Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Десятилетиями предпринимались попытки раскрыть секреты кремонских скрипок, выяснить, какие именно особенности конструкции, материалов, технологии изготовления формируют их неповторимые голоса. Один музыкальный журнал подсчитал, что в свое время чуть ли не дважды в месяц появлялись сообщения о раскрытии секретов скрипок Страдивари, но всякий раз оказывалось, что тайна остается тайной.

Оставив в стороне споры о том, как именно кремонские волшебники создавали свои скрипки, мы можем в самом общем виде отметить, что именно умели делать эти мастера. Они умели формировать спектр акустического сигнала, умели создавать в скрипке механические резонансные системы, которые подчеркивали или, наоборот, приглушали составляющие определенных частот. Может быть, кремонские мастера и не пользовались таким понятием, как частотная характеристика, но занимались они именно тем, что создавали у скрипки желаемую частотную характеристику, лепили звук желаемой формы, подобно тому, как из податливого пластилина дети лепят разные фигурки.

Очень интересные возможности создания различных тембров звучания открываются в электромузыкальных инструментах, или, как их сокращенно называют, ЭМИ. Основа этих инструментов — электрические генераторы, взявшие на себя роль струн: сигнал с генератора подается на громкоговоритель (если нужно, через усилитель) и создает звук. Высота тона, естественно, определяется частотой генератора, а тембр звучания — формой кривой генерируемого напряжения. Таким образом, в электромузыкальных инструментах можно легко менять высоту звука, изменяя элементы в цепи генератора (Т-167, Т-173, Т-177, Т-178) и тем самым меняя частоту. И кроме того, можно в широких пределах менять тембр звучания, включая между генератором и громкоговорителем электрические цепи, влияющие на спектр сигнала, например У?С-фильтры, резонансные фильтры, нелинейные элементы (Т-79, Т-179, Т-180).

Постройка электромузыкальных инструментов и особенно формирование тембров, характера их звучания — дело очень интересное, увлекательное. Занимаясь им, наверняка можно почувствовать себя на месте кремонского скрипичного мастера, раскрывающего тайны сотворения звука: несколько простых электрических цепей, введенных в ЭМИ, создают у него звучание органа или трубы, скрипки или баяна. Результаты работы по формированию тембров во многом зависят от терпения, изобретательности, вкуса и еще от того, насколько глубоко поняты процессы в электрических цепях, насколько глубоко чувствует человек, что на что и как влияет.

Т-241. Музыкальная шкала: 88 звуков в диапазоне от 27 до 4190 Гц, соседние ноты отличаются по частоте примерно на 6 %. Хорошо известно, что совершенная машина нашего слуха может различать звуки по их частоте. Но какие цифры стоят за этими общими словами? Если, скажем, частота изменится на 10 Гц, заметим мы это или нет? И сколько всего частотных интервалов могло бы обнаружить наше ухо в звуковом диапазоне? Оказывается, что человек способен уловить различие в частоте звука буквально на десятые доли процента. На низших частотах это составляет доли герца, на высоких — несколько герц. При этом в диапазоне слышимых частот от 20 Гц до 20 кГц наш слух мог бы обнаружить более двух тысяч частотных интервалов, частотных ступенек. Правда, при очень тихом звуке частота различается хуже, но и в этом случае можно было бы насчитать 500–600 частотных интервалов. А в музыке используется всего 88 звуков разной высоты, 88 разных нот. Почему так мало?

Во-первых, потому, что частотный интервал между соседними нотами составляет примерно 6 %; он выбран с запасом, так, чтобы наверняка можно было отличить одну ноту от другой. Во-вторых, в музыке используется не весь слышимый диапазон, а только часть его — от 27,5 Гц до 4190 Гц. Конечно же, в спектрах музыкальных инструментов полно более высокочастотных и более низкочастотных составляющих, однако основные частоты, первые гармоники музыкальных инструментов, не выходят за пределы двух названных граничных частот.

Музыканты почти никогда не говорят о частоте звука, они присвоили каждой из 88 частот свое имя и только этим именем и пользуются. Но вот обратите внимание: разных звуков на музыкальной шкале 88, а названий у них всего семь — до, ре, ми, фа, соль, ля, си. А потом опять повторяется — до, ре, ми… и так далее. Сделано это потому, что среди 88 разных нот есть много похожих, и именно этим похожим нотам даны одинаковые названия. А чтобы можно было отличить разные ноты с одинаковыми названиями, их пишут с больших либо с малых букв, сверху или снизу помечают цифрами (К-12).