Ряд экспериментальных исследований поставили под сомнение априорно признаваемое утверждение, что идеальными, с точки зрения человеческого слуха, являются интервалы с простыми частотными отношениями. В частности, Линдквист и Сундберг (1971) исследовали восприятие мелодической октавы (в качестве стимулов использовались как простые, так и сложные звуки) и нашли, что идеально чистым считается такой интервал, частоты компонентов которого состоят в отношении несколько большем, чем 2:1 (независимо от того, идет ли речь о восходящей или нисходящей октаве). Подобные результаты для гармонических интервалов получили также Терхардт (1971а) и Уорд (1954). Как отмечают Линдквист и Сундберг, «в отношении расширения интервалов испытуемые различаются заметно по количеству, но не по качеству» (Линдквист и Сундберг 1971: 620). Терхардт (1971б) объясняет расширение октавы маскировкой, которая имеет место в спектре звуков между гармониками. Такое объяснение подтверждается опытами (Терхардт и Фастл 1971), в которых через небольшой промежуток времени к одному синусоидальному звуку добавляли другой, октавой вверх или вниз от начального, что приводило к незначительному сдвигу в высоте начального звука.
Для исследования феномена расширения интервалов мы также провели эксперимент (см.: Липпус и др. 1977) с гармоническими музыкальными интервалами, состоящими из двух чистых тонов. В эксперименте участвовали 9 испытуемых с музыкально тренированным слухом. Стимулами служили сигналы, частота нижнего тона которых была зафиксирована и составляла 220, 440, 880 или 1760 Гц, а частота верхнего устанавливалась экспериментатором на октаву, квинту, кварту, большую терцию и большую секунду и затем регулировалась испытуемым в пределах ±5 % от частоты, соответствующей данному тону по чистому строю. Эксперимент проводился в заглушенном помещении, сигналы подавались при помощи двух динамиков - справа и слева от аудитора, на расстоянии в 40 см. Интенсивности тонов соответствовали 60, 70 или 80 дБ. Было получено 540 (9х4х5к3) реакций на стимулы.
Результаты эксперимента приведены на рис. 12 и 13 (данные усреднены относительно трех уровней интенсивности). Вертикальная ось отражает отклонения величин интервалов от эталонов чистого строя (рис. 12) или от темперированного строя (рис. 13). На горизонтальной оси представлена частота нижнего тона.
На основе полученных данных были сделаны следующие выводы.
1. Можно утверждать, что несоответствие между математически чистыми и перцептуально чистыми значениями имеет место не только в случае октавы, но и при других интервалах.
2. С повышением частотного диапазона октава имеет тенденцию к увеличению, а остальные интервалы - к уменьшению, которое наиболее выражено для большой секунды и чистой кварты. При грубой интерполяции соответствие между математически и перцептуально чистыми интервалами имеет место для следующих частот нижнего звука интервала: чистая октава - 250 Гц, чистая квинта - 1500, чистая кварта - 1100, большая терция - 5000, большая секунда - 700 Гц.
Рис. 12. Различия в величинах между математически гармоническими и чистыми по восприятию интервалами в зависимости от частотного диапазона.
По оси абсцисс - частота, Гц; по оси ординат - отклонение величины интервала, центы. Сплошная линия - чистая октава, штрих-пунктир с одной точкой - чистая квинта, штрих-пунктир с двумя точками - чистая кварта, прерывистая линия - большая терция, пунктир - большая секунда.
Рис. 13. Различия в величинах между равномерно-темперированными и чистыми по восприятию интервалами в зависимости от частотного диапазона. Обозначения как на рис. 12.
3. Величины чистых по восприятию интервалов в большинстве случаев не совпадают с величинами интервалов простых числовых отношений. Подчеркнем, что о неразличимости частоты здесь не может идти речь - минимально ощущаемое отклонение частоты звука для 500 Гц при 70 дБ составляет всего 2 Гц (см.: Цвикер и Фельдкеллер 1971: 78). Следовательно, нельзя считать достоверной довольно распространенную точку зрения, что переход от чистого к равномерно-темперированному строю носит отрицательный характер из-за несоблюдения принципа простых числовых отношений (не считая чистой октавы). Все отмеченные выше строи - пифагоров, чистый и равномерно-темперированный - в определенной мере теоретические конструкции, из которых ни одна не удовлетворяет полностью критериям восприятия.
4. Наконец, обращает на себя внимание довольно интересная параллель между расширением (или сокращением) интервалов и функционированием звукоряда в якутской народной музыке (см.: Алексеев 1976: гл. 1). В фольклоре (по-видимому, не только в якутском) сохранились напевы, где опоры постепенно «раздвигаются» по высоте от куплета к куплету, т. е. происходит своего рода расширение звукоряда. Можно предполагать, что существует связь между феноменами расширения интервалов и расширением звукоряда. Однако о причинах этих явлений на основе проведенных экспериментов судить пока нельзя.