Физика и музыка
Шрифт:
И в обычных инструментах это требование выполняется сравнительно легко. Струны или столбы воздуха колеблются так, что делятся на целое число частей, возбуждая вдвое, втрое, вчетверо и т. д. более частые колебания — натуральные обертоны. А в электрических системах? Там законы колебаний, вообще говоря, иные. Простейший ламповый генератор совсем не дает гармонических обертонов. Чтобы получить их, приходится идти на усложнение схем, применять разнообразные ухищрения. Если этого не делать, тембр оказывается, увы, гораздо более оригинальным, чем красивым.
А как это делать?
Известны два способа.
Отличную иллюстрацию к теореме Фурье вы видите на звуковой дорожке киноленты (системы Шорина). Звуковые колебания там превращены в «чертеж»-диаграмму, на которой хорошо видна их форма. И если там запечатлены звуки скрипки, то форма зубчиков дорожки напоминает зубцы пилы, а, например, кларнет дает колебания, похожие своими очертаниями на строчку из букв «п». Скрипка заиграла вместе с кларнетом— форма колебаний изменилась, стала более сложной.
Мы еще вернемся к картине на звуковой дорожке киноленты. Сейчас заметим лишь, что она (а вернее, теорема Фурье) подсказывает заманчивый метод формирования тембров в электромузыкальных инструментах.
Стоит нам устроить радиотехническую систему так, чтобы генерировались не волнообразные, а более сложные импульсы. желаемой формы, и цель достигнута. Так и пробуют поступать изобретатели электромузыкальных инструментов. Беда только, что современная радиотехника не знает еще способов легкой и неограниченно сложной «лепки» колебаний разной формы. Поэтому тембры получаются бедноватые и довольно однообразные. Затруднения эти, конечно, временные. С развитием радиоэлектроники они исчезнут.
А пока есть и другой путь: раздельно генерировать электрические колебания различных частот с тем, чтобы потом просто смешивать их вместе в нужной пропорции. Это неплохой способ. Если возбуждать и складывать колебания натурального звукоряда, синтез их дал бы превосходные звучания. Однако и на этом пути изобретателей подстерегают подводные камни, особенно если инструмент достаточно сложный — многоголосный.
Дело в том, что настройка инструмента должна быть выполнена по ступеням традиционного темперированного звукоряда, а каждый отдельный голос его обязан складываться из натуральных обертонов. Первые же не совпадают со вторыми. Представляете себе, как усложняется радиотехническая система, сколько требуется генераторов! Зато малютки-полупроводники и микромодули обещают тут свершение самых смелых проектов.
ШТУРМ „МЕЛОЧЕЙ"
Строго говоря, тембр — не только акустический спектр. Есть еще такие важные элементы тембра, как
Один немецкий профессор проделал любопытный опыт. Он давал слушать музыкантам «обезглавленные», лишенные начал звучания разных обычных музыкальных инструментов. И опытнейшие музыканты терялись, путались, стараясь отгадать, какой именно инструмент они слышат. Отсюда еще одна задача—красота «атаки» (так называют начало звука).
Музыкальный звук нежелательно включать щелчком — так, как мы включаем квартирный звонок. Это некрасиво. В одних случаях атака должна быть «мягкой» (сравнительно долгой, как у баяна), в других, наоборот, «жесткой» (быстрой, как у рояля). Поэтому клавиши электроинструмента нелишне связать с какими-нибудь плавными и регулируемыми включателями звука — магнитными, индуктивными и т. д.
Следующая задача — развитие и окончание звука. Об этом тоже приходится заботиться (в том же рояле за ударом следует характерное изменение и громкости и спектра звука). Хорошо, если в электроинструменте можно усиливать звук, нажимая пальцем клавишу. Такого удобства нет и в рояле.
И еще — маленький неконтролируемый шумок, который всегда сопровождает звучание обычных инструментов: шелест пальцев по клавишам, почти незаметное шуршание смычка, и т, д. Вы думаете, это грязь? Нет. Неконтролируемый шумок придает звукам теплоту и жизненность. «Чистота» же электрических голосов воспринимается как нечто абстрактное, холодное. Разумеется, электрический голос можно слегка «загрязнить». Можно, но это не так просто. Опять усложнение схем, десятки новых деталей.
Сколько проблем — маленьких и больших, простых и труднейших! И все требуют пристального изучения. И бывает, что какая-нибудь незначительная задача вдруг вырастает в серьезную, важную, перспективную.
Так было, например, с шумофоном — любопытным электромузыкальным инструментом, созданным в Институте звукозаписи кандидатом искусствоведения Игорем Дмитриевичем Симоновым.
ГЕНЕРАТОР ПТИЧЬЕГО ПЕНИЯ
Началось с того, что Симонов задумал слегка «загрязнить» звук одного из своих инструментов, казавшийся ему «дистиллированным», слишком выхолощенным. Попробовал несколько способов и остановился на давно известном в радиотехнике генераторе «белого шума» — источнике совершенно случайных, лишенных определенной частоты электрических всплесков. Вместе со звуком включался шум, и выходило неплохо — к чересчур чистому тембру добавлялись живость и теплота.
Шум звучал так приятно, что у изобретателя мелькнула мысль: а что, если вовсе выкинуть генератор звука и вести мелодию только шумом? На первый взгляд идея по меньшей мере странная, верно? Но содержание ее вполне разумно: надо как бы «процеживать» беззвучный электрический шум, пропускать его через радиофильтры, отбирая в усилитель те случайные колебания, которые лежат в пределах определенных частот. Так можно добыть звук хоть и не вполне музыкальный, но близкий к нему. Другими словами, Симонов решил применить метод, называемый «выбором из шума».