Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-245. Каждый из большого многообразия струнных, духовых и ударных музыкальных инструментов отличается своим характером звучания, тембровой окраской. Все струнные инструменты в зависимости от того, каким образом приводится в движение струна, делят на смычковые (скрипка, виолончель), щипковые (гитара, арфа) и клавишно-ударные (рояль). Можно предположить, что у всех у них был один далекий предок: туго натянутая тетива лука. Сама по себе струна создает слабый звук — уже на расстоянии двух-трех метров он почти не слышен. Потому что струна, даже самая толстая, увлекает за собой сравнительно небольшую массу воздуха. Чтобы вовлечь в движение большие массы воздуха, струну объединяют с излучателем, имеющим значительную колеблющуюся поверхность. У скрипки, гитары, контрабаса такой излучатель — это сам корпус инструмента, у рояля — резонансная дека (доска), над которой натянуты струны. Излучатель, резонируя на разных частотах, усиливает, подчеркивает определенные гармоники колебаний струны, окончательно формирует тембр. Те области частотного спектра, которые подчеркиваются, усиливаются инструментом, называются формантами. Звучание инструмента сильнейшим образом зависит от ширины формантных областей, от того, на какую часть спектра они приходятся. Так, например, у знаменитых скрипок Страдивари главная форманта находится в области 3200–4200 Гц, а у рядовой скрипки — в районе 2200–2800 Гц (Р-142;1).

Р-142

Основное звучащее тело в духовых инструментах — столб воздуха. В зависимости от того, каким образом он приводится в движение, различают духовые инструменты язычковые (кларнет, гобой, саксофон, фагот) и безъязычковые (флейта, свирель). В язычковых инструментах потоки воздуха заставляют колебаться упругий язычок, тонкую деревянную, металлическую или тростниковую пластинку, и сложная колебательная система «язычок — столб воздуха» определяет звучание инструмента. К язычковым относят и так называемые амбушюрные инструменты (труба, тромбон, пионерский горн), где роль колеблющегося язычка выполняют определенным образом сложенные губы музыканта. К язычковым духовым инструментам, строго говоря, нужно отнести баян, гармонь, аккордеон: здесь металлические язычки приводятся в движение воздухом, который нагнетают мехи.

Безъязычковые духовые инструменты часто называют свистковыми: звук возникает в них примерно так же, как и в обычном свистке. Быстрый поток воздуха, зацепившись за острый край так называемой губы, начинает колебаться и возбуждать звуковые колебания всего воздушного столба. Точно так же создается звук во многих органных трубах. В старинных органах воздух нагнетали большими мехами, а сейчас для этого используют мощные электрические вентиляторы. Органист, нажимая на клавиши, переключает потоки воздуха, подает их на разные трубы, меняя высоту и тембр звука. В современном органе несколько тысяч труб, самые низкочастотные имеют длину более 10 м, самые высокочастотные — около 1 см. Во всех же остальных духовых инструментах только одна труба, и для изменения высоты звука меняют ее действующую длину. Для этого с помощью клапанов, а иногда с помощью пальцев перекрывают отверстия в самой трубе (кларнет, фагот), направляют воздушный поток в ее ответвления (труба, валторна) или меняют длину трубы с помощью выдвижного колена (тромбон). Кроме того, можно менять частоту, пользуясь различными приемами вдувания воздуха, как это делают, например, горнисты.

В спектре ударных инструментов составляющие расположены так близко друг к другу, что и их приходится рассматривать как сплошные полосы частот. Тембр звучания зависит от того, как распределяется мощность между участками такой полосы.

Т-246. В одноголосом ЭМИ в каждый момент времени может звучать только одна нота, мелодия формируется из последовательных звуков. Одно из эффективных выразительных средств музыки — аккорды, то есть одновременное звучание нескольких нот. Чтобы звучал аккорд, нужно иметь несколько одновременно работающих источников звука, например несколько струн. В рояле их 88 (вообще-то струн намного больше, каждая клавиша ударяет по двум-трем одинаково настроенным струнам, что придает особую окраску звуку), и поэтому здесь возможны огромные многозвучные аккорды. Рояль — многоголосый инструмент. В гитаре 7 струн, и в принципе гитарные аккорды могут быть семизвучными. А вот на трубе или на саксофоне аккорда не возьмешь: это одноголосые инструменты.

Электромузыкальные инструменты тоже бывают одноголосыми и многоголосыми. В одноголосом ЭМИ только один генератор, в нем с помощью клавиатуры или иным способом переключают элементы схемы, которые определяют частоту (Р-143;1). В таком одноголосом ЭМИ аккорды звучать не могут, он поет только одним голосом, как флейта, как человек.