Акустические характеристики деревянных духовых инструментов (лабиальных, тростевых, язычковых)

Классификация музыкальных инструментов.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Назовите имена изображенных ниже святых и укажите время их жизни.

Имя святого
Время его жизни
День памяти			23 мая	31 января

2. Используя жития святых, составьте краткий рассказ об одном из них.

3. Перечислите первые русские епархии.

4. Почему принятие Христианства на севере Руси проходило сложнее, чем в южной Руси?

Классический музыкальный инструмент можно рассматривать как «механо-акустический преобразователь, в котором под действием внешних сил происходят вибрации упругих тел и излучение звука в окружающее пространство». В музыкальных энциклопедиях обычно дается такое определение: «музыкальный инструмент — это система для производства (создания, извлечения) музыкальных звуков». Иногда используется другое понятие: «Музыкальный инструмент — устройство (прибор) для перевода исполнителем символических знаков (нот) в соответствующие музыкальные звуки».

Состав музыкального инструмента включает в себя следующие основные элементы:

— генератор (возбудитель колебаний) — система для передачи энергии звучащему телу и возбуждения в нем колебаний;

— вибратор (звучащее тело) — основная часть инструмента, в которой возбуждаются колебания. В некоторых инструментах излучение звука происходит непосредственно от вибратора (например, мембрана барабана, пластинки ксилофона, оболочка колокола и др.);

— резонатор (усилитель) — устройство, предназначенное для усиления звука и используемое в тех случаях, когда отдача энергии непосредственно от вибратора в воздушную среду слишком мала.

В музыкальных инструментах применяются три основные категории вибраторов:

— тела, упругие в силу своих природных свойств (твердости и формы)(бруски, стержни, трубки, пластины, оболочки, гонг, трубчатые колокольчики, колокол);

— тела, становящиеся упругими вследствие натяжения. Натяжение может быть приложено в одном направлении, например для струн, а может быть приложено по периметру, например для круглых мембран барабанов;

— тела, становящиеся упругими вследствие процесса сжатия (например, столбы воздуха, заключенные в трубы различного сечения).

Основные способы возбуждения колебаний вибраторов, т. е. генерации энергии, можно свести к следующим:

— удар (толчок) — мгновенное приложение силы и передача энергии звучащему телу с последующим предоставлением ему свободы колебаний (например, в струнах рояля, колоколах и др.);

Особый вид возбуждения происходит с помощью передачи энергии последовательными толчками, например для столбов воздуха в трубах, что создает автоколебательный процесс, который обеспечивает звучание духовых инструментов;

— щипок, или зацепление — это способ, при котором звучащее тело зацепляется каким-либо предметом (или пальцем), выводится из положения равновесия и освобождается (например, струна гитары, арфы, лютни, клавесина и др.), после чего оно переходит в режим свободных затухающих колебаний;

— трение — при этом способе возбуждающее тело (например, смычок) остается в тесном соприкосновении с вибратором (струной) за счет трения в течение определенного периода времени, после чего происходит отрыв вибратора, далее этот процесс периодически повторяется (например, при возбуждении струн скрипки).

В качестве усилителей-резонаторов могут использоваться тела, обеспечивающие эффективное излучение звука в окружающее пространство, например за счет большой площади (деки рояля), или специальных корпусов с заключенным в них воздушным объемом (у скрипки, гитары и др.), или системы резонансных труб (например, в маримбе) и др.

Классификация музыкальных инструментов может быть выполнена по различным критериям (хотя далеко не все инструменты могут быть четко классифицированы). Наиболее распространенной является классификация, предложенная В. Майоном в 1888 г. и подробно разработанная австрийским музыковедом Э. Хорнбостелем (1877-1935) и его немецким коллегой К. Заксом (1881-1959) в 1914 году.

Согласно этой классификации инструменты объединяются в классы по типам вибраторов:

— хордофоны (струнные), в которых в качестве вибраторов используются струны различных размеров, диаметров, плотности и степени натяжения (рояли, арфы, гитары, скрипки и т. д.);

— мембранофоны, в которых звук извлекается при возбуждении натянутой мембраны (барабаны, литавры и др.);

— идиофоны, где звук создается за счет возбуждения колебаний в телах, обладающих собственной упругостью: брусках (ксилофон, маримба и др.), трубках (оркестровые колокольчики), пластинках (тарелки), оболочках (колокола) и т. д.;

— аэрофоны — духовые инструменты, которые используют для возбуждения и поддержания звука колебания воздушных в трубах разной формы (кларнеты, флейты, органы, саксофоны и др.).

Исполнительская классификация выделяет обычно следующие группы инструментов: духовые, струнные и ударные. Эти группы в свою очередь подразделяются на подгруппы в зависимости от способа возбуждения: духовые — на лабиальные, тростевые и амбушюрные (кроме того, духовые еще традиционно разделяются на медные и деревянные); струнные — на щипковые, смычковые и клавишные; ударные — на мембранные и пластиночные и т. д. Пример подобной классификации дан на рис. 4.1.2.

Духовыми музыкальными инструментами (или аэрофонами) называется «класс инструментов, у которых источником звука служат колебания воздушного столба».

Для того чтобы описать физические принципы звукообразования в любом музыкальном инструменте, необходимо ответить на следующие вопросы: как возбуждаются колебания, т. е. принцип их генерации; как эти колебания поддерживаются и усиливаются длительное время, т. е. принципы работы их вибраторов и резонаторов; как энергия колебаний передается окружающему воздуху, т. е. принципы излучения звука.

Система звукообразования духовых инструментов отличается рядом особенностей, а именно: поскольку излучение звука происходит за счет колебаний столба воздуха в трубах различного сечения, инерция которого очень мала, затухание единичного возбуждения (толчка, импульса) будет происходить почти мгновенно.

Для того чтобы из духового инструмента можно было извлекать музыкальные звуки, надо подводить к нему энергию в течение определенного времени в виде сжатого под некоторым давлением воздуха (в форме ритмических импульсов) — тогда, при определенных условиях, в объеме воздуха, наполняющем духовой инструмент, возникает длительный автоколебательный процесс.

Таким образом, процесс звукообразования в духовых инструментах характеризуется тем, что колебания возбуждаются и поддерживаются в удлиненных столбах воздуха внутри труб различного сечения (резонаторах) в результате автоколебательного процесса, при непрерывном импульсном подведении энергии за счет модуляции воздушного потока.

Генерация энергии у всех духовых музыкальных инструментов происходит за счет энергии сжатого воздуха в легких музыканта (или в специальном воздуходувном механизме, как в органе).

Способ модуляции (прерывания) струи воздуха у всех духовых инструментов различается, по этому признаку они могут быть разделены на следующие группы:

— лабиальные (airreed): к этому классу инструментов относятся флейты (продольные и поперечные), рекордеры, органные трубы (некоторых видов), окарины, различного рода свистки и др.

В этих инструментах возбуждение звука происходит в результате трения о край твердого тела (лабиума) воздушной струи, движущейся с достаточно большой скоростью, и ее колебаний относительно этого края (что частично совпадает с процессами, происходящими при свисте, поэтому иногда эти инструменты называют свистящими);

— тростевые (mechanical reed): с одинарной тростью (single mechanical reed) — кларнет, саксофон, язычковые трубы органа; с двойной тростью (double mechanical reed) — гобой, фагот и др. В этих инструментах для модуляции используется вибратор в виде удлиненной пластинки-трости, укрепленной на одном конце и свободной на другом. Свободный конец пластинки лежит под краями отверстия, через которое вдувается воздух; при продувании воздуха она начинает колебаться, модулирует поток воздуха, который возбуждает резонансные колебания в трубе.

Если используется двойная трость, то это две пластинки, закрепленные на одном конце, своими свободными концами прилега ющие друг к другу. Они образуют щель, проходя через которую, поток воздуха модулируется и возбуждает колебания в трубах.

Лабиальные и тростевые инструменты традиционно относят к группе деревянных (woodwind), хотя большинство из них изготавливается из других материалов (например, саксофоны и поперечные флейты обычно делают металлическими);

— амбушюрные (lipreed): это инструменты с воронкообразными мундштуками — валторна, труба, тромбон, туба, саксгорн, корнет и др. В этих инструментах роль вибратора выполняют особым образом сложенные губы (франц. embouchure), приложенные к мундштуку.

При продувании воздух раздвигает щель между губами, приводя их в колебания, в результате происходит периодическое увеличение или уменьшение ее площади и модуляция воздушной струи.

Амбушюрные инструменты называют медными (brasswind), т. к. для их изготовления используют в основном латунь (сплав меди и цинка).

Кроме перечисленных групп инструментов, входящих в состав симфонического оркестра, имеется множество народных духовых инструментов различных культур, которые трудно классифицировать. Особую группу составляют духовые язычковые инструменты с камерами переменного объема (аккордеоны, баяны, гармони), постоянного объема (фисгармонии) и без камер (губные гармони).

Особую группу составляют духовые язычковые инструменты с камерами переменного объема (аккордеоны, баяны, гармони), постоянного объема (фисгармонии) и без камер (губные гармони).