: «Электричество в музыке или как рождается звук в электронных инструментах»

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В МУЗЫКЕ ИЛИ КАК РОЖДАЕТСЯ ЗВУК В ЭЛЕКТРОННЫХ ИНСТРУМЕНТАХ

Комаров Кирилл Денисович

Научный руководитель Жирноклеева Юлия Владимировна

Объединение технического творчества «ЭЛЕКТРОНИК»,

 Московская область, Клинский городской округ

Одним из первых электронных инструментов был инструмент, который называется терменвокс. Он получил свое название в честь его изобретателя Льва  Сергеевича Термена.  Лев  Термен  - великий русский ученый – физик, основоположник электронной музыки. Лев Сергеевич Термен родился 28 августа 1896 года, прожил до глубокой старости и умер в возрасте  97 лет. Кроме терменвокса Термен изобрел первую в мире телевизионную установку – дальновидение, разработал охранную сигнализацию и «Буран» - уникальную систему подслушивания, работал в КБ Королева. Его безпилотники и радиобуи для военно-морских операций использовались уже во время Великой отечественной войны.

Принцип действия терменвокса основан на внесении емкости тела исполнителя в колебательный контур генератора, соединенного с антенной, что приводит к изменению его частоты.

Схема 1. Принцип работы терменвокса

В своей исследовательской работе я решил изготовить упрощенную действующую модель терменвокса.

Рисунок 1. Электрическая схема упрощенной модели терменвокса

Схема, которую я использовал в своей работе, изображена на рисунке  1.  Я нашел ее в интернете в свободном доступе.

Состоит она из двух генераторов: это микросхемы  DD1 и DD2. Их сигналы поступают на смеситель - это микросхема DD3. Микросхемы DD1 и DD2. Изначально оба генератора, собранные по схеме мультивибраторов, настроены на одинаковую частоту и на выходе смесителя, задача которого состоит в том, чтобы вычитать частоту одного генератора из частоты другого, ничего нет – звука нет. А теперь  обратите внимание на антенну, которая подключена к верхнему по схеме генератору Частота генератора достаточно высокая, и он запросто «чувствует» поднесенную к этой антенне руку. Чем ближе мы подносим руку, тем сильнее изменяется частота генератора. Таким образом, приближая и удаляя руку от антенны, мы сможем извлекать звуки того или иного тона.

После того как я разобрался в устройстве первого музыкального инструмента, мне стало интересно, как же работают современные электронные музыкальные инструменты, например синтезатор.

Схема 2.   блок схема клавишного музыкального синтезатора.

Схематично устройство музыкального синтезатора можно разделить на блоки.  Главную функцию выполняют генераторы тона, на рисунке  я изобразил только три генератора. На самом же деле их столько, сколько нот должен играть музыкальный инструмент. Когда исполнитель нажимает на какую-нибудь клавишу музыкального инструмента, включается соответствующий этой клавише генератор. Каждый генератор настраивается во время настройки инструмента на определенную частоту, соответствующую определенной ноте.  Например, для ноты ЛЯ первой октавы эта частота будет равна 440 герц. А это значит, что ток,  вырабатываемый этим генератором, совершит 440 колебаний в секунду. Именно столько колебаний в секунду совершает и струна гитары, когда мы попробуем сыграть на ней ноту ЛЯ первой октавы. Если ток с этого генератора направить сразу на головку громкоговорителя, то мы услышим звучание этой ноты.

  Следующим блоком музыкального инструмента после генератора является смеситель. В нем все колебания объединяются вместе.  После смесителя звук поступает на усилитель мощности и на динамик.

Во время подготовки этой работы самостоятельно изготовил один из генераторов при помощи деталей, входящих в набор радио конструктора «Знаток». Свой генератор я построил по схеме мультивибратора.

Рисунок 2. Электрическая схема мультивибратора

Отличие мультивибратора от других генераторов, это то, что он генерирует сигналы, которые на осциллографе имеют вид прямоугольной формы. Для профессиональных музыкальных инструментов применяются более сложные генераторы, генерирующие сигнал  синусоидальной формы. Более чистые на слух.

При помощи осциллографа, мне удалось «заглянуть» внутрь электрической схемы и своими глазами увидеть формы сигнала, которые создают мои генераторы в терменвоксе и генератор на двух транзисторах.

Сигналы  от моей модели терменвокса и генератора  на двух транзисторах далеки от идеального графика,  который дают настоящие музыкальные инструменты, поэтому на слух они резковаты и не мелодичны.

В дальнейшем я буду усовершенствовать  свою модель терменвокса, поставлю еще один генератор со второй антенной.  В будущем думаю использовать свою модель терменвокса  в театральной студии для звукового сопровождения, так же есть идея попробовать эту модель в качестве сигнализации.