Кіріспе
Музыкалық интервал бірлігі – музыкалық интервалдарды өлшеу үшін қолданылатын логарифмдік бірлік. Он екі тонды тең темперамент октаваны 100 центтен тұратын 12 жарты тонға бөледі. Көбінесе центтер кіші аралықтарды көрсету, интонацияны тексеру немесе әртүрлі қосымша жүйелердегі салыстырмалы аралықтардың мөлшерін салыстыру үшін қолданылады. Адамға бір цент екі нотаның арасындағы айырманы сезу үшін тым кішкентай. Александр Джон Эллис сипаттаған центтер, Хуан Карамуэль и Лобковицпен 17 ғасырда басталған интервалдарды логарифмдер арқылы өлшеу дәстүрін жалғастырады. Эллис Роберт Холфорд Макдуэлл Босанкеттің ұсынысы бойынша, өлшемдерін жарты тонның жүзден бір бөлігіне негіздеуді ұйғарды. Әлемдік музыкалық аспаптарды кеңінен зерттеген Эллис, қолданылатын шкалаларды есепке алу және салыстыру үшін центтерді пайдаланды, сондай-ақ осы жүйені Герман фон Гельмгольцтің 1875 жылғы «Тон сезімі туралы» еңбегінде сипаттап, қолданды. Қазір бұл музыкалық биіктіктер мен интервалдарды көрсетудің және салыстырудың стандартты әдісіне айналды.
The cent is a logarithmic unit of measure used for musical intervals. Twelve tone equal temperament divides the octave into 12 semitones of 100 cents each. Typically, cents are used to express small intervals, to check intonation, or to compare the sizes of comparable intervals in different tuning systems. For humans, a single cent is too small to be perceived between successive notes. Cents, as described by Alexander John Ellis, follow a tradition of measuring intervals by logarithms that began with Juan Caramuel y Lobkowitz in the 17th century. Ellis chose to base his measures on the hundredth part of a semitone, , at Robert Holford Macdowell Bosanquet's suggestion. Making extensive measurements of musical instruments from around the world, Ellis used cents to report and compare the scales employed, and further described and utilized the system in his 1875 edition of Hermann von Helmholtz's On the Sensations of Tone. It has become the standard method of representing and comparing musical pitches and intervals.
Тарих
Александр Джон Эллистің 1885 жылы «Журнал Оф Сосайти оф Артс» журналында жарияланған «Ар түрлі халықтардың музыкалық шкалалары туралы» атты мақаласы, әртүрлі халықтардың музыкалық шкалаларын салыстыру және қарама-қарсы қою арқылы зерттеу үшін қолданылатын цент жүйесін ресми түрде таныстырды. Цент жүйесі оның «Музыкалық биіктіктің тарихында» бұрыннан анықталған еді, онда Эллис былай деп жазады: «Егер әрбір жақын орналасқан екі нотаның арасында тең жарты тонды [ ] құрайтын 99 басқа нота бар екенін, олардың аралықтары бір-бірімен толыққандай тең болса, онда октаваны тең жарты тонның 1200 бөлігіне, яғни центтерге бөлуге болады». Эллис 1880 жылғы «Музыкалық биіктіктің тарихы» еңбегінде музыкалық нотаның биіктігін «нота естілген кезде ауа бөлшегінің бір секунд ішінде алға және артқа жасаған екі есе немесе толық тербелістерінің саны» деп анықтады. Кейін ол музыкалық биіктікті «кез келген аталатын музыкалық нотаның биіктігі немесе V («қос тербелістерді» білдіреді»), ол белгілі бір қосымшадағы барлық басқа ноталардың биіктігін анықтайды» деп түсіндірді. Ол осы ноталар тізбекпен орындалғанда аспаптың шкаласын құрайтынын, ал кез келген екі нота арасындағы аралық «кіші биіктік санын үлкеніне қатынасымен немесе үлкенді кішіге бөлгенде шығатын бөлшек арқылы» өлшенетінін айтады. Осы қатынастар негізінде абсолютті және салыстырмалы биіктіктер де анықталды. Эллис «көйлектінің мақсаты – аспаптың кез келген екі жақын пернесіне сәйкес келетін екі нота арасындағы аралықты дәлме-дәл етіп теңдету. Бұл тең темперамент немесе көйлекті деп аталады және қазіргі таңда Еуропаның барлық аймақтарында қолданылатын жүйе болып табылады». Ол центтермен арақатынасты шамамен есептеуге қатысты есептеулер келтіріп, «әдетте, центтердің толық санынан асырудың қажеті жоқ» деп қосты. Эллис осы мақалада әртүрлі халықтардың музыкалық шкалаларына цент жүйесін қолдануға қатысты мыналарды ұсынады: (I. Гептатоникалық шкалалар) Ежелгі Грекия және қазіргі Еуропа, Парсы, Арабия, Сирия және Шотландияның таулы аймақтары, Үндістан, Сингапур, Бирма және Сиам; (II. Пентатоникалық шкалалар) Оңтүстік Тынық мұхиты, Батыс Африка, Ява, Қытай және Жапония. Ол «Музыкалық шкала бірегей емес, тіпті «табиғи» емес, тіпті Гельмгольц өте әдемі түрде зерттеген музыкалық дыбыстың құрылымының заңдарына да негізделмейді, керісінше, өте алуан түрлі, өте жасанды және өте өзгермелі» деген қорытындыға келді.
Үлкен үшінші теңдіктің тең және тең темпераментпен салыстыруы
Тек интонациядағы мажор үштігінің жиілік қатынасы 5:4 немесе ~386 цент, ал тең темпераментте 400 центті құрайды. Бұл 14 центтік айырмаша жартылай тонның жетіден біріне жуық және естілуге жеткілікті үлкен.
Бөлшектік сызықтық шамалау
Х 0-ден 1/12-ге дейін өскен сайын 2x функциясы 1.00000-ден 1.05946-ға дейін дерлік сызықтық түрде өседі, бұл бөліктік сызықтық жуықтауға мүмкіндік береді. Осылайша, центтер логарифмдік шкала болғанымен, кішкентай интервалдар (100 центтен кем) нақты экспоненциалдық қатынас 2 орнына 1 + 0.0005946 сызықтық қатынасымен шамалануы мүмкін. Дөңгеленген қате 0 немесе 100 болғанда нөлге тең, ал =50 болғанда шамамен 0.72 центтей ғана жоғары (оның нақты мәні 2 ≈ 1.02930, ал 1 + 0.0005946 × 50 ≈ 1.02973 арқылы жуықталады). Бұл қате адам естімейтін деңгейде төмен, сондықтан бұл бөліктік сызықтық жуықтау көптеген практикалық қолданулар үшін жеткілікті.
Адамның түсінігі
Адамдар қанша центті сезінетінін анықтау қиын; бұл дәлдік әр адамда әртүрлі болады. Бір автор адамдардың шамамен 5–6 цент айырмашылықты дыбыс биіктігінде ажырата алатынын мәлімдеді. Техникалық тұрғыдан, сезілетін ең кішкентай айырмашылық (JND) деп аталатын қабылдау шегі де жиілікке, амплитудаға және тембрге байланысты өзгереді. Бір зерттеуде дыбыс сапасының өзгеруі студент-музыканттардың дұрыс емес дыбыстарды, яғни ±12 центке дейін ауытқуды анықтау қабілетін төмендетті. Сонымен қатар, тональдік контексттің күшеюі тыңдаушыларға дыбыс биіктігін дәлірек бағалауға көмектеседі. "Мелодиялық контексте бірнеше центтен кем айырмашылықтар адам құлағына сезілмейтін болса, гармонияда өте шағын өзгерістер де билер мен аккордтардың қатаңдығында үлкен өзгерістерге әкелуі мүмкін". Вибратомен дыбыс талғанда, адамдар орташа жиілікті дыбыс биіктігінің ортасы деп қабылдайды. Шуберттің "Аве Мария" операсының қазіргі заманғы орындалуларын зерттеуде вибратоның диапазоны әдетте ±34 цент пен ±123 цент аралығында болды, орташа есеппен ±71 центті құрады, ал Вердидің опералық арияларында ауытқу жоғары болды. Ересектер 25 центтік айырмашылықты өте сенімді түрде анықтай алады. Дегенмен, амузиясы бар ересектер 100 центтен аз айырмашылықты анықтауда қиындық көреді және кейде осы немесе одан да үлкен интервалдарда қиналады.
Сегіздік
Музыкалық интервалдарды логарифмдер арқылы көрсету логарифмдердің өзінің пайда болуына шамамен жақын. Логарифмдерді алғаш 1614 жылы лорд Непьер ойлап тапқан. 1647 жылы Хуан Карамуэль и Лобковиц (1606-1682) Афанасиус Кирхерге жолдаған хатында 2-ге негізделген логарифмдерді музыкада қолдану туралы айтқан. Осы негізде октава 1 санымен, жарты тон 1/12 санымен және т.б. көрсетіледі.
Гептамеридтер
Жозеф Саувер 1701 жылы жариялаған «Principes d'acoustique et de musique» еңбегінде 10-дық логарифмдерді қолдануды ұсынды, бұл мүмкін, кестелердің болуымен байланысты болды. Ол үш ондық разрядқа дейін есептелген логарифмдерді пайдаланды. 2-нің 10-дық логарифмі шамамен 0,301-ге тең, Саувер оны 1000-ға көбейтіп, октавада 301 бірлік алады. Одан әрі жұмысты жеңілдету үшін, ол 7/301-ді алып, 1/43 октаваға тең бірліктерді алуды ұсынады. Осылайша октава 43 бөлікке бөлінеді, бұл бөліктер «меридтер» деп аталады, ал олар өз кезегінде 7 бөлікке бөлінеді, олар «гептамеридтер» деп аталады. Саувер сондай-ақ әр гептамеридті 10-ға бөлу мүмкіндігін де қарастырды, бірақ осындай ұсақ бірліктерді іс жүзінде қолданбады.
Саварт
Феликс Саварт (1791-1841) Саувердің жүйесін қабылдады, бірақ 2-нің логарифмінің ондық белгілерінің санын шектемеді, сондықтан оның бірлігінің шамасы дереккөздерге қарай өзгеріп тұрады. Бес ондық белгіні ескергенде, 10-дық логарифм бойынша 2-нің мәні 0,30103-ке тең, бұл октавада 301,03 савартқа сәйкес келеді. Бұл шама көбінесе 1/301 немесе 1/300 октаваға дейін дөңгелектеледі.
Проноз
19 ғасырдың басында Гаспар де Прони тең темпераменттегі жарты тонға сәйкес келетін негізі бар логарифмдік бірлік ұсынды. Александр Джон Эллис 1880 жылы өзі байқаған немесе есептеген көптеген дыбыс биіктігі стандарттарын сипаттады, оларды екі ондық таңбамен, яғни жарты тонның 1/100-іне дейін дәлдікпен, 370 Гц теориялық биіктіктен оларды бөліп тұратын аралықты көрсетті, бұл аралық анықтамалық нүкте ретінде алынған.
Жүздіктер
Жүзтону (сонымен қатар Иринг) – музыкалық интервал (2, ) , Видогаст Ирингтің 1898 жылғы «Die reine Stimmung in der Musik» еңбегінде өлшем бірлігі ретінде ұсынған, октаваға 600 қадамды құрайды, ал кейіннен Джозеф Яссердің 1932 жылғы «Эволюциялық тоналдылық теориясы» еңбегінде тең темпераментті бүтін тонға 100 қадамды тең деп ұсынған. Иринг Град/Веркмейстер (1,96 цент, пифагорлық коммага 12 цент) және схизма (1,95 цент) шамамен бірдей (≈ 614 қадамды октаваға) екенін және оларды октаваға 600 қадаммен (2 цент) жуықтауға болатынын байқаған.