• ↓
  • ↑
  • ⇑
 
Записи с темой: работа музыкальных инструментов (список заголовков)
19:29 

И снова крезь

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Этим летом в Национальном музее Удмуртской Республики открылась выставка «Мелодия крезя», посвященная памяти Кунгурова С.Н. Музыкант, композитор, дирижер, руководитель фольклорного ансамбля, но мне он был известен в большей степени как человек, возрождавший традиционные удмуртские музыкальные инструменты. В том числе, крезь.
В качестве экспонатов выставлены музыкальные инструменты из личной коллекции Сергея Николаевича: как приобретенные, так и изготовленные им самим. Каждый крезь я осматривал очень внимательно, мне до сих пор интересна эта тема, но самое главное открытие я сделал уже дома, просматривая сделанные в ходе знакомства с экспозицией фотографии. Да такое, что не смог устоять, выкроил время для написания этого поста.

Устройство инструментов, изготовленных самим Кунгуровым С.Н. несколько отличаются от крезей, отнесенных к концу 19 – началу 20 вв. Отличия касаются, прежде всего, устройства дек, но также и места их крепления к корпусу инструмента.

Итак, устройство дек старых крезей, присутствующих на выставке.
Каждая дека составная. Каждая состоит, минимум, из двух досок. Причем одна из них (на фотографиях – справа) ориентирована несколько иначе.




Если волокна основной части деки ориентированы параллельно струнам, то волокна этой доски направлены диагонально. Зато их направление соответствует расположению ряда колок, устанавливаемых, кстати говоря, на этой части деки.
Если внимательно приглядеться к месту соединения двух частей деки, то открывается интересная картина.




Оказывается, толщина доски с колками в 2, а то и в 3-4 раза толще досок основной части деки. И, по сути, является колковой доской, а не декой.
Это полностью сообразуется с высказанным мною раньше предложением о необходимости разграничивать толщину деки крезя на разных ее участках.

Что касается особенностей крепления корпусов и дек крезей, то, как я писал ранее, у современных инструментов, края деки выступают далеко за пределы корпуса. И в связи с этим они становятся уязвимы к сторонним нагрузкам, а полезная площадь деки такого инструмента уменьшается. В то же время у старых крезей основная часть деки соединяется с корпусом точно по ее краю. И лишь колковая часть так же, как у современных инструментов, находится вне корпуса.



Таким образом, деки старых крезей устроены более рационально. Во-первых, в колебаниях задействованы большие площади. Во-вторых, отсутствие выступающих краев позволяет уменьшать толщину дек (и действительно, у старых крезей она значительно меньше, чем у современных: на глаз, - от 2мм до 5мм). И в том, и в другом случае повышается громкость звучания инструмента.

p.s. Ради объективности должен сказать, что выделение колковой доски не является обязательным в устройстве старых крезей. На некоторых инструментах, судя по фотографиям, ее нет.



p.p.s. И еще одна фотография крезя из Сети.



@темы: удмуртские музыкальные инструменты, работа музыкальных инструментов, музыкальные инструменты, крезь, конструкция крезя, Фото

16:43 

Еще одна классификация варганов

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Все варганы по способу воздействия на инструмент можно условно разделить на следующие группы.
I. Щипковые – названы так по аналогии со струнными инструментами. Хотя из положения равновесия язычок выводится, скорее, цепляющим движением пальца.
II. Дергачи – язычок выводится из равновесия за счет дергающего движения за прикрепленную к инструменту нить.
III. Ударные – в основе выведения язычка из равновесия лежит удар.

Рассмотрим каждую группу подробнее.
Дело в том, что любого результата можно добиться как прямым, так и косвенным путем. Для варганов это значит, что привести их язычки в колебательное движение можно, воздействуя непосредственно на язычок либо же – опосредованно через раму.
Таким образом, имеются следующие способы возбуждения колебаний язычка варгана.

I-А. Щипковый непосредственный.
В эту группу входят, прежде всего, дуговые варганы.

Главная особенность инструментов рассматриваемой группы – доступность язычка для щипкового воздействия за счет выступания его кончика за пределы рамы Выступание может быть достигнуто как удлинением язычка относительно щечек рамы (типа, архаичного тувинского чарты-хомуса, см. изображения ниже), так и изгибом язычка и возвышением изогнутой части над плоскостью рамы (практически, все дуговые варганы).

(с)

Использование кончика язычка для возбуждения колебаний приводит к тому, что удержание инструмента осуществляется за раму со стороны основания язычка. И это становится еще одной (только не конструктивной, а технической) особенностью описываемой группы варганов.

Для пластинчатых варганов данный способ практически не употребим. Из-за закрытости язычка с четырех сторон он оказывается недоступен для щипкового воздействия. Хотя это возможно, если предварительно оснастить язычок дополнительным выступающим элементом. Такие элементы, кстати, встречаются у отдельных инструментов, и некоторые исследователи всерьез полагают, что они служат для приведения язычка в движение. Но в известных мне случаях их утверждения оказываются довольно спорными (более подробно о таких варганах расскажу в следующий раз).

I-Б. Щипковый опосредованный

Группа пластинчатых варганов, в настоящее время распространенная, прежде всего, в Южной, Юго-восточной Азии и Китае.

Основным колеблющимся элементом таких инструментов является кончик рамы у основания язычка. А язычок, утрированно говоря, является лишь «придатком», который колеблется вместе с ним.

Сосредоточение колебаний на определенном участке (в кончике) рамы носит целенаправленный характер. Достигается это за счет разницы в изгибной жесткости на разных участках. Наиболее простые способы – конструирование ребер жесткости, изменение толщины рамы либо комбинация перечисленных способов (см. рисунки ниже).


Таким образом создается граница отражения, которая предотвращает дальнейшее распространение колебаний по раме и, тем самым, позволяет избежать их демпфирование пальцами или губами. Кроме того, изгиб рамы у основания язычка (а не в средней части) способствует его максимальному высвобождению при колебаниях (см. рисунок ниже). Иначе говоря, амплитуда движений язычка становится больше, а громкость звучания инструмента – выше.


II-А. Дергающий непосредственный.
Главное отличие механики щипковых варганов от дергачей и ударных заключается, на мой взгляд, в моменте инициализации свободных колебаний. У щипковых инструментов колебания начинаются после того, как исчезает удерживающая сила, которая предварительно вывела язычок из положения равновесия. Время удерживания на длительность колебаний влияния не оказывает. У дергачей и ударных варганов язычок приходит в движение за счет передачи ему импульса силы. При этом время действия силы должно быть достаточно мало, чтобы она не воспрепятствовала обратному движению язычка и, соответственно, не погасила колебания.

Уменьшить время воздействия на язычок можно за счет малой амплитуды дергающего движения. Чтобы при этом язычок отклонился на достаточное расстояние, нить должна крепиться ближе к его основанию (все то же правило рычагов).
С другой стороны, чем ближе к основанию язычка крепится нить, тем больше усилий требуется приложить на начальное отклонение язычка (ввиду увеличения коэффициента жесткости на изгиб).

Крепление нити к язычку может быть с помощью узелка:

либо петли:
(с)

В последнем примере возбуждение колебаний наиболее затруднено.
Естественно, что колебания язычка будут передаваться раме. Во избежание демпфирования колебаний губами или пальцами в конструкциях рассматриваемых варганов (так же, как и у инструментов предыдущей группы) предполагается наличие границ отражения, создаваемых за счет перепадов толщин на различных участках инструментов.

II-Б. Дергающий опосредованный
Варганы этой группы географически распространены значительно шире, нежели варганы предыдущей группы.

У большинства имеющихся у меня на руках представителей данной группы рама имеет постоянную, не меняющуюся на всем протяжении инструмента толщину. При этом толщина рамы – значительная. Форма может быть выпуклой, со сводом в поперечном сечении, который, как и ребра жесткости, увеличивает изгибную жесткость конструкции в продольном направлении. Язычок же – напротив, в основании (либо полностью) довольно тонок.

Таким образом получается следующая картина: рывок нити приводит к колебаниям рамы, а те, в свою очередь, передаются язычку. Колебания рамы – в силу большой толщины последней и, как следствие, высокой жесткости – имеют малую амплитуду и быстро затухают. Язычок же, как было сказано выше, в основании тонок. Место соединения язычка с рамой из-за разницы в толщине становится границей частичного отражения волн. В результате, получив первоначальный импульс от рамы, язычок имеет более продолжительные и мало зависящие от рамы колебания.
Иначе говоря, колебания сосредоточиваются в язычке.

III-А. Ударный непосредственный
В эту группу входят варганы Папуа Новой Гвинеи. Внешне они напоминают предыдущий тип варганов, поскольку имеется нить, которая крепится к основанию рамы.

Однако здесь нить служит не для рывкового воздействия, а лишь для направления движения руки, бьющей по язычку (подробности можно посмотреть на обучающем видео, которое начинает скачиваться при заходе на следующую страницу).
Главная конструктивная особенность данного типа варганов – длинный узкий язычок, способный колебаться от легкого удара по нему. Толщина язычка при этом может быть ненамного меньше толщины рамы.
Рама практически не колеблется. Это обусловлено как ее толщиной, так и специфической формой (естественный свод в поперечном сечении). Рама может быть как открытой так и закрытой.
Длина язычка таких варганов имеет существенный минус. Малейшая деформация из-за перепадов влажности, постепенного высыхания, например, приводит к тому, что язычок начинает задевать края рамы.

III-Б. Ударный опосредованный
Наиболее известным представителем данной группы является одна из разновидностей индонезийских варганов (на латиннице название записывается как karinding).

Первое, что бросается в глаза, глядя на варганы этой группы, - наличие различных выступов на раме и язычке.
Выступ на конце рамы в основании язычка (1) предназначен для нанесения ударов по нему (по торцевой стороне). Естественно, что, как и в случае с группой варганов I-Б, участок рамы с этим выступом является колеблющимся элементом.
Боковые выступы (2) служат для предотвращения случайных воздействий на выступ язычка и, таким образом, защиты язычка от возможных повреждений. Кроме того, они ограничивают дальнейшее распространение колебаний в раме.
Выступ на раме со стороны кончика язычка (3) предотвращает соскальзывание удерживающей руки на язычок при нанесении удара по варгану. Он может быть ярко выражен или же слегка обозначен.
Выступ на язычке (4) придает инерционность язычку, увеличивает время затухания его колебаний. Возможно также, происходит уравновешивание первого выступа.
Минимальная толщина рамы приходится на участок между выступом 1 и выступами 2,4. Что согласуется также с конструкциями варганов групп I-Б, II-А.

зы. На фото представлены далеко не все мои варганы. На данный момент в моей коллекции их насчитывается больше 120 экземпляров. Посмотреть их, если у кого возникнет такое желание, можно здесь.

@темы: музыкальные инструменты, варган, Фото, Ссылки, работа музыкальных инструментов

20:51 

Видеоклип: частичное отражение волн

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Неожиданно из небытия возникла черновая запись 1,5-годичной давности. Они разве не удаляются? :wow2:

Это демонстрация частичного отражения волны в месте соединения элементов разной толщины, а значит и массы.


Сомневаюсь, что эта демонстрация привлечет внимание кого-то из моих знакомых , но для меня, интересующегося принципами работы музыкальных инструментов, она крайне любопытна.
Все-таки, сохраню.

зы. А еще тут есть ссылка на англоязычный сайт, посвященный колебаниям и волнам, где, собственно, видеоклип и был обнаружен.

@темы: Наблюдения, Ссылки, работа музыкальных инструментов

14:44 

Немного об акустике варгана, или как рождается звук.

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Ранее, в своей записи «Удмуртские варганы» (в разделе «Пластинчатые варганы»), ссылаясь на другие источники, я привел возможные способы игры на этих инструментах. Однако еще при изучении указанных источников, у меня возникли сомнения в правильности предложенных авторами способов.
Чтобы подтвердить или опровергнуть сомнения, я решил для начала разобраться в принципах звукообразования при игре на варганах. К моему удивлению, поиск информации по интересующей теме почти ничего не дал. Складывается впечатление, что люди, играющие на варгане, едва понимают, как он работает. Точнее, эмпирическим путем они досконально определили, как и какой физический параметр инструмента влияет на игру, но почему он так влияет, ответить в большинстве случаев затрудняются.
Тогда я и решил разобраться в принципах работы варганов, опираясь где на логику, а где на информацию, может, и не относящуюся к выбранной тематике, но схожую по смыслу.

Итак, для начала рассмотрим, почему звучит варган. Утрированно, не учитывая многие особенности, лишь общие моменты.

1. При колебаниях язычка варгана в воздушной среде происходит сжатие (уплотнение) воздуха перед язычком и разрежение – за ним. В результате этих воздействий образуются области повышенного и пониженного давления. Разность давлений по обе стороны язычка обусловливает возникновение так называемой силы сопротивления воздуха. Величина последней зависит от плотности воздуха, геометрических и физических характеристик движущегося тела.
, где F – сила сопротивления воздуха (также может обозначаться буквами X, R); Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления (зависит от формы движущегося тела, его положения относительно направления движения и чисел подобия); ρ – плотность воздуха; S – площадь поперечной проекции движущегося тела; V – скорость движущегося тела.

Скорость движения язычка не одинакова на всем протяжении пути следования. Наибольшее значение за один период она достигает в момент прохождения точки равновесия, около которой, собственно, и происходят колебания язычка. Таким образом, наибольшее сопротивление воздуха, согласно приведенной формуле, колеблющийся язычок испытывает в точке равновесия. А значит здесь же происходят максимальные сжатия-разрежения воздуха, которые точно соответствуют пиковым значениям амплитуды звуковой волны.
(Естественно, что скорость движения язычка тем выше, чем больше начальное отклонение язычка от положения равновесия.)
Впрочем, из-за небольшой ширины язычка воздействие на окружающий воздух остается незначительным. Поэтому звук, порождаемый колебаниями отдельной узкой пластинки, оказывается едва различимым.

2. Во время движения язычка воздух, сталкивающийся с пластинкой, частично уплотняется, а частью раздвигается, обтекает пластинку и на некотором расстоянии вновь смыкается.
В момент прохождения язычка сквозь рамку обтекание его воздухом резко затрудняется (чем меньше зазоры между язычком и рамкой, тем сильнее). Разница давлений по обе стороны пластинки мгновенно увеличивается, а области сжатия и разрежения моментально распространяются на большие объемы воздуха (по логике – на ширину рамки).
Учитывая, что на момент прохода язычка сквозь рамку приходится пик его скорости, следовало бы ожидать и заметного увеличения громкости. Однако в действительности разница на слух оказывается не столь велика.

3. Любая колеблющаяся пластина приводит в движение воздух по обе стороны от своей плоскости. При этом, когда с одной стороны происходит уплотнение воздуха, с другой – наоборот, разрежение. Иначе говоря, при одинаковой частоте и амплитуде порождаемые колебаниями пластины две звуковые волны оказываются противоположными по фазе.
Волны в воздухе имеют тенденцию к сферическому распространению. Если между ними имеется граница, то распространение обеих волн в пространстве происходит независимо друг от друга. Когда граница исчезает, волны накладываются друг на друга.
Противоположность фаз приводит их к взаимной нейтрализации. Говоря образно, при столкновении области повышенного давления с областью пониженного давления происходит выравнивание давлений. И дальнейшее продвижение этих областей прекращается ввиду их исчезновения. Звук пропадает.
Такое явление носит название акустического короткого замыкания. Оно хорошо известно тем, кто занимается акустическим оформлением динамиков, и характерно для волн, длина которых превышает длину разделяющей границы.
В том, что короткое акустическое замыкания имеет место быть и при звукообразовании у варганов, легко убедиться, проведя небольшой эксперимент.

1.Закрепив варган в тисках, приводим в движение его язычок. Звук едва слышен.
2.Снова заставляем язычок колебаться и быстро приставляем свои ладони в боковым краям «дек». В этот момент хорошо слышно, как меняется громкость звучания инструмента.




Становится понятна необходимость плотного прижатия губ к «декам» варгана: таким образом предотвращается акустическое короткое замыкание, а звук (в совокупности с работой ротового резонатора) становится значительно громче.

Что касается принципов действия самого резонатора, разбирать их не буду, поскольку именно этот момент всегда хорошо изучался и освещался как в литературе, так и в Сети.

@темы: работа музыкальных инструментов, музыкальные инструменты, видео, варган

15:43 

Архаичный струнный инструмент.

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Ротовой (он же музыкальный, он же поющий) лук – простейший и наиболее древний струнный инструмент (иначе, хордофон). Распространен на всех континентах за исключением Австралии и Антарктиды. :)


Известная классификация струнных инструментов основана на способе возбуждения колебаний струны:
- щипок (пальцем, плектром и др.) – гитары, арфы, балалайки, гусли, клавесин и пр.;
- удар (молоточками, палочками, тангентом) – фортепиано, цимбалы, клавикорды и др.;
- трение (с помощью смычка) – всевозможные представители скрипичных и им подобных.
Но ротовой лук, будучи прародителем вышеназванных инструментов, находится вне этой классификации, ведь для него известны все перечисленные варианты: тетиву отщипывают, по ней стучат палочкой (в наиболее архаичном варианте - стрелой), водят смычком (в роли которого также может выступать стрела).
Основного способа игры на музыкальном луке не существует, поскольку определяется традициями конкретного народа или племени, а то и вовсе предпочтениями отдельного индивидуума.


Звук, порождаемый колебаниями струны, сам по себе очень тихий, слышен только на небольшом расстоянии. Поэтому существует необходимость в его усилении. Усилителями звучания музыкального лука выступают различные резонаторы, наиболее древним из которых является рот исполнителя (кстати, только в этом случае лук имеет право называться ротовым).
Как и в случае возбуждения колебаний, существует несколько вариантов взаимодействия струны с усилителем.
1. Самый простой способ взаимодействия – типа «струна – резонатор».
Способ заключается в следующем: вибрирующая струна подносится к приоткрытому рту, при этом губы стараются расположить как можно ближе и параллельно струне. Чем уже щель, тем громче звук. Этот способ игры сильнее прочих сближает ротовой лук с варганом.
Еще больше их сближает установка на игровом конце лука специальных накладок, напоминающих «деки» варгана, между которыми колеблется струна (встречал в одной видеозаписи, но к сожалению найти ее сейчас не смог).
2. «Струна – лук (древко) – резонатор».
Колебания струны передаются не только окружающему воздуху, но и древку лука. Конец древка зажимается зубами либо просто подносится к приоткрытому рту. Колебания древка также порождают звук, а тот, в свою очередь, усиливается ртом.
Для лучшего излучения звука древко полностью или только на игровом конце делается плоским. В этом случае древко фактически превращается в настоящую деку струнного инструмента.



3. «Струна – древко – щека – резонатор».
Тут конец древка подносится не ко рту, а прижимается к щеке, и уже через нее колебания передаются в ротовую полость.




Музыкальный лук иногда называют обертоновым, подразумевая: одна струна – одна нота. А все изменения высоты звука суть лишь управление обертонами.
Но это то же самое, что сказать: у балалайки имеются всего три ноты, у скрипки – четыре, а у гитары – шесть или семь. И т.д.
Приведенный пример уже подсказывает один из способов управления игрой на музыкальном луке, а именно изменение активной длины струны. Делается это с помощью специальной палочки, которая прикладывается к тетиве с некоторым натягом, тем самым ограничивая зону ее колебаний. Напоминает прижатие струны к грифу перечисленных ранее инструментов.
Второй способ – изменение силы натяжения струны.
Достаточно небольшого давления на один из концов лука, чтобы натяжение тетивы несколько ослабло, а частота ее колебаний заметно понизилась.




Несмотря на простоту устройства музыкального лука, его конструкция бывает достаточно разнообразной. Луки могут оборудоваться дополнительными струнами, постоянными резонаторами, имеющими различную форму, изготавливающимися из чего угодно и устанавливающимися (образно говоря) куда попало – на древко или даже тетиву.
(Лук на последней картинке, кстати, к ротовым не относится. Это беримбау)



Существует разновидность (chipendani из Зимбабве), в которой струна перехватывается небольшой нитью и привязывается к древку, в результате чего струна оказывается разделенной на две неравные части с настройкой каждой из них на свою частоту.




Есть энтузиасты, которые занимаются совершенствованием музыкального лука, в результате чего тот и вовсе перестает напоминать лук. :)

@темы: Фото, музыкальные инструменты, работа музыкальных инструментов

15:01 

Верхняя дека крезя.

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Функциональные требования к верхней деке и их конструктивная реализация.

(Громкость).
Конечное назначение деки – получение сильного, громкого звука. Как уже было сказано раньше, усиленное по сравнению со струной звучание деки возможно за счет несравнимо большей площади излучающей поверхности [1]. Но громкое звучание зависит не только от площади колеблющейся поверхности, но, в том числе, и от амплитуды ее колебаний [2].
Дека музыкального инструмента – это, прежде всего, тонкостенная конструкция [3]. Толщина деки (наряду с плотностью материала, модулем упругости, коэффициентом Пуассона) определяет ее упругую податливость – характеристику, обратную сопротивлению упругим деформациям [3,4]. Частным случаем таких деформаций являются упругие колебания [5].
В грубом приближении это означает, что чем тоньше дека, тем к большим по амплитуде колебаниям она предрасположена (при использовании одного и того же материала), а значит, тем более громкий может быть получен звук.

(Прочность).
С другой стороны, повышенная податливость деки означает ее склонность к значительным деформациям при приложении различных нагрузок.
Основная нагрузка на деку в музыкальных инструментах создается натяжением струн. Но избежать деформаций удается за счет приклеивания к деке специальных деревянных пружин (рипок, рип), представляющих собой своеобразные ребра жесткости [3,4], либо изменением ее плоской формы на выпуклую (с образованием свода вдоль линии струн). Крутой свод также увеличивает сопротивление дек к вышеупомянутым нагрузкам [6,7]. Первый вариант укрепления используется у гитар, фортепиано, второй – у классических смычковых инструментов, например, скрипок.
Таким образом, появляется возможность использования дек достаточно малой толщины (до 2 мм и менее) без опасения их разрушения.

(Равномерность усиления).
Однако просто уменьшить толщину деки, чтобы она могла хорошо выполнять свое усиливающее назначение, недостаточно. Необходимо, чтобы излучатель звуковых колебаний, в качестве которого выступает дека, мог более или менее равномерно реагировать на колебания всех частот, производимые звучащим телом (струнами), а также более или менее равномерно отдавать их в окружающие массы воздуха [3,4,8].
Существует несколько моментов, затрудняющих достижение этой цели.
Первый момент определяется наличием у деки, как и любого другого упругого конечного тела, собственных частот.
*Собственная частота некоторой системы — это частота свободного колебания данной системы. Свободными колебаниями называются такие колебания, которые возникают в упругой системе в результате какого-либо одноразового начального отклонения системы от состояния устойчивого равновесия [9].
Простейшим примером свободного колебания является колебание струны после кратковременного воздействия (удара, щипка) на нее. Но по сути, струны – это единственные элементы в инструменте, которые колеблются свободно, а уже под их действием совершают свои колебания и остальные части.
Суть проблемы заключается в том, что при совпадении частоты вынуждающей силы (т.е. струны) с собственной частотой деки в последней возникает резонанс. Амплитуда такого колебания резко увеличивается, а соответствующий звук многократно усиливается.
Избирательное усиление отдельных звуков нежелательно в музыкальных инструментах. И самый простой и используемый на практике способ избежать появления резонанса состоит в понижении собственной частоты деки и выведении ее, таким образом, за пределы игрового диапазона [3,4,8]. Достичь этого можно, например, увеличением размеров колеблющегося тела либо его массы (за счет увеличения толщины деки).
На самом деле, собственных частот у колеблющихся тел может быть большой одной. Но из-за особенностей распределения энергии в колебательной системе лишь на самой низкой из них (называемой также первой или основной) резонанс особенно ярко выражен и существенен для игры.
Второй момент, затрудняющий равномерное усиление частот игрового диапазона, - это изменение податливости деки в зависимости от места возбуждения колебаний [4].
Минимальное сопротивление дека оказывает при возбуждении колебаний в ее центре. Когда же между точкой возбуждения и краем деки умещается меньше ¼ длины волны, сопротивление деки увеличивается в 1/[1-(l/l1)2]2 раз. Здесь l – расстояние от центра деки до точки ее возбуждения, l1 – расстояние от центра до края деки [4]. Наибольшую значимость это правило приобретает для колебаний низких частот, для которых ¼ длины волны – существенное расстояние.
У грифовых инструментов точки возбуждения колебаний в деке (подставка для струн) располагаются, может, и не в центре деки, но на достаточном удалении от ее краев, причем достаточно компактно. Поэтому влияние данного фактора на звучание инструмента практически не сказывается.
У безгрифовых же щипковых инструментов, наподобие шлемовидных гуслей, а также клавишных (фортепиано) - струны размещены над плоскостью деки фактически по всей ее длине и ширине. И басовые струны в конкретных экземплярах могут крепиться (или передавать колебания) достаточно близко к ее краям. В результате, усилительные возможности деки в области басов у таких инструментов значительно снижаются.
В конструкциях фортепиано для уменьшения расстояния от центра деки до точки возбуждения колебаний (l) используют специальные мостики, на которые крепятся басовые штеги [4].
Для безгрифовых щипковых инструментов выход из этой ситуации может быть другим: заранее рассчитать адекватное положение подставки для струн, через которую колебания струн передаются деке.
Третий момент связан не столько с условиями, определяющими колебания деки, сколько с субъективностью воспринимаемой громкости звуков. Иначе говоря, звуки разной частоты, но с одинаковым уровнем звукового давления, человеческое ухо слышит как звуки разной громкости [10,11].
Зависимость уровня громкости (фон) от звукового давления (дБ) и частоты (Гц).

Таким образом, низкие или очень высокие звуки кажутся нам более тихими, нежели есть на самом деле.
С другой стороны, общий характер излучения деки предполагает крутой подъем излучательной способности от низких частот, ее пик на первой собственной частоте и плавный спад к высоким частотам [4]. При выведении же собственной частоты деки за пределы игрового диапазона ее излучательная способность выглядит просто как плавный спад от нижнего к верхнему регистру. Т.е низкие звуки усиливаются декой лучше звуков средних и высоких частот, что в некоторой степени компенсирует разницу субъективного восприятия.
Что касается высоких частот, то у щипковых инструментов они, как правило, располагаются вне игрового диапазона частот… Поэтому, на мой взгляд, субъективностью звукового восприятия можно пренебречь при конструировании инструмента, практическое же значение она имеет лишь при записи звука техническими средствами.

(Тембр).
Не стоит также забывать, что дека служит не просто усилителем звучания музыкального инструмента, она участвует в формировании его тембра.
Любой ноте соответствует звук определенной частоты. Частота ноты – это частота ее основного тона. Основным он называется потому, что кроме него в извлекаемом звуке присутствуют и другие тоны, порождаемые колебаниями отдельных частей звучащего тела [12]. Более высокие по частоте, но, как правило, меньшие по амплитуде, они почти не различимы на фоне основного тона. Но каждый из этих призвуков (обертонов) привносит собственный оттенок в общее звучание. Совокупность же таких оттенков, специфический обертоновый окрас звука и называют тембром [13].
Как уже было сказано ранее, источником колебаний в струнном инструменте является струна. Также было сказано, что данная струна колеблется свободно. Фактически, частоте основного тона струны соответствует ее первая собственная частота. Частотам ее обертонов – собственные частоты следующих порядков. Т.е. изначальный спектральный состав тембра задается струной. Далее этот набор колебаний передается деке.
Для колебаний разных частот податливость деки оказывается различна [4]. Связано это не столько со свойствами материала колеблющегося тела, сколько с его с пространственными характеристиками – конечностью размеров и геометрией.
Конечность размеров означает наличие границ, на которых происходит отражение падающих на них волн. Геометрия (понимаемая не только как форма, но и как конкретные размеры) определяет особенности взаимодействия отраженных волн с источником колебаний (периодической вынуждающей силой) через сложение их фаз.
Совпадение фаз – полное или близкое к тому – увеличивает амплитуду результирующего колебания. Их различие ведет к взаимной нейтрализации, ускоряет процессы затухания.
Иными словами, при взаимодействии струны с декой первоначальный спектральный состав извлекаемого звука если и меняется, то крайне незначительно. В большей степени изменяются соотношения амплитуд обертонов, их индивидуальные скорости затухания. Но, как результат, тембр приобретает новый окрас.

Качественная оценка тембра – всегда субъективна [4,10]. Оценивая тембр, музыкант словами передает свое внутреннее ощущение. В силу же субъективности таких оценок один и тот же тембр, в результате, может иметь различные названия. В связи с этим предпринимались неоднократные попытки обобщить отдельные термины, описывающие качество тембра музыкальных инструментов. Одна из таких попыток вылилась в следующую классификацию [4]:
Эта классификация «включает четыре качественных признака тембров: сочность, бархатистость, яркость и резкость. Цифры в скобках указывают области частот, определяющие данный признак тембра. Тембрам с признаками, помеченные знаком “ + “, музыканты, как правило, отдают предпочтение. Тембры с признаками, отмеченными знаком “ - “, музыкантами не поощряются. Не отмеченные никакими знаками обычно не относят ни к хорошим, ни к плохим.» [4]
Существует некоторая связь между субъективными оценками тембра и акустическими параметрами инструментов.
Так, например, сочность, мягкость и полноту тембру придает присутствие в спектрах звуков нижнего регистра первых 4-5 обертонов. Подъем второй и четвертой гармоник усиливает яркость тембра. Ослабление же первых обертонов и усиление обертонов, начиная с шестой, увеличивает резкость тембра, делает его трескучим с признаками диссонасности. И т.д. (Более подробно см. [4]).
Управление же амплитудно-частотными характеристиками излучения деки возможно через подбор ее геометрических (конструктивных) характеристик.
Так, опыт производства клавишных инструментов (роялей) показывает следующее.
Спад излучения деки в сторону низких частот приводит к уменьшению амплитуд колебаний основного тона и первых обертонов в области басовых звуков. Поэтому для лучшего воспроизведения низких звуков и получения насыщенного тембра деку делают достаточно большой (или массивной). Это приводит к смещению первого резонанса деки в область низких частот…
Спад излучения деки в сторону высоких частот ведет к существенному уменьшению амплитуд обертонов в области дисканта (высоких частот). Для получения яркого тембра необходимо повышенное излучение деки в дискантном регистре. Этого в некоторой мере можно добиться уменьшением ее толщины под дискантовой частью подставки для струн, что приведет к увеличению податливости деки в области высоких частот [4].

В целом, выбор формы, размеров (в том числе, толщины) деки – это всегда поиск компромисса между желаемой громкостью, прочностью, равномерностью усиления колебаний и тембристостью. Причем попытки рассчитать параметры будущей деки математически дают лишь приблизительный результат. Кроме того, выбор акустических характеристик для будущего инструмента всегда субъективен, поэтому даже в наше время окончательные конструктивные размеры для деки подбираются опытным путем.

Конструктивные особенности верхней деки крезя.

Что касается крезей, то на фотографиях и видео, выложенных в интернете, деки этих инструментов имеют необычно большую для своих размеров (даже с учетом всего вышесказанного) толщину.



Та же картина наблюдается и у музейного Быдӟым крезя (толщина около 1см).


Связано это, скорей всего, со следующими конструктивными особенностями крезя.

Во-первых, линейные размеры (длина и ширина) верхней деки крезя значительно превышают таковые у корпуса инструмента. Иначе говоря, края деки выступают за пределы корпуса (см. рисунок ранее, вид снизу), что делает их уязвимыми к случайным механическим воздействиям (например, к случайным ударам или нагрузкам, создаваемым при опоре рук на полукружие деки).
Во-вторых, доска с колками, на которые натягиваются струны, также вынесена за пределы корпуса и крепится непосредственно на деке. При этом деревянные пружины, препятствовавшие бы выгибанию краев деки, вне корпуса не устанавливаются.
Т.е., по сути, верхняя дека в крезе является основным (несущим) элементом, к которому крепятся остальные части музыкального инструмента: корпус, подставка для струн, колковая доска с колками. Соответственно, к ней должны предъявляться и более высокие в плане прочности (или сопротивления деформациям) требования.

Впрочем, такой однозначный подход к конструкции верхней деки крезя, возможно, не совсем верен.
В месте крепления деки к корпусу ее движение в вертикальном направлении ограниченно, а значит, данный участок является препятствием для распространяющихся колебаний. Можно сказать, что в звукообразовании участвует не вся дека, а лишь часть ее, ограниченная контуром корпуса.
Тогда имеет смысл делать толщину верхней деки крезя неравномерной: ее края, расположенные за пределами зоны распространения колебаний, – более толстыми, центральную часть – более тонкой, но с классическим укреплением при помощи деревянных пружин. Как результат, можно получить более сильный звук без снижения прочности краевых участков деки.
Хотя нужно понимать, что эта же особенность крезя – фактически, сокращение зоны колебаний деки – и так ведет к повышению ее собственной частоты, а бездумное уменьшение толщины данного участка только усугубит ситуацию.

Остается добавить, что авторы проекта «Изготовление удмуртского национального инструмента «Бадзым Крезь», представленного на сайте ФИМИП, предлагают использовать для деки еловые доски толщиной 5мм.

Примечание (мысли для себя): поскольку дека крезя составная (состоит из 2-3 склеенных вместе дощечек), можно также поэкспериментировать с комбинированием материалов, различающихся как толщиной, так и акустической константой (от 8 до 14) – как это делается, например, при создании арф.

Источники информации:

3. Шлычков С.В. «Методика расчета корпусных элементов музыкальных инструментов». - Йошкар-Ола, - МГТУ, - 2004, – 169 стр. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
4. Кузнецов Л.А. «Акустика музыкальных инструментов»: Справ. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 368 с.: ил.
6. Витачек Е.ф. Очерки по истории изготовления смычковых инструментов, 2 изд., М.: Музыка, 1964
9. Радзишевский А.Ю. Основы аналогового и цифрового звука: Вильямс, 2006. 288 с.
читать или скачать - www.williamspublishing.com/Books/5-8459-1002-1....
10. Алдонина И., Приттс Р. Музыкальная акустика: СПб.: Композитор, 2006. 720 с.
11. Кинг Г. Руководство по звукотехнике: Л.: Энергия, 1980.


@темы: удмуртские музыкальные инструменты, работа музыкальных инструментов, крезь, конструкция крезя

15:54 

Принцип работы струнных музыкальных инструментов

Слышать, видеть, чувствовать и делать (с)
Принцип работы струнных музыкальных инструментов.

1) Источником колебаний в струнном музыкальном инструменте является струна.

2) Из-за крайне малой площади поверхности (толщины) струны передаваемая ею окружающему пространству энергия в единицу времени (мощность) ничтожна, звук получается тихим, слабым. Для получения приемлемого звучания инструмента необходимы специальные усилители, роль которых исполняют дека и корпус инструмента.

3) Механические колебания возбужденной струны передаются деке через опору (подставку, штеги, подструнник).

4) Энергия колеблющейся струны при неподвижных опорах не может передаваться деке, поэтому важным условием нормальной работы струнного инструмента является колебание одной из опор струны, связанной с декой.

5) По отношению к деке колебания струны являются возмущающей силой, под действием которой дека сама начинает вынужденно колебаться. При этом энергия механических колебаний преобразуется в энергию акустических колебаний (колебания передаются окружающему воздуху), т.е. дека является излучающим звук элементом.

6) Несмотря на разницу в размерах и материале, дека колеблется с той же частотой, что и возбужденная струна, производя звук той же основной частоты, только с другим тембром.

7) Усиленное по сравнению со струной звучание деки возможно за счет несравнимо большей площади излучающей поверхности (иначе говоря, дека может вызывать колебания большего объема воздуха, тем самым производя более громкий звук).

8) Колебания деки приводят в движение воздух как рядом с инструментом, так и внутри него.

9) При совпадении частоты вынужденных колебаний заключенного в корпус инструмента воздуха с его собственными частотами возникает резонанс, и, как результат, звук усиливается. Т.е. усиление звуковых колебаний корпусом струнного инструмента основано на использовании явления акустического резонанса.

10) Акустические колебания воздуха внутри инструмента передаются окружающей воздушной среде через резонаторное отверстие.

По материалам источников:
1. Кузнецов Л.А. «Акустика музыкальных инструментов»: Справ. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 368 с.: ил.
2. Шлычков С.В. «Методика расчета корпусных элементов музыкальных инструментов». - Йошкар-Ола, - МГТУ, - 2004, – 169 стр. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук



@темы: работа музыкальных инструментов, конструкция крезя

В поисках историй

главная