Phổ của cácâm Shepard tăng dần trên thang tần số tuyến tính.
Âm Shepard haygiai điệu Shepard, được đặt theo tên củaRoger Shepard, là mộtâm thanh nhân tạo gồmsự chồng chất của nhiều cácsóng hình sin, cách nhau bởi cácquãng tám. Khi âm này được phát ra vớicao độ âm trầm của giai điệu đi lên hoặc xuống, nó tạo thànhthang Shepard, và điều này tạo raảo giác thính giác rằng ta nghe được giai điệu như đang liên tục dâng lên hoặc trầm xuống về cao độ, nhưng cuối cùng thì dường như không thể tiếp lên cao hơn hoặc thấp hơn nữa.[1]
Hình 1: Các tông âm Shepard tạo thành thang Shepard, được minh họa bằngsequencer.
Mỗi hình vuông trong hình biểu thị mộttông âm. Với bất kỳ tập hợp các hình vuông nào cùng với nhau nằm một trên đường thẳng đứng thì chúng tạo thành một âm Shepard. Màu sắc của mỗi hình vuông biểu thịđộ to của một nốt nhạc, với màu tím là lặng nhất và màu xanh lá cây là to nhất. Các nốt được sắp thẳng đứng thì được chơi cùng một lúc, cách nhau chính xác một quãng tám và mỗi thang âm sẽ tăng dần vào và rồi mờ dần đi sao cho không thể nghe thấy đoạn bắt đầu hoặc kết thúc của bất kì thang âm nào. Lấy một ví dụ về khái niệm của một thang Shepard tăng dần, những tông đầu tiên có thể gồm một tông C4 (C trung) hầu như không thể nghe thấy và một tông C5 to (cao hơn một quãng tám). Tiếp theo sẽ là một tông C♯4 hơi to hơn và một tông C♯5 hơi lặng đi một chút, tiếp theo nữa sẽ là âm D4 vẫn to hơn trước và âm D5 lặng hơn đi. Cứ như thế, hai dải tần số này sẽ có độ to bằng nhau ở khoảng giữa quãng tám (F♯4 và F♯5), và những tông âm thứ mười hai sẽ là một âm B4 to và một âm B5 gần như không thể nghe được, kèm với một B3 cũng gần như không nghe được. Giai điệu thứ mười ba sau đó sẽ giống hệt như giai điệu đầu tiên, và chu kỳ trên có thể tiếp tục lặp vô tận. Nói cách khác, mỗi âm bao gồm haisóng hình sin có các tần số cách nhau bởi quãng tám.
Cường độ của mỗi sóng có thể phụ thuộc một hàm, chẳng hạn như theo hàmcosin dâng của cách độ của nó trong mỗinửa cung tính từ tần số cực đại của dải âm (trong ví dụ trên tần số này sẽ là B4). Theo tác giả Roger Shepard, "(...) gần như bất kỳhàm phân phối trơn nào mà có xu hướng giảm xuống mức dưới ngưỡng nghe tại những tần số thấp và cao cũng sẽ mang lại kết quả tương tự đường cong cosin thực sự."[1]
Lý thuyết đằng sau ảo giác này đã được thử nghiệm trong một tập của chương trìnhBang Goes the Theory của đài BBC, trong đó hiệu ứng này được mô tả là "ảo ảnh Barberpole trong âm nhạc".[2]
Một thang âm tương tự như được mô tả ở trên, nhưng với các bước rời rạc ở giữa mỗi âm, thì được gọi làthang Shepard rời rạc. Ảo giác này sẽ thuyết phục hơn nếu có một khoảng thời gian ngắn hơn giữa hai nốt liên tiếp (với nhịpstaccato hoặcmarcato thay vìlegato hoặcportamento).[cần dẫn nguồn]
Trục trặc khi nghe tập tin âm thanh này? Xemhướng dẫn.
Jean-Claude Risset sau này đã tạo ra một phiên bản của thang âm Shepard trong đó các tông âm lướt qua liên tục, và nó được gọi một cách thích hợp làthang âm Risset liên tục hoặcthang glissando Shepard-Risset.[3] Khi được thể hiện chính xác, âm này có vẻ tăng (hoặc giảm) liên tục về cao độ, nhưng thực ra nó đang trở lại nốt ban đầu. Risset cũng đã tạo ra một hiệu ứng tương tự với nhịp mà trong đó nhịp độ nghe dường như tăng hoặc giảm không hết.[4]
Một cặp giai điệu Shepard được chơi tuần tự, cách nhau mộtkhoảng thời gian của một tritone (nửa quãng tám) sẽ tạo ranghịch lý tritone. Shepard đã dự đoán rằng hai âm sẽ cùng tạo thành một hình nhịp có thể nghe được, như là phiên bản tương đương thính giác củakhối lập phương Necker, cũng có thể nghe như là đang tăng dần hoặc là đang giảm dần, nhưng không thể là cả hai cùng một lúc.[1]
Năm 1986,Diana Deutsch đã phát hiện ra ảo giác thính giác nghịch lý, nơi các thang âm có thể được nghe như hoặc là giảm dần hoặc tăng dần.[5] Sau đó, Deutsch phát hiện ra rằng nhận thức về giai điệu nào cao hơn phụ thuộc vào tần số tuyệt đối liên quan, và những người nghe khác nhau có thể cảm nhận cùng một mô hình âm hoặc tăng dần hoặc giảm dần.[6]
Trong một cảnh của bộ phim của Shepard và E. E. Zajac, một giai điệu Shepard được phát kèm theo khi đi lên mộtcầu thang Penrose, một loại ảo ảnh thị giác tương tự như ảo giác âm thanh Shepard.[7]
Trong cuốn sách của mình, Godel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid,Douglas Hofstadter giải thích cách sử dụng thang Shepard trong bảnCanon a 2, per tonos trong bộ tác phẩmLễ vật âm nhạc củaBach (hay còn được gọi làVởCanon dâng vô tận của Hofstadter[8]:10), bằng cách làm cho khoảng chuyển giọng kết thúc trong cùng một nốt nhạc thay vì lên quãng tám cao hơn.:717–719
Trong trò chơiSuper Mario 64, một biến thể của giai điệu Shepard đã được thêm vào đoạn nhạc trong một bàn có một cầu thang vô tận, để tới phòng áp chót trong lâu đài.[9] Giống như một giai điệu Shepard thực sự, bản thân cầu thang cũng mang đến cho người chơi cảm giác rằng họ liên tục chạy lên trên, trong khi thực tế, trò chơi chỉ đơn giản là buộc họ chạy tại chỗ, và khi họ quay đầu lại thì có thể thấy rằng họ thực sự đang chạy ở giữa cầu thang
Trong bộ phimKỵ sĩ bóng đêm và phần tiếp theo của nó làKỵ sĩ bóng đêm trỗi dậy, một giai điệu Shepard đã được sử dụng để tạo ra âm thanh của chiếc Batpod, một chiếc xe máy mà các nhà làm phim không muốn nó chuyển số và tăng âm đột ngột mà phải là liên tục tăng tốc.[10]
Giai điệu Shepard là một điểm nhấn quan trọng trong bài hát "Man of a Million Faces" củaStephin Merritt, được sáng tác cho "Dự án bài hát" củaNPR.[11]
Đoạn kết của bài hát "Echoes" trong albumMeddle củaPink Floyd có giai điệu Shepard tan dần trong âm thanh của gió (nhưng thực ra là một tiếng ồn trắng được xử lý thông qua một đơn vị băng ghi tiếng vang.[cần dẫn nguồn]
Nhà soạn nhạc người ÁoGeorg Friedrich Haas sử dụng hiệu ứng âm Shepard vào cuối bản nhạc dàn giao hưởng "trong vô vọng" của mình (2000/02).[cần dẫn nguồn]
Trong bộ phimDunkirk, một giai điệu Shepard đã được các nhà làm phim, nhà soạn nhạcHans Zimmer sử dụng để tạo ra ảo giác về một khoảnh khắc ngày càng tăng độ kịch tính ở giữa các cốt truyện đan xen.[12]
Giai điệu Shepard đôi khi còn được sử dụng để tạo ra độ căng thẳng trongnhạc dance điện tử. Vì cái gọi là '"build-up" trong nhạc dance progressive là một khía cạnh rất quan trọng trong cấu trúc bản nhạc, giai điệu Shepard có thể được sử dụng như một hiệu ứng nhằm nâng lên năng lượng của bài hát tới một mức nhất định. Một số ví dụ về nhạc dance hiện đại (nhạc progressive house) mà trong đó giai điệu Shepard đã được sử dụng để tạo hiệu ứng tăng dần bao gồm: "Leave the World Behind" (sản xuất bởiSwedish House Mafia vàLaidback Luke) và "Born To Rage"[13] (sản xuất bởiDada Life).
Ca khúc "Endless Downward" của Beatsystem trong albumem:t 2295 năm 1995 lại sử dụng giai điệu Shepard xuống dần trong suốt thời lượng 3:25 của nó.[14]
Ca khúc "Always Ascending" của ban nhạcFranz Ferdinand trong album cùng tên năm 2018 có giai điệu Shepard nổi bật trong suốt bài hát. Video của ca khúc đồng nhịp với hiệu ứng này, khi máy ảnh trông như đi lên liên tục từ đầu đến cuối.[15]
^"Clip from Series 4, Episode 6".Bang Goes the Theory (bằng tiếng Anh). ngày 18 tháng 4 năm 2011. BBC.It's like a barber's pole of sound.
^"Jean-Claude Risset, who reimagined digital synthesis, has died - CDM Create Digital Music".CDM Create Digital Music (bằng tiếng Anh). ngày 22 tháng 11 năm 2016. Truy cập ngày 30 tháng 12 năm 2019.The sound for which Risset is best known is perhaps the most emblematic of his contributions. Creating a sonic illusion much like M.C. Escher's optical ones, the Shepherd-Risset glissando / Risset scale, in its present form invented by the French composer, seems to ascend forever.
^"Risset rhythm".Bản gốc lưu trữ ngày 19 tháng 6 năm 2018. Truy cập ngày 30 tháng 3 năm 2020.
^Deutsch, D. (1992). "Some New Pitch Paradoxes and their Implications".Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. Quyển 336 số 1278. tr. 391–397.doi:10.1098/rstb.1992.0073.PMID1354379.
^Stephin Merritt: Two Days, 'A Million Faces'. NPR. ngày 4 tháng 11 năm 2007. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2015.It turns out I was thinking about a Shepard tone, the illusion of ever-ascending pitches.
