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피타고라스 콤마

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1. 개요

피타고라스 콤마는 피타고라스 음률에서 발생하는, 이명동음 간의 미세한 음정 차이를 의미한다. 이는 12개의 완전 5도를 쌓아 올린 음과 7옥타브 위의 음 사이의 간격, 또는 3개의 피타고라스 디톤과 1옥타브의 차이로 정의된다. 피타고라스 콤마의 크기는 약 23.46센트이며, 주파수 비로는 531441/524288이다. 5도권을 순정 간격으로 순회할 때 콤마 펌프가 발생하며, 평균율에서는 각 5도를 피타고라스 콤마의 1/12만큼 줄여 이 문제를 해결한다. 유클리드는 피타고라스 콤마의 비율을 처음 언급했으며, 중국에서도 관련 계산이 나타난다.

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  • 음정 - 옥타브
    옥타브는 음악에서 주파수 비율 2:1로 표현되는 음정 간격으로, 특정 음과 그 두 배 또는 절반 주파수를 갖는 다른 음 사이의 관계를 나타내며, 옥타브 등가성 개념에 따라 여러 문화권에서 동등하게 인식된다.
  • 음정 - 센트 (음악)
    센트는 음악에서 음높이 간격을 나타내는 로그 척도 단위로, 두 주파수 비율 측정에 사용되며 균등 조율에서 반음은 100센트, 옥타브는 1200센트에 해당하고 청각적 현상과도 관련된다.
피타고라스 콤마
음향
일반 정보
정의음표 사이의 작은 간격
531441:524288
예시

2. 정의 및 유도

피타고라스 콤마는 다음과 같이 다양하게 정의 및 유도될 수 있다.


  • 이명동음 음의 차이 (예: C와 B, D와 C)
  • 피타고라스 아포톰과 피타고라스 림마의 차이
  • 12개의 순정 완전 5도와 7 옥타브의 차이[12]
  • 3개의 피타고라스 디톤 (장3도)과 1옥타브의 차이


순정 완전 5도는 주파수 비율이 3:2이다. 이는 피타고라스 조율에서 옥타브와 함께 초기 음을 기준으로 다른 음의 주파수를 정의하는 척도로 사용된다.

아포톰과 림마는 피타고라스 조율에서 정의된 두 종류의 반음이다. 아포톰(약 113.69센트, 예: C에서 C)은 반음계적 반음, 또는 증1도이고, 림마(약 90.23센트, 예: C에서 D)는 온음계적 반음, 또는 단2도이다.

디톤 (또는 장3도)은 두 개의 장온음으로 형성된 음정이다. 피타고라스 조율에서 장온음은 약 203.9센트(주파수 비율 9:8)이므로, 피타고라스 디톤은 약 407.8센트이다.


2. 1. 이명동음 간의 차이

피타고라스 음률에서 이명동음 간의 차이는 피타고라스 콤마로 나타난다. 예를 들어 C와 B, 또는 D와 C 사이의 간격 차이가 이에 해당한다.[12]

이는 다음과 같이 다양하게 도출될 수 있다.

  • 피타고라스 아포톰과 피타고라스 림마의 차이.
  • 12개의 순정 완전 5도와 7개의 옥타브의 차이.[12]
  • 3개의 피타고라스 디톤 (장3도)과 1옥타브의 차이.


순정 완전 5도는 주파수 비율이 3:2이다. 이는 피타고라스 조율에서 옥타브와 함께 주어진 초기 음을 기준으로 다른 음의 주파수를 정의하는 척도로 사용된다.

아포톰과 림마는 피타고라스 조율에서 정의된 두 종류의 반음이다. 아포톰(약 113.69센트, C에서 C까지)은 반음계 반음 또는 증1도이고, 림마(약 90.23센트, C에서 D까지)는 온음계 반음 또는 단2도이다.

디톤 (또는 장3도)은 두 개의 장온음으로 형성된 음정이다. 피타고라스 조율에서 장온음은 약 203.9센트(주파수 비율 9:8)이므로 피타고라스 디톤은 약 407.8센트이다.

2. 2. 아포토메와 림마의 차이

피타고라스 콤마는 피타고라스 음률에서 정의되는 두 종류의 반음, 즉 반음계적 반음인 피타고라스 아포톰(약 113.69센트, 예를 들어 C에서 C까지)과 온음계적 반음인 피타고라스 림마(약 90.23센트, 예를 들어 C에서 D까지)의 차이로 계산된다.[12] 아포톰은 증1도이고, 림마는 단2도이다.


2. 3. 완전 5도와 옥타브 간의 관계

피타고라스 콤마는 12개의 순정 완전 5도(주파수 비 3:2)를 연속해서 쌓아 올린 음과 7 옥타브(주파수 비 2:1) 위에 있는 음 사이의 차이이다.[12] 이 차이는 다음 수식으로 나타낼 수 있다.

:\frac{\hbox{12개의 5도}}{\hbox{7개의 옥타브}}

=\left(\tfrac32\right)^{12} \!\!\Big/\, 2^{7}

= \frac{3^{12}}{2^{19}}

= \frac{531441}{524288}

= 1.0136432647705078125

\!

위의 그림은 옥타브(빨간색 막대)와 완전 5도(검은색 막대)를 퀴즈네르 막대로 나타낸 것이다. 7옥타브는 8400 (7 x 1200)이고, 12개의 완전 5도는 8423.52 (12 x 701.96)로, 피타고라스 콤마만큼의 차이가 있다.

완전 5도로 상승
완전 5도주파수 비율십진수 비율
C01:11
G13:21.5
D29:42.25
A327:83.375
E481:165.0625
B5243:327.59375
F♯영어6729:6411.390625
C♯영어72187:12817.0859375
G♯영어86561:25625.62890625
D♯영어919683:51238.443359375
A♯영어1059049:102457.6650390625
E♯영어11177147:204886.49755859375
B♯영어 (≈ C)12531441:4096129.746337890625



옥타브로 상승
옥타브주파수 비율
01:1
12:1
24:1
38:1
416:1
532:1
664:1
7128:1



위의 표는 완전 5도를 12번 쌓아 올렸을 때(왼쪽)와 옥타브를 7번 올렸을 때(오른쪽)의 주파수 비율을 나타낸다. 12번 완전 5도를 쌓아 올린 B♯영어은 7옥타브 위의 C와 주파수 비율에서 근소한 차이를 보인다.

5도권에서 피타고라스 콤마는 F♯영어와 G♭영어 사이의 작은 간격으로 나타난다.

1000px

2. 4. 디톤과 옥타브 간의 관계

피타고라스 조율에서 디톤(장3도)은 두 개의 장온음으로 형성된 음정이다. 피타고라스 조율에서 장온음은 약 203.9센트(주파수 비율 9:8)이므로 피타고라스 디톤은 약 407.8센트이다. 3개의 피타고라스 디톤(장3도, 약 407.8센트)과 1옥타브(1200센트)의 차이는 피타고라스 콤마와 같다.[12]

3. 크기

피타고라스 음계; 각 선은 완전 5도를 나타낸다. 이 간격은 7.038도의 중심각을 가지며, 이는 30도의 23.46%이다.


피타고라스 콤마의 크기는 센트로 측정하면 다음과 같다.

: 아포토메 - 림마 ≈ 113.69 - 90.23 ≈ 23.46 센트

주파수 비율로 나타내면 다음과 같다.

: apotome|아포토메영어 / limma|림마영어 = (37/211) / (28/35) = 312/219 = 531441/524288 = 1.0136432647705078125

4. 5도권과 이명동음 변화

피타고라스 콤마는 5도권에서 이명동음(예: F와 G) 사이의 작은 간격으로 시각적으로 나타난다. 순정 간격으로 5도권을 순회할 때, 피타고라스 콤마만큼의 콤마 펌프가 발생한다.

12개의 완전 5도를 쌓으면 7옥타브를 초과하는 피타고라스 콤마가 발생하므로, 이 차이를 무시하면 이명동음적 변환이 일어난다. 평균율에서는 각 5도를 피타고라스 콤마의 1/12만큼 줄여서(약 2센트) 이 문제를 해결한다.

피타고라스 콤마는 12개의 순정 조율된 완전 5도 (3:2 비율)와 7개의 옥타브 (2:1 비율) 사이의 불일치로 생각할 수도 있다.

:\frac{\hbox{12개의 5도}}{\hbox{7개의 옥타브}}

=\left(\tfrac32\right)^{12} \!\!\Big/\, 2^{7}

= \frac{3^{12}}{2^{19}}

= \frac{531441}{524288}

= 1.0136432647705078125

\!

완전 5도로 상승
완전 5도주파수 비율십진수 비율
C01 : 1  1
G13 : 2  1.5
D29 : 4  2.25
A327 : 8  3.375
E481 : 16  5.0625
B5243 : 32  7.59375
F6729 : 64  11.390625
C72187 : 128  17.0859375
G86561 : 256  25.62890625
D919683 : 512  38.443359375
A1059049 : 1024  57.6650390625
E11177147 : 2048  86.49755859375
B (≈ C)12531441 : 4096  129.746337890625


5. 역사

유클리드는 531441:524288의 비율을 처음으로 언급했는데, 그는 9:8 비율의 피타고라스 조율의 완전 음정과 2:1 비율의 옥타브, 그리고 A = 262144를 기본으로 사용했다. 유클리드는 이 숫자를 여섯 개의 완전 음정만큼 올리면 옥타브(A의 두 배)만큼 올린 것보다 더 큰 값인 G (531441)가 나온다고 결론지었다.[6]

G 계산:

:262144 * (9/8)^6 = 531441

A의 두 배 계산:

:262144 * (2/1)^1 = 524288

중국 수학자들은 이미 기원전 122년경에 피타고라스 콤마를 알고 있었다. (''회남자''에 계산이 자세히 나와 있다.) 기원전 50년경 경방은 완전 5도의 순환을 12도를 넘어 53도까지 계속하면, 53번째 음과 시작 음 사이의 차이가 피타고라스 콤마보다 훨씬 작다는 것을 발견했다. 이 훨씬 작은 음정은 나중에 메르카토르 콤마라고 명명되었다.

조지 러셀의 ''리디안 색채 조성 개념''(1953)에서, 그의 변형된 장조와 단조 보조 감소 블루스 음계에서 리디안 으뜸음과 2 사이의 반음은 이론적으로 피타고라스 콤마를 기반으로 한다.[7]

참조

[1] 서적 Harvard Dictionary of Music 1969
[2] 간행물 Scripta Mathematica 2003
[3] 서적 The Tuning of Place: Sociable Spaces and Pervasive Digital Media 2010
[4] 서적 The Harpsichord Owner's Guide 1992
[5] 웹사이트 Complete Overview of Compositions with Seven Accidentals http://www.cisdur.de[...]
[6] 서적 Katatome kanonos
[7] 서적 Lydian Chromatic Concept of Tonal Organization 2001
[8] 서적 '"Maximum Clarity" and Other Writings on Music' University of Illinois Press 2006
[9] 서적 Harvard Dictionary of Music 1969
[10] 간행물 Scripta Mathematica 2003
[11] 서적 The Harpsichord Owner's Guide 1992
[12] 문서
[13] 서적 Harvard Dictionary of Music 1969
[14] 간행물 Scripta Mathematica 2003
[15] 서적 The Harpsichord Owner's Guide 1992



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