Научная нотация высоты звука ( SPN ), также известная как американская стандартная нотация высоты звука ( ASPN ) и международная нотация высоты звука ( IPN ), [1] представляет собой метод определения музыкальной высоты звука путем объединения названия музыкальной ноты (при необходимости со случайным знаком) и номера. определение октавы высоты звука .
Хотя обозначение научного тона изначально было разработано как дополнение к научному питчу (см. Ниже), эти два понятия не являются синонимами. Научный тон — это стандарт звука — система, которая определяет конкретные частоты определенных тонов (см. Ниже). Научная нотация высоты звука касается только того, как обозначаются названия тембров, то есть того, как они обозначаются в печатном и письменном тексте, и по своей сути не определяет фактические частоты. Таким образом, использование научной нотации высоты звука для различения октав не зависит от используемого стандарта высоты звука.
В обозначениях используются традиционные названия тонов (от A до G), за которыми следуют цифры, показывающие, частью какой октавы они являются.
Для стандартной равнотемперированной высоты звука A440 система начинается с частоты 16,35160 Гц , которой присвоено значение C 0 .
Октава 0 научного обозначения высоты звука традиционно называется субконтраоктавой , а тон, отмеченный C 0 в SPN, записывается как ,,C или C, или CCC в традиционных системах, таких как нотация Гельмгольца . Октава 0 SPN отмечает нижний предел того, что люди на самом деле могут воспринимать, при этом среднестатистический человек способен слышать частоты не ниже 20 Гц в виде высоты звука.
Номер октавы увеличивается на 1 при восхождении от B к C. Таким образом, A 0 относится к первому A над C 0 , а средний C ( C однострочной октавы или просто c' ) обозначается как C 4 в SPN. . Например, C4 находится на одну ноту выше B3 , а A5 — на одну ноту выше G5 .
Номер октавы привязан к буквенному символу, используемому для описания высоты звука, с разделением между буквами нот «B» и «C», таким образом:
, Б ♭ , Б, Б ♯ , Б
) правильно будет обозначаться как находящийся в октаве «3»., С ♭ , С, С ♯ , С) правильно будет обозначаться как находящийся в октаве «4».Научное обозначение высоты тона часто используется для указания дальности действия инструмента. Он обеспечивает однозначные средства идентификации ноты с точки зрения текстового обозначения, а не частоты, и в то же время позволяет избежать соглашений о транспозиции , которые используются при написании музыки для таких инструментов, как кларнет и гитара . При необходимости его также легко перевести в нотную систему. При описании музыкальных звуков номинально энгармоническое написание может привести к аномалиям, когда, например, в пифагорейской интонации C♭
4является более низкой частотой, чем B 3 ; но такие парадоксы обычно не возникают в научном контексте.
Научная нотация позволяет избежать возможной путаницы между различными производными нотации Гельмгольца, в которых для обозначения разных нот используются одинаковые символы. Например, «c» в оригинальной нотации Гельмгольца [2] относится к ноте C ниже средней C, тогда как «C» в нотации ABC относится к самой средней C. В научной нотации средний C всегда является C 4 , а C 4 никогда не является какой-либо нотой, кроме средней C. Эта система обозначений также позволяет избежать «суетливости», связанной с необходимостью визуально различать четыре и пять простых чисел, а также связанных с этим типографских проблем. в создании приемлемых индексов или их заменителей. C 7 гораздо легче визуально отличить от C 8 , чем, например, c'''' от c''''' , а использование простых целых чисел (например, C7 и C8) делает индексы вообще ненужными.
Хотя обозначение высоты тона предназначено для описания звуков, воспринимаемых на слух как высота тона, его также можно использовать для указания частоты невысотных явлений. Ноты ниже E 0 или выше E♭
10находятся за пределами диапазона слышимости большинства людей , хотя ноты, немного выходящие за пределы диапазона слышимости на нижнем конце, все же могут быть косвенно воспринимаемы как высота звука из-за того, что их обертоны попадают в диапазон слышимости. В качестве примера действительно неслышимых частот: когда рентгеновская обсерватория Чандра наблюдала волны фронтов давления, распространяющиеся от черной дыры, их одно колебание каждые 10 миллионов лет было описано НАСА как соответствующее частоте B ♭ на пятьдесят семь октав ниже. средний C (B♭
−53или 3,235 фГц ). [3]
Существуют соглашения о нотации высоты тона, которые кажутся похожими на нотацию научной высоты звука, но основаны на альтернативном соглашении об октавах, которое отличается от научной нотации высоты тона, обычно на одну октаву. Например, средний C («C 4 » в ISPN) отображается в некоторых программах MIDI как «C 5 » (MIDI-нота 60). [4] Это соглашение, вероятно, связано с аналогичным соглашением в трекерах на основе сэмплов, где C 5 — это базовая высота звука, на которой воспроизводится сэмпл (8287,12 Гц в MOD ), вынуждая музыканта рассматривать семплы на любой другой высоте как транспонирующие инструменты. при использовании их в песнях. Альтернативно, и Yamaha , и программное обеспечение MaxMSP определяют среднюю C как C 3 . GarageBand от Apple также определяет среднюю C (261,6256 Гц) как C 3 .
Используя последовательную научную нотацию высоты тона, сообщение MIDI NoteOn присваивает MIDI-ноту 0 ноте C -1 (на пять октав ниже C 4 или средней C; самая низкая нота в двух крупнейших органах мира; примерно на одну октаву ниже порога человеческого слуха: ее обертоны). слышны), MIDI-нота от 21 до A 0 (нижняя клавиша 88-клавишного фортепиано), MIDI-нота от 60 до C 4 (средняя C), MIDI-нота от 69 до A 4 (A440), MIDI-нота от 108 до C 8 (верхняя клавиша 88-клавишного фортепиано) и MIDI-нота от 127 до G 9 (за фортепиано; на одну октаву выше самой высокой ноты на некоторых клавишных глокеншпилях; некоторые ноты выше самых высоких органных труб).
Это создает линейное пространство высоты звука, в котором октава охватывает 12 полутонов , где каждый полутон — это расстояние между соседними клавишами фортепианной клавиатуры. Дистанция в этом пространстве соответствует музыкальной высоте звука в равнотемперированном звукоряде: 2 полутона — это целый шаг, а 1 полутон — полутон. Равнотемперированный полутон также можно разделить на 100 центов. Каждый цент равен 1/100 полутона или 1/1200 октавы . Эта мера высоты звука позволяет выражать микротоны , которых нет на стандартных фортепианных клавиатурах.
Французско-бельгийская система определяет ноту C, расположенную на две строки ниже басового нотоносца, как Do 1 , а среднюю C как Do 3 . Как и в научной нотации, индекс До используется всеми нотами над ним до следующего До. Однако ни одна октава не получает нулевой индекс, а октава ниже 1 получает индекс -1. Таким образом, хотя C 4 в SPN соответствует Do 3 во франко-бельгийской системе, C 1 в SPN соответствует Do -1 . [5]
Обозначение иногда используется в контексте средней темперации и не всегда предполагает равную темперацию или стандартный концерт A 4 с частотой 440 Гц ; особенно это касается более ранней музыки.
Стандарт, предложенный Акустическому обществу Америки [6], явно устанавливает логарифмическую шкалу частоты, которая исключает средний тон темперамента, а используемая базовая частота дает А 4 частоту ровно 440 Гц. Однако, имея дело с более ранней музыкой, в которой не использовалась равная темперация, понятно, что проще просто называть ноты их ближайшим современным эквивалентом, а не указывать каждый раз разницу, используя центы. [а]
В таблице ниже даны обозначения высоты звука на основе стандартных частот клавиш фортепиано : стандартная концертная высота и двенадцатитоновая равная темперация . Когда фортепиано настроено только на интонацию , C 4 соответствует той же клавише на клавиатуре, но немного другой частоте. Ноты, не воспроизводимые ни одним фортепиано, выделены средне-серым цветом, а ноты, воспроизводимые только расширенным 108-клавишным фортепиано, — светло-серым.
Математически, учитывая количество n полутонов выше среднего C, основная частота в герцах определяется как (см. корень двенадцатой степени из двух ). Учитывая номер MIDI NoteOn m , частота ноты обычно равна Гц при стандартной настройке.
Научный слух (см.) — стандарт абсолютного слуха , впервые предложенный в 1713 году французским физиком Жозефом Совером . Было определено так, что все Cs являются целыми степенями 2, со средним C (C 4 ) на частоте 256 герц . Как уже отмечалось, это не зависит от описанной здесь научной нотации и не является ее частью . Чтобы избежать путаницы в названиях, научную подачу иногда еще называют «настройкой Верди» или «философской подачей».
Текущий международный стандарт высоты звука, использующий A 4 как ровно 440 Гц , был неофициально принят музыкальной индустрией еще в 1926 году, а A440 стал официальным международным стандартом высоты звука в 1955 году. SPN обычно используется для обозначения высоты звука в этой системе. A 4 может быть настроен на другие частоты в соответствии с другими стандартами настройки, и обозначения октав SPN по-прежнему применяются (ISO 16). [7]
С изменениями концертной высоты звука и широким распространением A440 в качестве музыкального стандарта Акустическим обществом Америки в 1939 году были опубликованы новые научные таблицы частот, которые были приняты Международной организацией по стандартизации в 1955 году. C 0 , что составляло ровно 16 Гц. согласно научному стандарту высоты тона, в настоящее время составляет 16,352 Гц в соответствии с действующей системой международных стандартов. [6]
Звуковые волны на 57 октав ниже средней ноты доносятся от сверхмассивной черной дыры в скоплении Персея.
