бұл музыкалық қадамның ауытқу кеңдігі араб музыкасының ерекше дәмінің шешуші құрамдас бөлігі болып табылады. Октаваны тең өлшемді жиырма төрт тонаға бөлу арқылы шкаланы жұмсақ ету бұл музыкалық мәдениеттің ең ерекше элементтерінің біріне берілу болып табылады". Трансформациялық теория - Дэвид Левин дамыған музыка теориясының бір саласы. Теория үлкен жалпылықты қамтамасыз етеді, өйткені ол музыкалық заттардың өзінен гөрі музыкалық заттар арасындағы трансформацияларға баса назар аударады. Тұрақты темпераменттер теориясы күрделі математиканың кең ауқымымен кеңінен дамыды, мысалы, әр тұрақты темпераментті Грасманнның рационалды нүктесімен байланыстыру арқылы. Хроматикалық шкалада циклдік топтың еркін және транзитивті әрекеті бар, бұл әрекет ноталардың транспозициясы арқылы анықталады. Сонымен, хроматикалық масштабты топтың торсор ретінде қарастыруға болады.
Сандар мен сериялар
Кейбір композиторлар өздерінің шығармаларына алтын мөлшерді және Фибоначчи сандарын енгізді.
Категориялық теория
Математик және музыколог Геррино Маццола музыка теориясының негізі ретінде категория теориясын (топос теориясын) қолданды, оған ритм мен мотивтер теориясының негізі ретінде топологияны және музыкалық фразеология, темп және интонация теориясының негізі ретінде дифференциалдық геометрияны қолдану кіреді.