Los
sonidos musicales son producidos por algunos procesos físicos, una
cuerda vibrando, el aire en el interior de un instrumento de viento,
etc.
La característica más fundamental de esos
sonidos es su "altura" o cantidad de veces que vibra por
segundo, lo que se llama frecuencia.Cuanto más oscilaciones por segundo tenga la
frecuencia, más aguda o "alta" será la nota musical. La
magnitud de la frecuencia se mide en Hertz (Hz), que es
simplemente el número de oscilaciones o ciclos por segundo.En la música es amuy importante la relación que
existe entre la frecuencia de los distintos sonidos, a esta
relación se le llama intervalo.Para entender como es la relación entre las
notas musicales y como se definieron estas a través de los años,
vamos a establecer una primera nota fundamental o estándar que
será la nota de La central que tiene una frecuencia de 440
oscilaciones por segundo.Recordaremos que aunque el oído humano puede
llegar a captar frecuencias entre los 20hz hasta 20.000hz, la
frecuencia de las notas musicales llega solamente a los 4.500hz.
Teniendo en cuenta que el oído humano pude diferenciar sonidos con
1hz de diferencia, bien podríamos tener unas 4000 notas en nuestra
escala musical, pero solo tenemos una 88 notas en un piano y casi no
hay mas que eso.
Aquí podemos ver un dibujo con un fragmento de
las teclas del piano con el nombre que reproduce su nota musical,
además se encuentra la frecuencia que produce esa nota musical. *

En este di-bujo se pueden ver gru-pos de 7 teclas
blancas y 5 teclas negras. Cada octava tecla blanca cierra un grupo
y abre el otro, y por eso la distancia musical entre esas teclas se
llama octava. Basicamente la frecuencia de cada tecla de la
octava que sigue es el doble de la misma tecla de la octava anterio,
también la frecuencia de la misma nota de la octava anteriór es la
mitad.
La anterior = 220hz
La central = 440hz
La siguiente = 880hz
Escala
natural
Todos los sonidos generados por la naturaleza,
inclusive los generados por la vibración de cualquier elemento como
puede se una cuerda de una guitarra, también el aire que pasa
dentro de los tubos de un instrumento de viento, además de la
frecuencia principal que generan, producen otras frecuencias,
generalmente con volumen mas bajo, a estas otras frecuencias se les
llaman armónicos y notablemente ellas guardan una relación
matemática con el so-nido princi-pal, esta relación es el doble de
la frecuen-cia del sonido principal, el triple, cuatro veces la
frecuencia del sonido principal, etc..De acuerdo a cuales de estas frecuencias
aparecen, mas el volumen de cada una de las mismas, mas cuando
aparecen y desaparecen a través del tiempo provocan el sonido
característico del instrumento lo que se llama timbre y que es
único para cada instrumento musical.Casualmente el oído humano junto con el cerebro
tiene una construcción tal que al escuchar juntas estas frecuencias
matemáticamente dispuestas reconoce como agradable.Tomando como base la frecuencia 55Hz (que en la
escala musical es el LA mas grave del piano) y a esta frecuencia la
multiplicamos por 2 luego por 3 y así sucesivamente obtendremos
distintas frecuencias, que además son distintas notas musicales.
A estas frecuencias las colocaremos en una grilla
y asignaremos su equivalente nota musical. *

Observamos que la primer octava tiene solo una
nota que tiene la frecuencia 55hz, la segunda octava tiene dos notas
con las frecuencias 110hz y 165hz, la tercera octava cuatro notas
con las frecuencias 220hz, 275hz, 330hz y 385hz, y la cuarta octava
tiene ocho frecuencias o sea ocho notas, y aquí estamos frente a una
octava completa natural.La serie ordenada de esta manera se conoce como escala.
La escala que acabamos de construir se conoce como escala natural.La distancia musical entre la nota principal (La
55hz) y la segunda nota (La 110hz) se llama octava.La distancia musical entre la segunda nota (La
110 hz) y la tercera nota (Mi 165hz) se llama quinta.La distancia entre la tercer nota (Mi 165hz) y la
cuarta nota (La 220hz), se llama cuarta.La distancia entre la cuarta nota(La 220hz) y la
quinta nota(Do 275hz), se llama tercera.
Estos son distancias o intervalos fundamentales
en la música.
Escala diatónica
Ya sabemos que dos notas de una quinta producen
juntas un sonido muy agradable. Dentro de la quinta, se encuentra un
sonido más formando, la llamada tercera en que las frecuencias se
relacionan como 4:5:6. Este triplete se llama armonía. Al
descubrir la armonía, los músicos antiguos empezaron a afinar sus
instrumentos de manera que toda la escala musical fue compuesta de
armonías continuas, como esta y siempre guardando la relación 4/5
y 5/6, o sea La 440 / 5 x 6 = 528 donde se generaba la nota
Do, una tercera superior a La, por otro lado La 440 / 5 x 4 = 352
donde se generaba la nota Fa, una tercera inferior a La. Calculando
hasta completar todas las notas obtenemos nuevamente las 7 notas de
la escala natural. *

Vamos a construir una octava dividiendo o
multiplicando estos valores básicos, y luego calcular la distancias
entre las notas vecinas: *

Si tomamos esta escala y medimos la distancia que
existe entre sus frecuencias nos daremos cuenta que se generan tres
fracciones 8/9, 9/10 y 15/16.La distancia de 9/8 es un tono y la distancia de
10/9 que está muy cerca de 9/8 también será un tono, y la
distancia de 16/15 es aproximadamente igual a una mitad del tono, y
se llama semitono.La serie de tonos (T) y semitonos (S):
T-T-S-T-T-T-S, donde el semitono es el tercer intervalo, se llama tonalidad
mayor. Para construir una tonalidad menor tenemos que
iniciar esta secuencia desde la nota A: T-S-T-T-S-T-T. Aquí el
semitono es el segundo. La diferencia entre estas tonalidades ya
había sido descubierta por los músicos antiguos: la misma melodía
tocada en tonalidades diferentes (mayor o menor), tiene un carácter
diferente, lo que permite expresar sentimientos mediante la
variación de la tonalidad de la música. Las canciones que usan una
tonalidad mayor son alegres y vivaces, mientras que las que usan una
tonalidad menor son tristes y melancólicas.Otra vez, podemos escoger como base para
construir una tonalidad, cualquiera de las 12 notas, 24 tonalidades
diferentes en total. Estas tonalidades llevan el nombre de la nota
principal y la palabra "mayor" o "menor", por
ejemplo, «Do mayor» o C, «La menor» o Am, etc.
Escala
cromática
Al descubrir las tonalidades, los músicos
antiguos quisieron tener la posibilidad de pasar libremente entre
ellas. Evidentemente, para hacerlo, se necesita construir escalas
mayores y menores comenzando con cada una de las siete notas que
tenemos. Los resultados de esos cálculos están presentados en la
siguiente tabla: *

Esta tabla tiene 25 sonidos diferentes, ¡18
nuevos! Y no es todo, porque cada uno de esos nuevos sonidos puede
engendrar su propia escala, tanto mayor como menor - ¡la octava al
final va a tener cerca de 100 notas! Sería sumamente difícil tocar
un instrumento de tantas teclas.Entonces los griegos antiguos hicieron un
compromiso: introducir notas "extra" sólo donde el
intervalo entre las notas vecinas sea un tono entero (C-D, D-E, F-G,
G-A, A-B), de manera que la distancia mínima dentro de una octava
sea igual a un semitono. Como resultado de esto, las notas
adicionales obtenidas ocupan las posiciones donde se encuentran las
teclas negras del piano.Recordemos al famoso matemático y filósofo
griego Pitágoras, quien fue a la vez un buen músico. Esa
combinación de talentos le permitió descubrir la escala natural,
los principios básicos de la acústica musical y construir un
sistema sintónico que ha existido por más de 2,000 años.
Pitágoras propuso derivar todas las 12 notas de
puras quintas. Vamos a empezar otra vez con la nota La4 que tiene la
frecuencia de 440Hz, pasar quinta-a-quinta 6 veces arriba,
sucesivamente multiplicando la frecuencia por 3/2, y 6 quintas
abajo, dividiendo por 3/2: (ver Tabla 6) *

La primera y la última nota de esa escala es la
misma nota D#, aúnque de diferentes octavas, la D#8 está a siete
octavas arriba de la D#1. Aquí surge un problema: en esta escala no
es posible pasar directamente de D#1 a D#8 octava-a-octava
(multiplicando por 2 la frecuencia). ¡Las 7 octavas NO son
iguales a las 12 quintas! Esta discrepancia (que es igual a (3/2) 12 : 27 = 1.013643 aproximadamente, o sea, 0.2346 de semitono) lleva el
nombre de coma pitagoreana. Si queremos preservar pura la
quinta, tenemos que cambiar la octava, que es una distancia aún
más fundamental en la música. ¿Qué haremos entonces?
La última reforma musical fue inspirada por un
organista alemán, Andreas Werckmeister, a fines del siglo XVII. Él
propuso hacer todos los semitonos iguales. El problema planteado
así tiene una única solución: la distancia musical entre cada una
de las notas vecinas debe ser igual a la raíz doceava de 2, o sea,
21/12.
Este sistema por lo general se denomina sintonización bien
temperada o temperamento igual. La escala de 12 semitonos
iguales se llama escala cromática. Cada semitono a su vez se
divide en 100 partes iguales que se llaman centavos de semitono. El
temperamento asimismo altera la quinta, que llega a ser un poco más
corta, y modifica también las demás distancias naturales, quedando
pura únicamente la octava. Las ventajas obtenidas son evidentes:
ahora se puede pasar libremente entre tonalidades, y de esta manera,
se logró eliminar la coma pitagoreana. Por esta época Juan
Sebastián Bach escribió El Clave Bien Temperado obra que
actualmente todos los estudiantes de piano están obligados a
aprender.
Finalmente vamos a comparar la escala natural, la
escala pitagoreana y la escala cromática:*

Para calcular la frecuencia de cada nota en la
escala cromática, dada su escala (a cuantas teclas está de la nota La 440), se usa la siguiente fórmula:Fi = 440 * 2i/12Aquí i es la escala o la distancia de la
nota de La 440. Si es negativa, la tecla está a la
izquierda. Ejemplo: la frecuencia de la nota Do (que está a 9
teclas a la izquierda) es:
440 * 2-9/12 = 261.63 Finalmente si nos hacemos la pregunta del título ¿De
donde salieron las notas musicales? Podríamos decir de la
naturaleza, de la propia creación de Dios.
Jorge Randazzo
Referencias: El Mundo MIDI / Cancionero / Physics and Psychophysics Of Music / Andrei Volkov (Físico Ruso)
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