Сразу прошу простить меня тех читателей, которые знакомы с нотной грамотой. Мое изложение, возможно, будет поверхностным, и иметь некоторые неточности, но прошу заметить, у нас не урок сольфеджио, наша цель понять, как записывается музыка и взять идею этой записи для кодирования музыки в проекте.

Не для кого не секрет, что мелодии, которые нас окружают, строятся из отдельных звуков. Каждый звук имеет свой источник и приемник, например, гитарную струну и человеческое ухо. Благодаря воздуху или какой-либо другой среде, колебательное движение источника передается приемнику и уже человеческий мозг интерпретирует его как особое ощущение - звук.
Не вдаваясь подробно в физику, мы можем выделить несколько характеристик звука:

  • Громкость, она зависит от того, как сильно мы ущипнули струну, ударили по клавише, дунули в свисток и т.д.;
  • Длительностью звучания;
  • Высота напрямую связана с количеством колебаний в секунду, совершаемых источником звука. При извлечении звука на музыкальном инструменте более короткая струна при одинаковом натяжении, дает более высокий - тонкий звук, длинная же струна производит звук низкий - басовый;
  • Тембр звучания. Мы безошибочно отличает гитару от фортепиано, это связано с тем, что помимо основного колебательного движения, каждый источник имеет свои уникальные обертоны (рисунок 1).

Звуковые волны, создаваемые различными инструментами
Рис. 1. Звуковые волны, создаваемые различными инструментами.

Не смотря на то, что один музыкальный инструмент может издать бесконечное количество звуков, в музыке, по крайней мере, европейской, используется их ограниченное количество. Звуки разделяются на ноты. Еще Пифагор заметил, если извлечь звуки из двух струн, одна из которых вдвое длиннее другой, получатся два разных звука (один высокий, другой низкий), и вместе с тем они сливаются и звучат в «унисон». На этом эффекте основано настраивание музыкальных инструментов. В качестве эталонного берется звук камертона, совершающего 440 колебаний в секунду. Это - нота ля первой октавы. Ничего выдающегося в этом числе и в этом звуке нет, в разные времена эталонная частота менялась.

Звуковой интервал образованный такими «одинаковыми» нотами называется октавой, например, от ноты ДО первой октавы до ноты ДО второй октавы. Он делится на 12 равных частей, называемыми полутонами, каждый полутон образует свою ноту, имеющую свое название (рисунок 2).

Распределение нот в одной октаве
Рис. 2. Распределение нот в одной октаве.

Некоторые ноты имеют собственные имена: ДО, РЕ, МИ и т.д., Некоторые ноты имеют имена производные от имен соседей, так нота, стоящая на полтона выше от основной называется диезом, а на полтона ниже - бемолем. В рамках данной статьи нам совсем не важно, почему расстояние между некоторыми нотами два полутона, а между некоторыми (ми и фа) - один полутон, также не важно когда одну и ту же ноту называть ля-диезом, а когда си-бемолем. Нам важно, что одна октава образована двенадцатью нотами от и до ноты ДО. Причем нота, заканчивающая одну октаву, является началом октавы следующей.

Для записи музыки используют значки нот, которые определенным образом располагаются на нотном стане. Он состоит из пяти линий. Значок ноты может располагаться либо на линии, либо между ними. Каждая нота имеет свое, строго определенное место на нотном стане. Так нота МИ первой октавы пересекает нижнюю линию, а нота МИ второй октавы располагается между четвертой и пятой линиями. Если линий не хватает, например для очень высоких или очень низких нот, для таких нот рисуются дополнительные линии (рисунок 3).

Для обозначения нот на письме используются латинские символы: до-C, ре-D, ми-E, фа-F, соль-G, ля-A, си-H. Для обозначения диезов, после основной ноты добавляется значок # (рисунок 3).

Обозначение нотном стане и на письме
Рис. 3. Обозначение нотном стане и на письме.

У разных музыкальных инструментов разное количество октав, соответственно разный диапазон звучания. Для нашего проекта нам вполне будет достаточно двух октав, следовательно, нам потребуется закодировать высоты двадцати двух нот.

Каждая нота может иметь различную длительность (рисунок 4).

Длительности нот
Рис. 4. Длительности нот.

Время звучания целой ноты может быть разной для разных музыкальных произведений, но внутри одного это значение постоянно. Соответственно время звучания половинной ноты вдвое короче целой. Как видно из рисунка, каждая нота может принимать шесть различных начертаний в зависимости от времени звучания.