Notación musical: ¿La serie armónica de armónicos está disponible en algún lugar en binario?

Rob básicamente respondió la pregunta … pero creo que el espíritu de su pregunta puede responderse con solo la entonación.

La serie armónica en el caso más simple (una cuerda vibrante) se crea mediante la suma de los modos posibles. Entonces, para una frecuencia fundamental (digamos 110 Hz o baja A), el segundo modo = 220 Hz, el tercer 330Hz, etc.

Entonces, en un piano, si tocas la A baja, se reproducirá a 110 Hz, y la octava se reproducirá a 220 Hz … pero ¿qué pasa con el tercer intervalo? No hay tecla en un piano (o cualquier instrumento igualmente templado) que toque 330 Hz. Lo más cercano es jugar una E que se reproduce a ~ 329.628Hz. ¡Y este es el problema con el mismo temperamento!

Para afinar las 12 notas en el círculo de quintas, debe multiplicar la frecuencia de cada nota sucesiva por [matemática] 2 ^ {1/12} [/ matemática] y, como resultado, esos tonos no son iguales a las notas Tocado por las teclas que más se aproximan a la frecuencia.

(Ver: Archivo: Harmonic Series.png)

Hay algunos estilos de música que ignoran el temperamento igual para darse cuenta completamente del poder de la serie de armónicos. Estos estilos musicales juegan en “entonación justa”, donde todas las notas tocadas comparten una relación matemática simple para maximizar la capacidad de los armónicos para reforzarse mutuamente. El más accesible de estos estilos musicales es el canto de la barbería. En este estilo de música, solo hay 4 voces, por lo que los músicos son capaces de afinar cada acorde por separado. Esto permite que las notas cambien el tono objetivo para que coincida con el tono requerido por el acorde.

El resultado es algo bastante sorprendente que nos permite escuchar grandes sonidos incluso cuando solo se cantan dos notas:

Esta pregunta aparentemente simple esconde una gran cantidad de física, matemáticas, percepción auditiva, teoría de la música y teoría computacional detrás de ella.

Primero, es útil saber que muchos (¡no todos!) Los tonos musicales son ondas de sonido complejas que contienen varias frecuencias relacionadas entre sí armónicamente: cada parcial es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental. Entonces, un A bajo sintonizado para decir 110 Hz tiene 110 Hz, 220 Hz, 330 Hz, 440 Hz, 550 Hz, 660 Hz (y así sucesivamente, dependiendo de muchos factores) componentes (de varias potencias) en ese tono. Los músicos a menudo se refieren a estos componentes como armónicos. Si son múltiplos enteros de la frecuencia más baja, los llamamos armónicos.

La consonancia es una medida subjetiva de cuán “agradables” son dos tonos para escuchar juntos. El intervalo más consonante es la octava: una relación de frecuencia de 2: 1. Entonces, si tocas un A bajo (fundamental de 110 Hz) con la octava de esa nota (fundamental de 220 Hz) pero ambos son tonos complejos con parciales armónicos, entonces la nota de octava tiene el fundamental de 220 Hz, un parcial de 440 Hz, un 660 Hz parcial, etc. Observe que todos los parciales de la nota de octava se alinean con cualquier otro parcial de la nota inferior. Su cerebro procesa esto como “agradable” de escuchar. Compare eso con tocar una nota un paso más arriba, y verá que no hay muchos parciales alineados entre sí. Por lo tanto, el segundo intervalo mayor NO es agradable al oído.

Entonces la pregunta es si “binario” sería o no una buena forma de programar música. Si está hablando solo de la codificación de la información de frecuencia del tono musical, entonces probablemente un solo número binario no sería significativo. No hay información de amplitud en eso, ni hay información espectral relacionada con si el tono es armónico o no y cuáles son las amplitudes de los parciales, por ejemplo.

Hay algunos aspectos interesantes en la historia de la frecuencia de muestreo popular: 44.100 Hz relacionados con la eficiencia de la computación y las limitaciones de almacenamiento de los primeros dispositivos digitales. Hubo algunos algoritmos interesantes desarrollados hace años haciendo uso de la naturaleza binaria de las computadoras para hacer análisis (y síntesis) relativamente rápidos de música. Ahora, el almacenamiento es barato y las computadoras son rápidas, por lo que hay menos necesidad de confiar en estos algoritmos. (Aunque un verdadero modelo físico de un instrumento musical puede tardar varias horas en reproducir unos segundos de sonido, entonces las computadoras SIEMPRE pueden ser más rápidas, supongo).

Otras respuestas ya han señalado que la elección del temperamento también hace la diferencia. Esto es parte de por qué considero que la acústica musical es tan fascinante: requiere un conocimiento de muchos campos de estudio, incluida la física, la música, la fisiología y otros.

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