Тон Шепарда

Шепарда тон , названный в честь Роджера Шепарда , это звук , состоящий из суперпозиции из синусоидальных волн , разделенных октав . Когда басовая высота тона движется вверх или вниз, она называется шкалой Шепарда . Это создает слуховую иллюзию тона, который, кажется, постоянно повышается или понижается по высоте, но в конечном итоге не становится ни выше, ни ниже. [1]

Вид спектра восходящих тонов Шепарда на линейной шкале частот.

Рисунок 1: Тоны Шепарда, образующие шкалу Шепарда, проиллюстрированную в секвенсоре .

Каждый квадрат на рисунке обозначает тон, а любой набор квадратов, выровненных по вертикали, вместе составляют один тон Шепарда. Цвет каждого квадрата указывает на громкость ноты: фиолетовый - самый тихий, а зеленый - самый громкий. Перекрывающиеся ноты, которые воспроизводятся одновременно, отделены друг от друга ровно на одну октаву, и каждая гамма плавно появляется и затухает, так что невозможно услышать начало или конец любой данной гаммы.

Шепардовый тон от основной ноты A (A 4 = 440 Гц).
Шепарда масштаб, диатоническая в мажоре , повторяла 5 раз.

В качестве концептуального примера восходящей гаммы Шепарда первый тон может быть почти неслышным C 4 ( средний C ) и громким C 5 (на октаву выше). Следующим будет немного громче C ♯ 4 и немного спокойнее C ♯ 5 ; следующий будет еще громче D 4 и еще тише D 5 . Две частоты будет одинаково громко в середине октавы (F ♯ 4 и F ♯ 5 ), а двенадцатый тон будет громкий В 4 и почти не слышно В 5 с добавлением почти неслышным B 3 . Тогда тринадцатый тон будет таким же, как первый, и цикл может продолжаться бесконечно. (Другими словами, каждый тон состоит из двух синусоидальных волн с частотами, разделенными октавами; интенсивность каждой является, например, функцией приподнятого косинуса ее разделения в полутонах от пиковой частоты, которая в приведенном выше примере будет B 4 . Шепард: «(...) почти любое плавное распределение, которое сужается до подпороговых уровней на низких и высоких частотах, подойдет так же хорошо, как и фактически используемая косинусная кривая» [1].

Теория, лежащая в основе иллюзии, была продемонстрирована во время эпизода шоу BBC Bang Goes the Theory , где эффект был описан как «музыкальный парикмахерский шест ». [2]

Шкала, как описано, с дискретными шагами между каждым тоном, известна как дискретная шкала Шепарда . Иллюзия более убедительна, если между последовательными нотами есть небольшой промежуток времени ( стаккато или маркато, а не легато или портаменто ). [ необходима цитата ]

"> File:Shepard Tone spectrum video visualization.webmВоспроизвести медиа
Движущаяся аудио и видео визуализация восходящего глиссандо Шепарда-Риссета. Смотрите и слышите более высокие тона, когда они исчезают.

Глиссандо Шепарда-Риссета

Жан-Клод Риссет впоследствии создал версию шкалы, в которой тона непрерывно скользят, и ее уместно назвать шкалой непрерывного риссета или глиссандо Шепарда – Риссета . [3] Если все сделано правильно, кажется, что тон непрерывно повышается (или понижается) по высоте, но все же возвращается к своей начальной ноте. Риссет также создал аналогичный эффект с ритмом, в котором темп, кажется, увеличивается или уменьшается бесконечно. [4]

Пример эффекта ускорения ритма Риссета с использованием цикла breakbeat .

Парадокс тритона

, Последовательно играл пару Шепарда тонов отделены друг от друга интервалом в виде тритона (пол октавы) производит Тритоне парадокс . Шепард предсказал, что эти два тона составят бистабильную фигуру, слуховой эквивалент куба Неккера , которую можно будет услышать восходящей или нисходящей, но никогда одновременно. [1]

Последовательность тонов Шепарда, порождающая тритоновый парадокс.

В 1986 году Диана Дойч обнаружила, что восприятие того, какой тон был выше, зависит от задействованных абсолютных частот, и что человек обычно слышит ту же высоту, что и самая высокая (это определяется абсолютной высотой нот). [5] Интересно, что разные слушатели могут воспринимать такую же картину как по возрастанию или по убыванию, в зависимости от языка или диалекта слушателя (Deutsch, Henthorn и Долсон обнаружили , что носители языка вьетнамцев , в тональном языке, слышал тритон парадокс по- разному от калифорнийцев, которые были носителями английского языка). [6] [7]

Вечная мелодия

Педро Пратицио заметил в 2012 году, что, используя тон Шепарда в качестве источника звука и применяя его к мелодии, он может воспроизвести иллюзию непрерывного восходящего или нисходящего движения, характерного для шкалы Шепарда. Независимо от темпа и размера нот, слуховая иллюзия сохраняется. Неопределенность шкалы тонов Шепарда позволяет композиторам экспериментировать с обманчивыми и сбивающими с толку мелодиями. [8]

Пример восходящей вечной мелодии

  • В фильме 1967 года Шепарда и Э. Зажака тон Шепарда сопровождает подъем по аналогичной лестнице Пенроуза . [9]
  • Финал композиции 1971 года " Echoes " из альбома Meddle от Pink Floyd содержит тон Шепарда, переходящий в звук ветра (на самом деле это белый шум, обработанный с помощью магнитофона). [10]
  • Альбом Queen A Day at the Races начинается и заканчивается тоном Шепарда, воспроизводимым фисгармонией. (Примечания к обложке альбома)
  • В 1980 книге Гедель, Эшер, Бах: Вечная Золотой кос , Хофштадтер объяснил , как Shepard весы могут быть использованы на Canon A 2, за Тонос в Баха Музыкального приношения (называется Бесконечно Восходящая Canon по Хофстадтером [11] : 10 ) для завершения модуляции с тем же высотой тона, а не на октаву выше. [11] : 717–719
  • В 1995 году Ира Браус утверждала, что последние ноты фортепианного сочинения « Багатель без звука» 1885 года , сочиненного Ференцем Листом, могут быть продолжены для создания гаммы Шепарда с использованием техники Хофштадтера. [12]
  • В видеоигре Super Mario 64 для консоли Nintendo 64 (1996) есть музыкальная пьеса, которая включает в себя слегка измененную шкалу Шепарда, играемую на заднем плане, когда игрок пытается подняться по бесконечной лестнице, расположенной в предпоследней комнате Замка Персика. . Эта слуховая иллюзия дополняет эффект пространственной петли, создавая впечатление, что лестница никогда не кончается. [13]
  • В Godspeed Вы! Дебютный альбом Black Emperor в 1997 году F♯ A♯ ∞ , вступительная песня The Dead Flag Blues, имеет секцию, в основном состоящую из сирен торнадо, использующих тон Шепарда для создания уникальной апокалиптической атмосферы.
  • В своем альбоме LP5 1998 года английский электронный дуэт Autechre использовал замедляющий ритм Риссета для трека "Fold4, Wrap5".
  • Австрийский композитор Георг Фридрих Хаас напрасно включает гамму Шепарда (в конце, среди прочего) в свое экспериментальное оркестровое произведение (2000/02). [14]
  • Кристофер Нолан сказал в интервью, что саундтрек к его фильму «Престиж» (составленный Дэвидом Джулианом) исследует потенциал тонов Шепарда как фундаментальной основы для композиций. [15]
  • В песне Стефина Мерритта 2007 года «Человек с миллионами лиц», написанной для «Project Song» NPR , тон Шепарда является ключевым аспектом. [16]
  • В фильме 2008 года «Темный рыцарь» и его продолжении 2012 года «Темный рыцарь: восстание» тон Шепарда использовался для создания звука Batpod, мотоцикла, который создатели фильма не хотели резко менять передачу и тон, а постоянно ускоряться. [17]
  • В фильме 2017 года « Дюнкерк» тон Шепарда используется для создания иллюзии постоянно увеличивающейся напряженности в переплетенных сюжетных линиях. [18]
  • По словам режиссера, в художественном фильме Лукреции Мартель « Зама» (2017) мы находим широкое использование тона Шепарда, создавая «громкий и пронзительный звуковой пейзаж для достижения близости к зрителю». [19]
  • В треке " Always Ascending " Франца Фердинанда 2018 года из одноименного альбома на протяжении всей песни звучит восходящий тон Шепарда. Видео на песню повторяет эффект: камера, по всей видимости, постоянно поднимается вверх. [20]
  • Некоторые электропоезда (например, сверхскоростные поезда Синкансэн ) при отправлении со своей станции воспроизводят слышимый восходящий тон Шепарда.

  • Эффект хоруса
  • Глубокая нота
  • Отбортовка
  • Помехи (распространение волн)
  • Phaser (эффект)
  • Округлость шага
  • Странная петля
  • Звуковые эффекты

  1. ^ a b c Шепард, Роджер Н. (декабрь 1964 г.). «Круговорот в суждениях об относительной высоте тона». Журнал Акустического общества Америки . 36 (12): 2346–53. DOI : 10.1121 / 1.1919362 .
  2. ^ «Клип из 4 серии 6 серии» . Взрыв идет в ногу с теорией . 18 апреля 2011 г. BBC. Это как звуковой полюс парикмахера.
  3. ^ «Жан-Клод Риссет, переосмысливший цифровой синтез, умер - CDM Create Digital Music» . CDM Create Digital Music . 22 ноября 2016 . Проверено 30 декабря 2019 . Звук, которым наиболее известен Риссет, возможно, самый символичный из его работ. Создавая звуковую иллюзию, очень похожую на оптическую систему MC Эшера, шкала глиссандо / Риссета Shepherd-Risset в ее нынешнем виде, изобретенная французским композитором, кажется, вознесется навсегда.
  4. ^ Ритм подъема
  5. ^ Дойч, Диана (1986). «Музыкальный парадокс» (PDF) . Восприятие музыки . 3 (3): 275–280. DOI : 10.2307 / 40285337 . JSTOR  40285337 .
  6. ^ Дойч, Д. (1992). «Некоторые новые парадоксы подачи и их последствия». Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 336 (1278): 391–397. DOI : 10.1098 / rstb.1992.0073 . PMID  1354379 .
  7. ^ DEUTSCH, DIANA; ХЕНТХОРН, ТРЕВОР; ДОЛСОН, МАРК (2004). «Речевые модели, услышанные в раннем возрасте, влияют на более позднее восприятие парадокса тритона» . Восприятие музыки . 21 (3): 357–372. DOI : 10.1525 / mp.2004.21.3.357 . ISSN  0730-7829 .
  8. ^ Патрисио, Педро. От тона Шепарда до вечной мелодии слуховой иллюзии . Труды 9-й конференции по звуку и музыкальным вычислениям, SMC 2012. 5-10, 2012.
  9. ^ Шепард, Роджер Н .; Заяц, Эдвард Э. (1967). Пара парадоксов . AT&T Bell Laboratories.
  10. ^ Гурский, С. (2018). «Слуховые иллюзии в современной киноиндустрии и музыке» (PDF) . Библиотека Житомирского государственного университета . Проверено 25 сентября 2020 года .
  11. ^ а б Хофштадтер, Дуглас (1980). Гедель, Эшер, Бах: вечная золотая коса (1-е изд.). Книги пингвинов. ISBN 0-14-005579-7.
  12. ^ Браус И. (1995). «Возвращаясь к шагам: обзор круговой высоты звука и тонов Шепарда в европейской музыке, 1550–1990» . Восприятие музыки . 12 : 323–351. DOI : 10.2307 / 40286187 . JSTOR  40286187 .
  13. ^ Филлипс, Уинифред (14 февраля 2014 г.). Руководство композитора по игровой музыке . MIT Press. ISBN 978-0-262-02664-2.
  14. ^ Хатчинсон, Марк (апрель 2019 г.). «Лестницы в темноте: звук, синтаксис и возвышенное в Haas's in Vain» . Темп . 73 (288): 7–25. DOI : 10.1017 / S0040298218000943 . ISSN  0040-2982 .
  15. ^ Геррасио, Джейсон. «Кристофер Нолан объясняет самые большие проблемы, связанные с превращением своего последнего фильма« Дюнкерк »в« интимную эпопею » » . Business Insider . Проверено 14 ноября 2020 года .
  16. ^ Стефин Мерритт: два дня, миллион лиц. NPR (видео). 4 ноября 2007 . Проверено 9 октября 2015 года . «Оказывается, я думал о тоне Шепарда, об иллюзии постоянно возрастающей высоты звука».
  17. ^ Кинг, Ричард (4 февраля 2009 г.). « „ Темный рыцарь“звуковые эффекты» . Лос-Анджелес Таймс .
  18. ^ Хаубурсин, Кристофер (26 июля 2017 г.). «Звуковая иллюзия, которая делает Дюнкерк таким напряженным» . Vox .
  19. ^ Гемюнден, Герд; Спитта, Сильвия (1 июня 2018 г.). « « Я никогда не боялся »: интервью с Лукрецией Мартель» . Фильм Ежеквартально . Vol. 71 нет. 4. С. 33–40. DOI : 10.1525 / fq.2018.71.4.33 . ISSN  0015-1386 .
  20. ^ Маккормик, Нил (9 февраля 2018 г.). «Франц Фердинанд все еще работает на возвышенном плато - Always Ascending, обзор» . Телеграф .

  • Ядегари, Шахрох Д. (25 августа 1992 г.). «Тон Шепарда (Части тона Шепарда)» . Самоподобный синтез: на границе звука и музыки (магистерская диссертация). Архивировано 8 февраля 2013 года.
  • Научное шоу BBC, Bang Goes the Theory, объясняет тон Шепарда
  • Демонстрация дискретного тона Шепарда (требуется Macromedia Shockwave)
  • Визуализация эффекта Шепарда с использованием Java
  • Демонстрация восходящей шкалы Шепарда, когда мяч бесконечно подпрыгивает вверх по лестнице Пенроуза ( и вниз ).
  • Клавиатура Shepard Tone на CodePen
  • Пример парадокса тритона (требуется Java)
  • Композиции Педро Патрисио сформированы вокруг слуховой иллюзии вечной мелодии ( Perpetual Melody - контрастирующие моменты , 1-7)
  • Скоростной поезд E5 Shinkansen, отправляющийся со станции Токио, воспроизводит звук тона Шепарда, возможно, из-за того, сколько машин и систем должны активироваться.