Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

Со струнными инструментами высоту звука можно контролировать, изменяя материал, натяжение и длину струн. Материал обычно не получается сменить на ходу, но длину – можно, привязав каждую струну к вращающемуся колышку (как в гитаре), как и натяжение (используется в большинстве струнных инструментов). Более короткая и/или сильнее натянутая струна вибрирует чаще, и звук получается более высокий.

Духовые инструменты придумать несколько сложнее: тут вы полагаетесь на вибрацию воздуха внутри резонирующей трубы, которая и производит звук. Высоту звука можно менять, изменяя длину инструмента – либо имея при себе набор разных трубочек (как во флейте), либо вставив в трубу скользящую деталь (как у тромбона), либо поставив нажимные вентили, которые будут перенаправлять воздух по обходным путям, то есть по более длинной трубе (фанфары).

Эти вентили выглядят так (рис. 58).

Рис. 58.Вентили для музыкальных инструментов

Вы можете видеть, как нажатие на вентиль удлиняет путь воздуха.

Подобных штук мы не имели до 1814 н. э., и ранее трубы не могли играть все ноты, которых требовали от них люди, поэтому композиторы использовали их нечасто.

И в конце концов, последний способ изменять звук, получаемый от духового инструмента, – открывать и закрывать отверстия в резонирующей трубе; это саксофон.

Имея в распоряжении базовые ударные, струнные и духовые, вы сможете скомбинировать их и изготовить практически любой из современных инструментов [228]. Но чтобы использовать их правильно, вам нужно узнать еще кое-что о том, как музыка функционирует.

Музыка состоит из нот, и ноты – не более чем произвольные точки, которые мы разместили на звуковом спектре. И все же, сыграв кучу нот в случайном порядке, вы вряд ли получите красивую симфонию, поскольку слушание включает не только физический звук, то есть волны, взаимодействующие с ухом, но и метальную интерпретацию звуков, за которую отвечает мозг.

И это, к сожалению, накладывает ограничение на то, какие ноты звучат приятно для людей.

Физические ограничения просты: большинство людей слышит в диапазоне между 20 и 20 тыс. Гц, и то в молодости, с возрастом ухудшается восприимчивость к высоким звукам, так что предел у большинства съезжает до 16 тыс. Гц.

Так что выбирайте ноты из этого диапазона, и вы наверняка взорвете стадион.

Все становится сложнее, когда мы пробуем разобраться, как мозг интерпретирует звук, то есть вступаем в область психоакустики. Большинство людей находит определенные сочетания нот (их именуют консонансом) приятными, а другие – очень неприятными (диссонанс). Но консонанс и диссонанс вовсе не свойства типа да-или-нет, которые можно приписать конкретным нотам, а потом использовать только хорошие и избегать плохих.

Нет, существует спектр приемлемости, который варьируется не только от индивидуума к индивидууму, но и от культуры к культуре [229]. В качестве самого общего правила, которое вы имеете полное право нарушить при желании, мы назовем факт, что ноты, разделенные октавой, обычно звучат «приятно».

Так что для начала давайте изобретем октавы.

Допустим, вы сыграете некую случайную ноту, которую мы назовем А, поскольку в конечном счете мы все равно повесим на них ярлычки от А до G [230]. Потом вы сыграете ноту на частоте в два раза выше, чем у А (2А), и эти две ноты – А и 2А – будут звучать приятно для большинства людей, играются ли они последовательно или обе сразу. Пропорция между 2А и А равняется 2 к 1, и мы определим, что две ноты, частоты которых находятся в этой пропорции, разделяет октава.

И хотя ноты, разделенные октавой, могут стать вполне безопасной основой для сочинения музыки, их очень мало в пределах нашего слухового диапазона, и поэтому, если брать только их, то все получается очень скучно. Другие в-целом-принятые-как-приятные-пропорции-разных-культур для нот включают 3 к 2, 4 к 3, 5 к 4 и (несколько менее часто) 5 к 3, 6 к 5 и 8 к 5.

Но вы не захотите ограничиваться только консонансами в своих песнях, поскольку введение, развертывание и затухание консонансов могут придать мелодии удивительную красоту и мощь [231].

Чтобы добраться до других пропорций, вам понадобится изобрести ноты между случайно выбранными А и 2А октавой выше. Помните: ноты не более чем произвольные точки на звуковом спектре, и вы можете расставить их так, как вам только захочется. Несмотря на это и несмотря на тот факт, что другие культуры придумали иные, возможно, лучшие системы нотной записи, мы будем учить вас западным нотам.

В западной системе берут расстояние между А и 2 А и делят его на двенадцать разных нот. Каждая позиционируется таким образом, чтобы пропорция частот любых двух прилегающих нот была одной и той же, что для человеческого уха означает, что все ноты звучат на одинаковом «расстоянии» друг от друга.

Вы можете сделать так, как делало большинство людей в нашей истории, и примерно расставить их на слух. Проблема математически точно вывести пропорции между нотами оказалась достаточно сложной, мы начали над ней работать около 400 до н. э. и добились точности в две десятых по отношению к частотам только в 1917 н. э. (!), поэтому дадим вам техническое решение. Соседние ноты должны быть в пропорции, равной корню двенадцатой степени из двух, то есть примерно 1,059463.

А поскольку мы уже слышим, как вы говорите: «Я пойман в прошлом, и вы хотите, чтобы я извлекал корень двенадцатой степени из двух несколько сотен раз, чтобы просто сыграть песенку?», то мы спешим вас обрадовать: нечего бояться, все уже посчитано. Приложение G содержит результат, включает точные частоты для каждой из требующихся вам нот.

И идеальные ноты все равно не догма: музыканты иногда осознанно «гнут» ноты, то есть играют их не совсем в правильной частоте, чтобы создать определенный эффект.

Теперь, когда у вас в наличии ноты, вы можете думать, что готовы воспроизвести музыку с листа, но есть одна проблема: вы выбрали свою А произвольно, и мы построили вокруг нее целую систему, даже не спросив, какую именно ноту вы взяли на самом деле. Если наши базовые ноты отличаются – а они отличаются, факт, – тогда любая музыка, которую вы попытаетесь сыграть, не будет звучать так, как должна.

Мы должны убедиться, что ваша А звучит как наша.

И это проблема не только застрявших в прошлом путешественников во времени. Это проблема и для оркестров, и до изобретения универсального стандарта А два оркестра, играющих одну мелодию, могли звучать совершенно разным образом [232]. Современность пользуется единым международным стандартом А – фундаментальной нотой всей музыкальной шкалы, – именуемым А440, поскольку ее частота, как вы наверняка догадались, равна точно 440 Гц.