Акустические характеристики

Скрипка

Струнные смычковые инструменты.

Акустические характеристики струнных инструментов (смычковых, щипковых, ударных).

Во всех струнных инструментах имеются основные элементы для извлечения звука, такие как: генератор — возбудитель колебаний, с помощью которого мышечная энергия передается через движение смычка, щипок или удар молоточком; вибратор — натянутые колеблющиеся струны инструмента (скрипки, гитары, арфы, рояля и др.); резонатор — усилитель колебаний, например плоская дека инструмента (рояль) или корпус с заключенным в нем объемом воздуха (гитара, скрипка, арфа и др.)

Классификация струнных инструментов обычно производится по способу возбуждения (генерации) звука и включает в себя следующие основные группы:

— смычковые — скрипки, альты, виолончели, контрабасы, а также народные инструменты (кеманча, басоля, саранги и др.);

— щипковые — гитары, арфы, мандолины, клавесины и многочисленные народные инструменты: балалайки, домры, гусли, бандуры и др.;

— ударные (клавишные) — фортепиано.

Несмотря на наличие общего типа вибраторов (натянутых струн), эта группа включает в себя инструменты, значительно отличающиеся по способам звукоизвлечения и по акустическим характеристикам из-за различий в способах генерации и усиления звука.

К группе смычковых относятся инструменты, звук в которых возбуждается за счет трения, возникающего при движении смычка по струне. В эту группу входят такие инструменты как скрипка, альт, виолончель, контрабас и др., которые уже более трех столетий служат украшением симфонических и камерных оркестров.

Диапазон воспроизводимых частот для основных частот равен 196 Гц (G3)-3520 Гц (А7), в сольных партиях до 3951 Гц (В7), т. е. больше четырех октав. С учетом обертонов он достигает 6 кГц для нижних регистров и 10 кГц и выше для верхних. Спектр звуков скрипки содержит большое количество гармоник со значительными вариациями по амплитуде.

В нижних регистрах (струна G3) фундаментальная частота имеет амплитуду на 20-25 дБ меньше, чем более высокие гармоники в спектре; в верхних регистрах амплитуда фундаментальной частоты становится наибольшей.

Типичные формантные области спектра: для низких нот — 400 Гц; вторая очень важная формантная область — 800-И 200 Гц (интересно отметить, что для скрипок Гварнери эта область находится в пределах 1000-1250 Гц, а у скрипок Страдивари от 800 до 1000 Гц). Высокие формантные области 2000-2600 Гц и 3000-4000 Гц оказывают существенное влияние на яркость и полетность звука.

Состав спектра зависит от места приложения смычка: чем ближе к подставке, тем больше обертонов в спектре. Характерной особенностью спектров является наличие шумовых компонентов, возникающих при движении смычка. Этот смычковый шум «окрашен» за счет резонансов деки и воздушного объема.

Динамический диапазон у скрипки составляет 30-35 дБ.

Нижний уровень при исполнении рр составляет 42 дБ-А для низких и средних и 45 дБ-А для верхних частот (на расстоянии 6,5 м). Верхний уровень при ff: 75 дБ-С и 80 дБ-С в области Сб. Необходимо отметить, что у скрипок нет такой сильной зависимости состава спектра от уровня громкости как у духовых инструментов.

Переходные процессы, при игре на скрипке у исполнителя имеется значительно больше возможностей контролировать процесс установления звука, чем на духовых инструментах. Общее время атаки составляет 60 мс для низких тонов, 40-50 мс для средних и 30 мс для высоких. При мягкой атаке время установления увеличивается до 200-300 мс. Обычно высшие гармоники устанавливаются быстрее, чем нижние, что влияет на восприятие тембра скрипки.

Характеристика направленности. Угол излучения звука у скрипок имеет сильно выраженную частотную зависимость. На низких частотах в диапазоне до 700 Гц излучение происходит как от верхней, так и от нижней деки, а также от воздушного объема через эфы.

На более высоких частотах излучение идет в основном от верхней деки, т. к. в этой области частот передача вибраций на нижнюю деку существенно уменьшается.

Тембр. Скрипка обладает уникальными возможностями создания огромного многообразия тембральных оттенков звука: светлых, серебристых — в верхних регистрах; мягких, нежных — в средних; певучих, густых — в нижних