> Техника, страница 94 > Электромузыкальные инструменты

Электромузыкальные инструменты

Электромузыкальные инструменты,

электрические приборы, в которых вырабатывается переменный ток в широком диапазоне частот музыкальных звуков (от 60 до 6 000 Hz), который в дальнейшем через громкоговорители перерабатывается в звук. Электромузыкальные инструменты снабжены приспособлением для всех ритмических, мелодических и художественных акцентаций звука. Электромузыкальные инструменты изобретены в 1921 году Л. Терменом («терменвокс») и затем (в том же году), независимо, В. Гуровым и В. Во- —j

лынкиным («виолена»). В основу этого изобретения

положена схема биений катодных генераторов, снабженная усилителем и громкоговорителем. Эта схема была применена Уиддингтоном для измерения весьма малых емкостей (смотрите Ультрарадиомикрометр). В настоящий момент существует несколько конструкций электромузыкальных инструментов, использующих различные способы генерирования переменного тока звуковой частоты, с соответствующими устройствами («грифом») для управления высотой, тембром и ритмикой звука. Эти музыкальные инструменты могут быть классифицированы по принципу генерирования тока на: 1) приборы, использующие колебания высокой частоты, 2) использующие колебания низкой частоты и 3) использующие релаксационные колебания (смотрите). К первой категории принадлежат терменвокс с воздушным грифом (фигура 1), виолена № 1 с емкостным грифом, виолена № 2 с грифом самоиндукции, а также различные видоизменения указанных приборов, фигурировавшие под различными названиями (как например прибор «мартено», «сонар» Н. Ананьева, «ильстон» Ильсарова и др.). В терменвоксе, а также и в виолене, два катодных генератора А и В (фигура 1 и 2) дают колебания высокой частоты, причем число колебаний одного из них А меняется изменением емкости замкнутого контура при приближении руки к короткому стержню 1 (терменвокс) или наклонной пластинке А_х, над которой расположена контактная подвижная линейка В_ъ размыкающая цепь громкоговорителя (виолена № 1). В приборе Термена игра производится исключительно на слух, тогда как на грифе виолены интервалы звуков фиксированы. Колебания обоих генераторов выпрямляются детектором 2 ^фигура1)или в анодной цепи генераторов, и полученные биения усиливаются нанизкой частоте. Сила звука регулируется педалью П (фигура 2), шунтирующей громкоговоритель 4, или же изменением тока накала первого каскада усиления низкой частоты 5 (фигура 1). Последний способ применен Л. Терменом в его последней модели прибора, в к-ром имеется еще третий генератор б, дающий через соответствующе настроенный трансформатор 7 ток высокой частоты для накала первой лампы усиления низкой частоты, причем сила тока в этом трансформаторе (резонанс) регулируется приближением левой руки к электроду 8, индуктивно связанному с колебательным контуром этого генератора. Игра производится таким образом

приближением и удалением рук к этим стержням 1 и 2, вследствие чего прибор Термена иногда назывался «сферофон».

Постепенно повышающиеся художественные требования побудили к созданию Э. и., управление звуками в которых было бы определено более точно. Такими приборами являются виолена № 2 и терменвокс с грифом (фигура 3). В виолене № 2 переменным параметром колебательного контура является его самоиндукция, которая представлена в виде катушки с железным сердечником, насыщение которого зависит от величины постоянного тока в обмотке, изменяемого струнным реостатом. В приборе Термена (фигура 3) гриф имеет вид длинной катушки самоиндукции К, часть витков которой просто накоротко замыкается натянутой над ней металлич. струной ^или лентой. В этом виде приборы Термена и Гурова допускают музыкальную технику пальцев и позволяют исполнять более сложные технические произведения. Для упрощения работы грифа В. Гуров применил в своем Э. и. 1929 г. (фигура 4) гриф постоянного тока в виде струнного потенциометра 9, дей

Гриф ствующего на сетку лампы 10, которая является нагрузочным сопротивлением катушки 11, сильно связанной с колебательным контуром

генератора А. Частота этого генератора А легко меняется при изменении постоянного потенциала сетки грифом, и такой гриф более удобен в обращении, т. к. в нем идет только постоянный ток. Французский конструктор Мартено построил Э. и. по типу терменвокса, но для удобства игры ввел видоизменение (фигура 5) в способ изменения емкости. В антенну контура А ввинчен ряд винтов 12 с большими головками, перед которыми движется на небольшом расстоянии

металлическая проволока 13, протягиваемая упругой нитью 14, за которую держит рука играющего. Способы изменения силы звука такие же, как в приборе Гурова, —.шунтированием громкоговорителя педалью или введением сопротивления в анод последней лампы. Приборы Ананьева и Иль-сарова ничем не отличаются от приборов Термена и являются лишь самостоятельными конструкциями.

Э. и. с генераторами низкой частоты в элек-трич. отношении проще предыдущих. Наиболее разработанным из этих приборов надо считать действительно осуществленный на практике электрич. орган Живеле и Купле (фигура 6). Применение клавиш (15) сильно упрощает принцип управления высотой звука, так как в электрич. отношении управление сводится к переключению емкостей или самоиндукций генератора. С другой стороны, являясь инструментом многоголосным, электрич. орган требует особого внимания в виду возможного возникновения звуковых биений весьма низкой частоты. В виду этого в органе Живеле имеется 12 громкоговорителей 16, по одному для каждого звука гаммы, т. ч. только звуки одной

1. Э.т. XXVI,

или кратной ей частоты воспроизводятся одной и той же усилительной системой. Каждая клавиша клавиатуры управляет отдельным генератором 17, что создает значительное неудобство в конструкции инструмента. Для упрощения схемы клавиатура разделена на две группы по три октавы каждая; всего генераторных ламп 36, но это создает необходимость играть на разных клавиатурах при расхождении музыкальных голосов на интервалы, 66ль-шие трех октав. В органе Живеле использован целый ряд электрических свойств колебательных цепей для получения различных тембров и нюансов, как например насыщение сердечников катушек для образования высших гармонических, вибрация этих сердечников для получения дрожащего звука и тому подобное. Регулировка силы звука совершается изменением накала генераторов, причем эта регулировка осуществляется самой клавишей при нажиме, что позволяет использовать музыкальную технику обычного органа. Орган Живеле представляет собой законченный инструмент и установлен в Париже в figlise de Saint-Sulpi-се. Предшественником органа Живеле являются «Staccatton» и «Pianorad» (фигура 7) америк. изобретателя Гуго Гернсбека. В его приборе клавиатура также работает на отдельные катодные генераторы, каждый из которых питает

маленький громкоговоритель. Однако у Гернсбека совершенно не была проработана музыкальная часть прибора, столь законченно усовершенствованная Живеле.

На клавишных приборах можно исполнять лишь органные или фортепианные произведения и лишь в известных пределах произведения для струнных смычковых инструментов. Попыткой создать прибор с генератором низкой частоты с грифом является аппарат Лертеса и Хеллбергера «хеллертион» (фигура 8). Он имеет катодный генератор низкой частоты 18, в к-ром

ФПГ. 8.

параметры схемы подобраны так, что при изменении постоянного потенциала сетки меняется частота генерирования. Потенциал сетки меняется струнным грифом 19 в виде потенциометра, и на этом приборе возможна вибрация звука и глиссандо, как на смычковых инструментах. Изменение силы звука производится при нажиме на струну перемещением вторичной обмотки трансформатора 20 между генераторной и усилительной частью прибора. Хеллертион дает звуки в пределах

4—5 октав с частотой 16^-3 000 Hz, но в своей музыкальной части серьезной проработки не получил.

Генерирование низкой частоты электронными лампами представляет собой все же довольна громоздкое приспособление, особенно при одноголосном инструменте, и при пользовании грифом имеет целый ряд недостатков. Поэтому за последнее время разработаны инструменты, использующие релаксационные колебания низкой частоты. Таких приборов в законченном гф“ *($)

tuo

Ш»

gjsr

эе=з

"ILL—р=^

Фигура 9.

виде имеется два: <шеовиолена» В. Гурова (фигура 9) и траутотиум д-ра Траутвейна (фигура 10). В основном оба эти прибора построены на схеме генерирования релаксационных колебаршй неоновым генератором Ne, ук-рого роль сопротивления играет электронный поток многосеточной лампы 21. Такая схема уже применялась и ранее для исследования колебаний этих ламп, т. ч. новизна применения их лежит лишь в использовании такой схемы для получения различных тембров, что сделано в описываемых приборах совершенно различным образом.

Траутвейн применяет в анодной цепи первой ступени усиления специальный настроенный трансформатор 22 (фигура 10), в к-ром при наличии пульсирующих напряжений от неонового генератора возникают сложные затухающие колебания, окрашивающие звук. Частота этих дополнительных колебаний («тонформантов») остается постоянной, создавая особую комбинацию токов и весьма характерные тембры звука. В неовиолене (фигура 9) тембры изменяются при помощи различных параметров усиления и фильтрующих систем, в которых также могут возникнуть тонформанты, но не при всех частотах звукового диапазона. Основное свойство неовиолены—это способность давать многоголосную (гл. обр. двойную) гармонию с одной струны на грифе. Эта последняя часть инструмента—гриф—представляет собой существенную особенность в конструкции прибора. Гриф неовиолены 24 представляет собой замкнутый потенциометр, к-рый частично замыкается накоротко мишурной лентой, пришитой к шелковой полосе, туго натянутой над реостатной частью. При нажиме ленты происходит изменение потенциала сетки модуляторной лампы, причем одновременно изменяются потенциал сетки и второй модуляторной лампы (второго генератора), что создает звучание двух голосов сразу на определенном музыкальном интервале. Интервалы задаются дополнительными клавишами во время игры.

По принципу своего устройства Э. и. позволяют получать чрезвычайно большое богатство оттенков и тембров, совершенно недоступное оркестровым инструментам, могущим удовлетворить этому требованию только в одной какой-либо его "части (ограниченный диапазон и один тембр). Но, с другой стороны, обычные инструменты, основанные на механич. вибрациях струн или пластинок, Представляют собой колебательные системы, в которых точность числа колебаний обеспечивается наиболее простыми средствами. В виду этого за последнее время возникла мысль устройства смешанного Э. и. с использованием механич. и электрич. колебаний вместе. Таким прибором явился рояль Сименса-Нёрнста, имеющий под каждой струной электромагнитный адаптер, токи которого усиливаются специальным громкоговорителем, причем кривая этих токов м. б. изменена при помощи электрич. фильтров или подобных систем с целью получения разнообразных тембров. При этом возможно получение и незатухающих колебаний путем обратной регенерации колебаний струны наподобие того, как это делается в камертонных генераторах. Инструменты подобного рода строились в Америке Рэнджером (Radio Corporation) и многими другими изобретателями.

Лит.: Аппарат Термена: Г. П. 443536, Кл. 51—с; «Вио-лены»В. Гурова, Сов.авт.свод., 1891,7410,24013,24014; Траутониум: «WirelessWorld», 19 30, Dec.; «Funk», В., 19 3 3, 16; Орган Живеле: «Revue G6n6rale de L’Electricit0», P., 19 30, 6 Dec.; Аппарат Мартено: «Wireless World», L., 19 30, 14 July; «Хеллертион», «Funk», В., 19 31, Juli; «Pianorad» Гернсбека: «Radio News», N. Y., 19 26, Nov. В. Гуров.