acustica | |
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Supporto teorico | |
La scala musicale |
Furono i Greci a indagare la consonanza delle corde tese gettando le basi dell'armonia, scoprendo per esempio che, dimezzando la parte vibrante di una corda tesa, si ottiene una nota che ha frequenza esattamente doppia di quella emessa dalla corda che vibra per tutta la sua lunghezza.
Si dice scala musicale una serie di suoni in ottava l'uno rispetto all'altro. Per ciascuna ottava (detta anche solfa o gamma) si hanno sette suoni che si susseguono sempre nello stesso ordine, i cui nomi sono Do, Re, Mi, Fa, Sol, La e Si. Questi suoni (ciascuno dei quali è detto nota) corrispondono a precise lunghezze della corda vibrante di un sonometro quando essa dia il suono do vibrando per la sua intera lunghezza. Le note si possono quindi rappresentare mediante frazioni. Infatti, ponendo pari a 1 la corda libera di vibrare per la sua intera lunghezza e corrispondente alla nota Do per ogni gamma, le altre note hanno i valori che seguono.
Scala naturale | ||||||
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Lunghezze relative della corda | ||||||
do | re | mi | fa | sol | la | si |
1 | 8/9 | 4/5 | 3/4 | 2/3 | 3/5 | 8/15 |
Frequenze relative delle note | ||||||
do | re | mi | fa | sol | la | si |
1 | 9/8 | 5/4 | 4/3 | 3/2 | 5/3 | 15/8 |
In altri termini, la corda che dà il Re è 8/9 di quella che dà il Do della stessa ottava, quella che dà il Sol è 2/3 di quella che dà il Do, ecc. Se si vuole quindi produrre con un sonometro il Fa con una corda che, libera di vibrare per tutta la sua lunghezza, produce il Do, si deve dividerla in quattro parti uguali facendone poi vibrare i tre quarti. Questa particolare scala, detta naturale, viene attribuita al filosofo greco Aristosseno di Taranto (IV sec. a. C.).
Se si vuole lavorare in termini di frequenza, è sufficiente invertire le frazioni della tabella precedente. Ne segue che la frequenza della nota Fa è 4/3 volte la frequenza della nota corrispondente al Do della stessa solfa. Emerge chiaramente che le cosiddette note musicali sono un sottoinsieme delle frequenze sonore, essendo ogni solfa formata da un numero discreto di elementi.
E' alquanto evidente che fino a questo punto si sono costruiti i rapporti che legano le frequenze delle note all'interno di una stessa gamma e tra le varie solfe, ma fino a quando non si fissa una frequenza di riferimento, si continuano ad avere infinite scale musicali naturali. Perdendo certamente in correttezza formale, preferiamo riportare il modo con cui è fissata la nota di riferimento, cioè la frequenza del suono di riferimento, dal quale ricavare i valori assoluti di frequenza delle note per ogni solfa della scala musicale, secondo quanto scritto nel trattato di fisica di A. Ganot (edizione italiana del 1861, pagg. 145-146).
Tra tutte le solfe che si ponno così rappresentare, venne scelta quella il cui do corrisponde al suono più grave del violoncello [uno strumento a corde]. [...] Ciò posto, siccome l'esperienza ha dimostrato che il numero delle vibrazioni [frequenza] corrispondenti al suono più grave del violoncello è 128, basta moltiplicare questo numero assoluto delle vibrazioni pei rapporti marcati nella tabella [delle frequenze], per ottenere il numero assoluto delle vibrazioni di ciascuna nota [...]. I numeri assoluti delle vibrazioni, per le solfe superiori, si ottengono moltiplicando successivamente per 2, per 4, per 8 i numeri [ottenuti con la prima operazione].
A scanso di equivoci, diciamo subito che le note emesse da qualsiasi strumento sono in primo luogo molte di più di quelle previste dalla scala naturale e che in realtà il metodo odierno di divisione dell'ottava è completamente diverso. Notiamo che nella scala naturale i rapporti fra le frequenze consecutive non sono sempre gli stessi. Ciò costituisce un problema piuttosto complesso soprattutto per le implicazioni esecutive e metodologiche che esso comporta e che non è qui il caso nemmeno di accennare. Sta di fatto che, per ovviare a questo inconveniente, si fa uso della cosiddetta scala temperata. Essa si ottiene dividendo l'intervallo d'ottava in 12 intervalli uguali, detti semitoni, tali che il rapporto delle frequenze di due note successive sia costante e pari alla radice dodicesima di 2 (1,059463).
Una volta stabilito il valore del semitono è sufficiente stabilire la frequenza della nota di riferimento, dalla quale ricavare le frequenze di tutte le altre. Ebbene, per convenzione internazionale si è stabilito che il La della terza ottava (La3) abbia frequenza di 440 Hz (ecco perché si dice "dare il La"). Spesso i musicisti hanno con sé un diapason a 440 Hz per accordare lo strumento (voce inclusa).