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中庸全音律,以及 Do-Sol 和 Do-Mi 的故事

Do-sol 跟 Do-Mi 只能選一個,你要選誰?

      

🎶 這是好和弦的「音律的故事」系列的第 5 篇文章,總共有 6 篇。

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在這篇文章,我要跟你說一個關於 Do-Sol 和 Do-Mi 的故事。

前情提要

上一篇文章,我們提到了畢達哥拉斯音律系統的一個重大缺陷:「狼音程」或是「狼五度」(wolf interval 或 wolf fifth)。簡單地說就是,當使用畢達哥拉斯的調律法為鍵盤樂器調音時,音階中總會出現一個非常不和諧的完全五度。

因為狼音程的存在,作曲家們不得不避免使用某些特定的和聲組合,這限制了他們的創作範圍,使他們只能選擇特定的調與和弦,也很難任意轉調。

我們也說了,早期的音樂學家因為不知道要怎麼解決這個問題,所以就決定「不管它」。不過就算忽略狼音程的問題,畢達哥拉斯的音律還存在一個「風格上」的問題,那就是它是利用「2:3」的頻率比例,來算出新的音的。

2:3 有什麼不好嗎?

首先我們要解釋一下「2:3」這件事情。如果兩個音的頻率比例是 2:3,那麼這兩個音的關係其實就相當於現代所說的「Do 和 Sol」,我們把這樣的頻率關係叫做「完全五度」。

因為 2:3 是一個相當簡單的整數比例,所以在畢達哥拉斯音階中,Do 和 Sol 的組合聽起來特別和諧、特別穩定。

在古早古早的年代,作曲家的確是很偏好使用像是 Do-Sol 這樣的完全五度組合,所以一切都很完美。直到後來有一天,有人發現我們還可以用 Do-Mi⋯⋯

顧此(Do-Sol)失彼(Do-Mi)

如果我們把基準頻率 x 定義為 Do,根據畢達哥拉斯的方法,計算 Sol 的頻率就是將 x 乘以 3/2,得到 Sol 的頻率為 3x/2。因為 x 和 3x/2 是一個簡單的 2:3 整數比,所以這兩個音合在一起會很悅耳。

但是,畢達哥拉斯計算 Do 到 Mi 的頻率時,是將 Do 的頻率乘以 3/2 四次,然後除以 2 兩次,得出 Mi 的頻率為 81x/64。這個 64:81 的比例並不是個「簡單的」整數比,所以畢達哥拉斯的 Do 和 Mi 合在一起不是那麼好聽。

畢達哥拉斯音階的 Mi(黃色)和 Sol(綠色)
畢達哥拉斯音階的 Mi(黃色)和 Sol(綠色)

因為在 16 世紀以後的音樂,「Do-Mi」組合在音樂中的使用頻率大幅增加,這使得我們需要一個能讓「Do-Mi」聽起來更和諧的音律系統。

顧彼(Do-Mi)失此(Do-Sol)

要讓「Do-Mi」組合變好聽,必須要讓這兩個音的頻率形成一個「簡單的」整數比。畢達哥拉斯音律中的 Mi 頻率為 81x/64,嗯⋯⋯它有沒有接近哪一個簡單的分數呢?

於是就有聰明的音樂學家想到,如果把 81x/64 的 81 偷偷修改一點點,變成 80 的話⋯⋯登登!這樣就變成 80x/64,約分就是 5x/4 了,一個簡單的整數比!

所以,Mi 的頻率就這樣,幾乎沒什麼正當理由地被「指定」成 5x/4 了。

本來,在畢達哥拉斯的音律裡,如果把頻率 x 定義成 Do 的話,Mi 的計算方法是將 x 的頻率先乘以 3/2 四次,再除以 2 兩次。而現在因為 Mi 的頻率已經被指定成 5x/4,我們就不能再使用原先的「乘以 3/2」的方法來算出下一個音。

這表示,Sol 的頻率就不能再是 3x/2 了。音樂學家們為了要讓「Do-Mi」變好聽,就只好犧牲「Do-Sol」的協和程度。

那那那,原本使用了很多「Do-Sol」組合的曲子怎麼辦?那是作曲家的問題阿!微軟 Windows 改版的時候,還不是一樣有很多舊版軟體不能跑?

可以試試看 Linux。
可以試試看 Linux。

中庸全音律

所以後來 Sol 的頻率到底變成多高了?

如果從 Mi 的頻率 5x/4 反推,我們知道這是通過「將 x 乘以某個數字四次,再除以 4」得到的。因此,「x 乘以某個數字四次」應該等於 5x。這樣一來,「某個數字」就應該是「5 的 4 次方根」。

所以 Sol 的頻率變成了 ∜5x,也就是大約 1.4953x,比原本完美的 1.5x 低了一點點。

這種偏好「Do-Mi」組合的音律系統,被叫做「中庸全音律」(meantone temperament)。這個系統大概從 16 世紀初開始取代畢達哥拉斯音律,一直到大約 18 世紀初才被後續的音律系統所取代。

畢氏音律(綠色)和中庸全音律(紅色)
畢氏音律(綠色)和中庸全音律(紅色)

中庸全音律推算音高的流程與畢達哥拉斯音律完全相同,唯一的區別在於它使用「乘以 ∜5」來計算下一個高五度的音,而非畢達哥拉斯所用的「乘以 3/2」。

而且很不幸地,中庸全音律系統依然存在狼音程的問題,只是狼音出現的位置不太一樣(事實上我覺得比之前更糟),這個問題還要再過一百多年才會獲得解決。

聽聽看

最後我們來實際上聽點聲音、比較一下好了,看看你聽不聽得出這兩種音律細微的差別。

首先來聽完全五度,也就是 Do-Sol。理論上來說,畢達哥拉斯系統裡面的 Do-Sol 頻率比是 2:3 簡單整數比,應該會比較好聽;而中庸全音律是 1:1.4953,應該會稍微差一點。

我接下來會先播放畢達哥拉斯的連續三次,然後是中庸全音律的連續三次。看看你是不是有覺得前者真的有比較好聽:

接下來聽大三度,也就是 Do-Mi。畢達哥拉斯的 Do-Mi 頻率比是 64:81;而中庸全音律是完美的 4:5 簡單整數比,理論上中庸全音律應該會比較好聽。

同樣地,我會先播放畢達哥拉斯的連續三次,然後是中庸全音律的連續三次。看看你有沒有覺得後者比較好聽?

待續:怎麼總是一直不完美?

到目前為止,我們介紹過的計算音階頻率的方式,都還不是很完美;它們都會造成某些特定的音程比較協和、某些特定的音程比較難聽。所以作曲家都還是沒有辦法自由自在地使用所有的和弦,以及在曲子中任意轉調。

所以後來究竟發生了什麼突破,才讓我們得到了現代的這種,每一個調、每一個和弦都可以自由使用,也不會聽起來怪怪的調音方式呢?剩下的故事,我會在下一篇文章說完喔!

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