Меню сайта
Категории раздела
Настройка пианино Харьков Вторник, 24.10.2017, 05:13
Приветствую Вас Гость | RSS
 
 Акустика фортепиано

И.АЛДОШИНА, Р.ПРИТТС. МУЗЫКАЛЬНАЯ АКУСТИКА

(фрагмент книги)

Глава 4. Акустика музыкальных инструментов

4.3.3. Струнные ударные (клавишные) инструменты. Фортепиано

Фортепиано это струнный ударный инструмент с приме­нением сложного клавишно-молоточкового механизма для воз­буждения струн. Таким образом, фортепиано, с одной стороны, принадлежит к группе струнных инструментов (по типу вибратора), с другой стороны, к группе ударных инструментов (по способу ге­нерации колебаний); кроме того, его относят к группе клавишных инструментов наряду с органом.

Историю фортепиано можно отсчитывать со времени изобре­тения первых струнных инструментов, которые были известны в Китае за несколько тысяч лет до нашей эры. Во времена Пифа­гора (VI век до н. э.) широко использовался инструмент монохорд, на котором изменение высоты тона струны достигалось с помо­щью подвижной опоры. Позднее появился геликон, снабженный деревянной коробкой и большим количеством струн.

Идея объединения струнных инструментов с клавиатурой, по­явившейся впервые на органах во II веке до нашей эры, была реализована в конце XIV века при создании клавикорда. В нем по струне ударяли металлические рычажки (тангенты), закрепленные в конце клавиши. На каждую струну было несколько клавиш, уда­ряющих ее в разных местах, в зависимости от требуемой высоты тона. У клавикордов уже использовалась независимая дека-доска на дне корпуса, а также металлические струны и демпфирующий механизм. В 1725 году был создан «свободный клавикорд» (орган­ный мастер Д. Фабер), в котором на каждую клавишу приходилось по отдельной струне, что улучшило исполнительские возможности инструмента. Несмотря на широкое распространение инструмента к концу XVII — началу XVIII века, звучание его оставалось тихим и динамический диапазон был небольшой.

Следующим предшественником фортепиано можно считать кла­весин, первые удачные образцы которого были изготовлены в Ита­лии в начале XVI века после многолетних экспериментов. Стру­ны клавесина имели разную длину и были натянуты над декой, заключенный в деревянный ящик. Возбуждение струн производи­лось щипком при помощи плектров из вороньих перьев, приводи­мых в действие прыгунками, укрепленными на конце клавиши. В нем уже использовалась педаль, что позволяло расширить возможности получения различных тембровых оттенков. Клавесин до сих пор используется в концертной практике и имеет много мо­дификаций и названий (клавичембало, арпсихорд, кильфлюгель и др.). Хотя клавесин звучал громче клавикорда, но звук был мо­нотонным и плохо управляемым по громкости.

Идея создания нового клавишного инструмента, в котором по струнам ударяли бы специальные молоточки, принадлежала мас­теру клавесинов Бартоломео Кристофори. Он в 1709 году постро­ил в Италии первый струнный ударный клавишный инструмент, который назвал «рiапо-fortе», что подчеркивало возможности получения большого динамического ди­апазона инструмента. В нем использовался деревянный молото­чек, который с помощью специального механизма разгонялся до удара по струне, а затем возвращался обратно. С каждой клавишей был связан демпфер, заглушающий струну после отвода молоточ­ка. До 1720 года Б. Кристофори занимался усовершенствованием этого механизма, а в 1726 году продемонстрировал сдвигание кла­виатуры в сторону с помощью специальных рукояток (прототип левой педали).

Изобретение Б. Кристофори начали использовать такие мастера, как Г. Зильберман, И. Цумпе и А. Штейн, которые внесли ряд усовершенствований в конструкцию и организовали производство таких инструментов в Германии, Ан­глии и других странах. Полтора столетия спустя был сделан ряд изменений в конструкции фортепиано: на молоточках стал вместо кожи использоваться войлок; клавиатура увеличилась от четырех до семи с половиной октав; молоточковый механизм был дополнен двойным репетиционным устройством, которое было предложено французским мастером С. Эраром, и т. д.. Стремление повысить громкость привело в XIX веке к применению более тяжелых и сильно натянутых стальных струн, поэтому по­явилась чугунная рама. При этом струны начали натягивать в двух плоскостях: дискантные (высокие) струны под басовыми по пере­крестным направлениям — это ввел в 1830 году американский мастер А. Бабкок. В 1855 г. американец Генри Стейнвей создал большой концертный рояль, в кото­ром использовалась тяжелая металлическая литая рама и натяже­ние струн достигло 14 т (в современных роялях оно увеличилось до 20 т). Этот рояль служил прототипом для всех последующих моделей, и хотя небольшие изменения продолжают вводиться до сих пор, фундаментальных изменений в конструкции рояля с 1855 года не происходило. За XIX столетие были разработаны различные модификации инструмента: рояли концертные, кабинет­ные и др. и их уменьшенные модификации с вертикальной конструк­цией рамы пианино (они впервые были созданы в середине XIX в. Д. Хокинсом (США) и Р. Ворнумом (Англия). В настоящее время к наиболее известным фирмам, производящимрояли и пианино, относятся Steinway & Songs (США), Весhsteiп (ФРГ), Ваldwinп (США), Yamaha (Япония) и др. Ежегодно в мире производит­ся около 1 млн. роялей и пианино. Несмотря на развитие электрон­ных инструментов, имитирующих звуки рояля, интерес к его нату­ральному звучанию не уменьшается.

Конструкция фортепиано показана на рис. 4.3.39 на примере концертного рояля. Она включает в себя: клавишный механизм (1) с клавишами (в данной модели их 88); корпус (2) сложной изогну­той формы; резонансную деку (3), лежащую под струнами и рамой и вклеенную краями в корпус инструмента; на ней находятся мас­сивные бруски изогнутой формы — штеги (За), через которые передается энергия колебаний струн; массивную литую чугунную раму (4), укрепленную на футоре в корпусе инструмента и скреп­ленную в передней части с массивной многослойной доской из прочного вязкого дерева (бука или клена), называемой вирбель-банком (5). В передней части металлической рамы находятся порожки или особые винты с просверленными головками (аграфы), служащие для ограничения длины звучащих струн. В задней час­ти рамы вбиты стальные колышки («задние штифты»), за которые закрепляются струны ушками или петлями.

Рис.4.3.40. Система струн

Основным источником виб­раций служат струны (6), на­тянутые на массивную раму (рис. 4.3.40). В большом кон­цертном рояле используется 240-250 струн (в малых роя­лях и пианино 220-230) дли­ной от примерно 1,5-2 м в ба­совом регистре до 50 мм в верхнем (дискантном) регис­тре. Каждой клавише соответ­ствует разное количество струн (группа струн, соответствующая одной клавише, называется хор): первые 8-10 клавиш используют по одной обвитой струне, следующие 5-7 клавиш — по две обвитых струны, следую­щие 7-10 клавиш — по три обвитых струны, и еще 60-65 кла­виш — по три необвитых струны (эти соотношения могут отличать­ся у разных типов инструментов). Для получения требуемой громкости струны находятся под очень большим натяжением — до 120 кГ; общая сила натяжения всех струн в концертном рояле свы­ше 20 тонн.

Кроме того, в фортепиано используются две или три педали (7), назначение которых будет показано ниже.

Процесс звукоизвлечения заключается в следующем: механи­ческая энергия при ударе пальцами исполнителя по клавише (ме­ханизм генерации) преобразуется с помощью сложной системы рычагов (клавишного механизма) в движение молоточка, который ударяет по струнам (вибраторам), передавая им эту энергию, что приводит к возбуждению в них колебаний; при этом сам он отле­тает назад. Когда пианист освобождает клавишу, клавишный меха­низм опускает на струну демпфер; при этом колебания струны до­статочно быстро затухают. Звук непосредственно от струн слаб и перестает восприниматься слухом на расстоянии 3-5 м от инстру­мента, поэтому в фортепиано используется дека (резонатор).

Колебания струн через подставки (штеги) передаются деке, в которой также возбуждаются колебания. Поскольку дека имеет относительно большую площадь, излучаемый ею звук обеспечива­ет достаточно высокий уровень акустической энергии (пропорцио­нальный площади излучения). Таким образом, дека усиливает звук и модифицирует его спектр за счет своих множественных резонан-сов. Простейшая схема передачи энергии в фортепиано показана на рис. 4.3.41. Реальный механизм звукоизвлечения чрезвычайно сложен и служит предметом многочисленных исследований.

Рис.4.3.41.Упрощенная схема механизма звукоизвлечения

Специфическая особенность системы извлечения звука в фор­тепиано состоит в следующем: перед тем как ударить по струне, молоточек отрывается от разгоняющего механизма и «свободно летит» по инерции последнюю часть пути. Соударение молоточка со струной происходит без непосредственного участия исполните­ля: он запускает механизм, но не управляет им после нажатия кла­виши (он может управлять силой и скоростью удара только в момент соприкосновения с ней) — поэтому тембр звучания ин­струмента в очень большой степени зависит от физико-механиче­ских параметров молоточков, струн, деки, клавишного механизма и других элементов конструкции.

Рассмотрим вклад в общую систему звукоизвлечения основных элементов фортепиано.

Клавишный механизм, полная структура которого показана на рис. 4.3.42, представляет собой систему рычагов: при нажатии клавиши (14) от струны отводится демпфер (1, 2) и с помощью системы рычагов (13, 12, 5, 8, 7) приводится в действие молото­чек (3), который последние 2-3 мм летит в свободном движении, т. к. шпиллер (12) ударяется об ограничитель (11), отсоединяется от репетиционного рычага (5) и выходит из зацепления с барабан­чиком (8). Упрощенная модель этой системы показана на рис. 4.3.43.


Рис. 4.3.42. Общий вид клавишного механизма

Основное назначение клавишного механизма состоит в транс­формации силы, приложенной к клавише F, в скорость молоточка У0 с которой он подлетает к струне. Зависимость скорости подлета молоточка от величины приложенной к клавише силы показана на рис. 4.3.44 [2]. На этом же графике представлено, как при увели­чении силы воздействия на клавишу меняется время Т8, которое клавиша проходит до остановки. Пределы его изменения состав­ляют от 12 мс для сильного удара до 140 мс для слабого. В рас­поряжении исполнителя имеется дополнительная возможность менять значение силы во время нажатия клавиши; при этом время, в течение которого клавиша будет находиться в движении до достижения одной и той же скорости молоточка У0 будет раз­личным. Наращивая силу во время давления на клавишу, можно за более короткое время разогнать молоточек до необходимой ско­рости. Опытные исполнители используют этот прием для акценти­рования какой-либо ноты в аккорде.

Таким образом, клавишный механизм можно рассматривать как «интерфейс», т. е. связующее устройство между пианистом и стру­ной, эффективность использования которого в значительной степени зависит от профессионального уровня исполнителя. При ударе по клавише энергия движения руки музыканта передается клавишному механизму, при этом часть энергии расходуется в эле­ментах этого механизма, поэтому КПД, т. е. отношение полезной энергии, переданной молоточку, к энергии, приложенной к клавише от руки исполнителя, меняется примерно от 4% до 17%. Следует от­метить, что потеря энергии происходит не только в клавишном ме­ханизме. Часть энергии теряется затем на преодоление внутрен­него трения в материале струны и деки, на отток энергии в опорах и т. д., поэтому общий коэсрфициент полезного действия, т. е. от­ношение излученной акустической энергии к затраченной механи­ческой энергии, не превышает для фортепиано 0,6-0,8%.

Эксплуатационные свойства клавишных механизмов фортепиано определяются их статическими и динамическими характеристиками.

Статические характеристики определяются силой статиче­ского сопротивления (т. е. усилием, необходимым для полного по­гружения клавиши): чем она больше, тем сложнее дозировать удар при игре на тихих уровнях. Эта сила зависит от трения в шарни­рах, жесткости пружинок, упругости прокладок в клавишном меха­низме и т. д., у лучших инструментов она составляет 0,5-0,6 Н, у средних — 0,75-0,85 Н.

Под динамическими характеристиками понимается: во-пер­вых, зависимость скорости движения молоточка в момент, пред­шествующий удару по струне, от силы воздействия на клавишу; во-вторых, максимально возможное число ударов в единицу вре­мени, при котором клавишный механизм одинаково срабатывает. Последнее свойство характеризуется параметром, который назы­вается «репетиция» и определяется как максимально возможное число ударов молоточка по одной и той же струне в секунду. Это свойство определяется скоростью, с которой элементы клавишно­го механизма возвращаются в исходное состояние, оно зависит от их массы, гибкости, силы удара по клавише и т. д. В промыш­ленных инструментах «репетиция» составляет от 8 до 15 ударов в секунду.

Таким образом, время срабатывания клавишного механизма должно быть очень коротким. Например, в одном из эксперимен­тов было установлено, что при исполнении короткой ноты з1асса1о процесс во времени происходил следующим образом: при общей длительности ноты ~ 100 мс время контакта молоточка со струной составляло -1-2 мс; этому предшествовал подъем демп­фера со струны за 15 мс до контакта и освобождение молоточка для свободного полета за 1 мс до касания со струной. После пре­кращения контакта, во время которого и происходила передача ме­ханической энергии от молоточка к струне, молоточек возвращал­ся в исходное состояние. Примерно через 80 мс после контакта демпфер опускался на струну, после чего колебания струны пре­кращались и механизм был готов к повторению.

Интересно отметить, что между моментом касания молоточ­ка со струной tтс и моментом t k, когда клавиша останавливается, существует неоднозначная связь, которая зависит от общего дина­мического уровня: при исполнении на уровне тегго mezzo forte (т. е. средней громкости) tтс = t k т. е. молоточек ударяет струну (начи­нается звучание тона) примерно в тот же момент, когда клавиша доходит до дна и останавливается. При исполнении на очень гром­ких уровнях (ff) клавиша останавливается раньше, чем молоточек ударяет по струне; при тихих уровнях (рр) клавиша отстает от вре­мени удара молоточка. Для контроля этих соотношений должна происходить предварительная регулировка клавишного механизма; обычно изначально устанавливается расстояние между молоточ­ком и струной примерно 45-47 мм.

Следует отметить, что поскольку основные элементы клавишно­го механизма сделаны из древесины и войлока, то его свойства существенно зависят от изменения влажности и температуры.

Кроме того, при работе клавишного механизма создается неко­торый шум; он влияет на тембр инструмента и придает ему осо­бый колорит (что играет определенную роль при идентификации инструмента).

Молоточек является одной из основных действующих частей клавишного механизма. Форма, структура и физические особенно­сти головки молоточка оказывают большое влияние на громкость и тембр получаемого звука.

В современных фортепиано применяются молоточки, деревянная головка которых (керн) обтянута прессованным войлоком высокой степени жесткости (так называемый «молоточковый фильц» — рис. 4.3.45).

Акустические свойства молоточка определяются формой его ударной части, массой и жесткостью молоточковой головки:

— под ударной частью условно понимается область по пери­метру от центра шириной 10-15 мм в басовом и 3-5 мм в дискан­товом регистре инструмента. По мере повышения звука радиус полукруглой части головки (а, следовательно, и ширина ударной части) прогрессивно уменьшается. Из двух возможных конструк­ций, представленных на рис. 4.3.45, вторая геометрическая фор­ма позволяет получить меньший радиус ударной части при сохра­нении массы молоточка, а чем меньше радиус ударной части (т. е. чем меньше площадь соприкосновения молоточка со струной), тем острее получается удар по струне и тем более ярким становится звук;

масса головки молоточков в роялях меняется примерно от 10 г в басовом до 3,8 г в дискантовом регистре. С точки зрения по­вышения КПД клавишного механизма (следовательно, и увели­чения передачи энергии от клавиши к струне) массу молоточка (М ) полезно увеличивать по сравнению с массой остального

механизма (М7), поскольку КПД пропорцио­нален отношению этих масс.

Однако с ростом массы молоточка рас­тет время соприкосновения его со струной; кроме того, увеличиваются силы, действую­щие на рычаги клавишного механизма, что требует соответствующего увеличения его жесткости, а это в свою очередь влияет

Рис. 4.3.45. Форма молоточков

на скорость молоточка при подлете к струне. Для повышения эффек­тивности необходимо также увеличивать разницу в скорости между подлетом молоточка к струне (У0) и его отлетом (У k, т. к. КПД про­порционален отношению квадратов этих скоростей.

Таким образом, с точки зрения повышения эффективности нуж­но найти компромисс между двумя противоречивыми требования­ми: увеличением массы молоточка по сравнению с массой клавиш­ного механизма и обеспечением его максимальной скорости при подлете к струне. Как показали измерения в концертных роялях, при сильных ударах (f) скорость молоточка У0 достигает 5 м/с (18 км/час). Для обеспечения такой скорости и используются моло­точки с указанной выше массой;

жесткость — важнейший параметр, влияющий на акусти­ческие характеристики; малая жесткость молоточка делает звук фортепиано глухим, слабым и бедным высокими обертонами; завышение жесткости делает звук слишком резким, металличе­ским. Пример изменения спектра для тона С4 с молоточками раз­ных жесткостей показан на рис. 4.3.46. Жесткость молоточка зави­сит от толщины и плотности войлока, его модуля упругости, коэффициента сжатия, однородности структуры и др., а также формы ударной части. Толщина и объемная плотность войлока на головках молоточков плавно изменяются от басовой части (16-30 мм, 0,4-0,5 г/см3) к дискантовой (4-10 мм, 0,52-0,7 г/см3). Следует отметить также, что жесткость молоточковой головки не­линейна, т. е. деформация сжатия головки не пропорциональна ве­личине приложенной силы. Это имеет большое значение для обес­печения качества звучания фортепиано (подробнее об этом будет сказано дальше).

Процесс соударения молоточка со струной определяется ме­стом удара, скоростью молоточка при подлете к струне, временем соприкосновения, физико-механическими параметрами струны и молоточка и т. д.

Рис. 4.3.46. Спектр звука С4 с молоточками разной жесткости


Место удара молоточка по струне выбирается в определенной точке ее длины ближе к передней опоре. Выбор места удара варьи­руется в зависимости от номера хора. По конструктивным сообра­жениям линия удара для всех струн делается прямой, а линии опор струн имеют изогнутую форму ( рис. 4.3.39). Отношение рабо­чей длины струны L к расстоянию d от точки удара молотка до бли­жайшей опоры называется «отношением линии удара»: k = L/d.

Выбор расположения места удара определяется требования­ми к спектральному составу излучаемого звука. Как было показа­но выше, спектральный состав импульса, распростра­няющегося по струне, будет зависеть от места удара таким образом, что при ударе в том месте, где находится узловая точ­ка данной гармоники, она возбуждаться не будет, т. е. при k = n, где n = 1, 2, 3... в спектре будут отсутствовать соответствующие гармоники с номером n . Обычно для басового регистра выби­рается k: ~ 7-9. Для среднего регистра (примерно до 60-го хора) линию удара размещают на расстоянии 1/9-1/10 длины рабочей части струны от опоры, т. е. k: ~ 9-10. В крайних дискантных диа­пазонах место удара выбирается из условия получения струной максимальной энергии колебаний, для чего линия удара приближа­ется как можно ближе к опоре, при этом k ~ 18-24. Еще ближе к опоре сдвигать место удара нельзя, т. к. увеличивается уровень шумового призвука за счет отклика опорных конструкций.

Время удара. Молоточек при подлете к струне освобождается от разгоняющего его механизма, и путь 2-3 мм перед контактом со струной проходит «в свободном полете». Хотя, как считалось ранее, в этот период исполнитель уже никак не может влиять на характер взаимодействия молоточка и струны, исследования последних лет показали [58], что характер изменения скорости и ускорения моло­точка при подлете его к струне имеет разный вид в зависимости от способа касания клавиши (молоточек как бы хранит «память» об этом). При жестком ударе отчетливо видны два компонента движе­ния молоточка: медленный с частотой 50 Гц и быстрый с частотой~ 400 Гц. В то же время при мягком способе удара по клавише видна только одна медленная составляющая движения. Эти составляющие соответствуют возбуждению двух разных резонансов молоточка (рис. 4.3.47). Как видно из рисунка, на втором резонансе стержень молоточка изгибается, а головка молоточка приобретает дополни­тельные движения вдоль струны. Таким образом, некоторое косвенное влияние на процесс взаимодействия молоточка со струной у исполнителя сохраняется.

Рис. 4.3.47. Формы колебаний молоточка на первом и втором резонансах

Изменение формы импульса силы (т. е. зависимости силы от времени), возникающее при воздействии моло­точка на струну, не происходит мгно­венно, а продолжается некоторое вре­мя, в течение которого сила нарастает до максимального значения, а затем постепенно спадает. Форма им­пульса при таком взаимодействии за­висит от упругих параметров молоточ­ка и струны и от места их соударения. Пример зависимости формы импульса силы от места соударения, т. е. вели­чины 1/k, показан на рис. 4.3.48.

Рис. 4.3.48. Изменение формы импульса силы от величины отношения 1/к

Как видно из него, форма импульса силы имеет сложный несимметричный характер. Это объясняется такими причинами, как нелинейная жесткость молоточка, влияние отраженных волн на струне и др.

Нелинейная жесткость обусловлена тем, что в момент удара по струне войлок верхушки головки молотка сжимается и дефор­мируется, так что фактически по струне ударяет некоторая пло­щадка, длина которой примерно пропорциональна радиусу ударной части головки. Кроме того, деформация происходит и в попереч­ном направлении, причем войлок частично облегает нижнюю часть окружности струны в виде желобка. Двигаясь по инерции вперед, головка молоточка некоторое время остается в тесном соприкос­новении со струной, отклоняя ее из положения равновесия. Связь деформации молоточка х и силы взаимодействия его со струной Р имеет нелинейный характер: F = Е х2, где F — сила взаимодей­ствия, Е — усредненная жесткость молоточка, х — величина сжа­тия войлока, р — показатель нелинейности, который, как следует из многочисленных экспериментов, изменяется в пределах от 2,2 до 3,5 (для новых молоточков от 1,5 до 2,8). В динамическом ре­жиме эта связь носит гистерезисный характер, т. е. величины Е и р имеют разные значения при сжатии и освобождении слоя вой­лока. Эта нелинейность влияет на асимметричности импульса силы, что приводит к появле­нию дополнительных спек­тральных составляющих и, со­ответственно, к изменению тембра излучаемого звука. Величина этой нелинейности возрастает с переходом к высоким регистрам, что

Рис. 4.3.49. Зависимость времени соприкосновения от номера клавиши

оказывает дополнительное влияние на характер частотной зависи­мости времени соприкосновения молоточка и струны. Кроме того, увеличение жесткости струн также приводит к уменьшению дли­тельности их контакта с молоточком при ударе. Экспериментальная зависимость времени соприкосновения молоточка от номера хора (клавиши) для современного рояля показана на рис. 4.3.49.

Принципиально важным свойством процесса взаимодействия молоточка и струны является зависимость времени их соприкос­новения не только от частоты, но и от силы удара по клави­ше (например, при силе удара 2 Н время соприкосновения равно 9,5 мс; при силе ЮН время 4 мс для басовых струн).

Внешние слои войлока более мягкие, поэтому при слабом уда­ре (при уровнях рр) длительность соприкосновения со струной больше и молоточек действует как низкочастотный фильтр, подав­ляя высокие обертоны. На громких уровнях (ff) струна соприкаса­ется с более жесткими внутренними слоями молоточка, время со­прикосновения становится короче, в спектре сохраняется больше высоких обертонов и звук воспринимается как более яркий.

Увеличение длительности соприкосновения молоточка со стру­ной при изменении силы удара приводит к тому, что яркость зву­чания, в значительной степени определяемая его спектральным составом, зависит от уровня громкости, на котором исполняется данное музыкальное произведение: при уровне ff звучание будет значительно ярче, чем при исполнении на уровне рр. Поскольку у каждого исполнителя сила удара разная и понимание уровней ff и рр также разное (см. гл. 3), то и тембр одного и того же произ­ведения будет отличаться у разных музыкантов.

Кроме того, уровень громкости при исполнении музыкального произведения очень существенно влияет на качество звукозаписи: если звук записывается микрофоном на громких уровнях ff то в спектре сохраняется большое количество обертонов, т. е. полу­чается более насыщенное, яркое звучание (что сохраняется даже при последующих прослушиваниях на более тихих уровнях); если запись была произведена на тихих уровнях рр, то тембр будет беднее, независимо от того, на каких уровнях будет произведено последующее прослушивание.

Время нарастания силы взаимодействия молоточка и струны также зависит от силы удара (рис. 4.3.50): при слабом ударе сила взаимодействия нарастает сравнительно медленно, при сильном — процесс нарастания более крутой и короткий, что также приводит к изменению тембра звучания от более мягкого к более жесткому.

Взаимодействие молоточка и бегущих волн на струне. По струне в обе стороны от места удара распространяется бегущая волна, которая частично отражается обратно от опоры. При интер­ференции прямых и обратных волн общая форма колебания струны усложняется. Если молоточек к моменту воз­врата отраженной волны ус­певает отойти от струны, то импульс силы имеет глад­кий спад. Если к моменту возврата отраженной волны от ближайшей опоры моло­точек не успевает отойти от струны, то волна, проходя

Время (одно деление — 0,2 мс)

1 — слабый удар; 2 — сильный удар

Рис. 4.3.50. Зависимость времени нарастания от силы удара

под ним, вновь вступает во взаимодействие с молоточ­ком и появляется новый пик в импульсе силы (рис. 4.3.48). Особенно сильно это взаимодействие проявляется в среднем регистре (30-60-й хоры).

Таким образом, особенности механизмов взаимодействия моло­точка и струны в фортепиано приводят к тому, что время их сопри­косновения и форма импульса силы, воздействующей на струну, существенно зависят от массы и нелинейной жесткости молоточ­ка, жесткости струны, места соприкосновения и силы удара по кла­више. Следовательно, временная структура и спектральный состав излучаемого звука от инструмента в целом также зависят от этих параметров.

Интонировка — специальная операция, которой подвергаются молоточки в готовом инструменте с целью выравнивания резких тембровых переходов между сосед­ними звуками и регистрами (за счет переходов от обвитых к необвитым струнам, от двухструнных к трех­струнным хорам, за счет не-однородностей мензуры струн и др.). Это достигается регулировкой жесткости ударной части молоточка: на тех молоточках, которые дают слишком резкие и громкие звуки, производится накалывание войлока специальными интонировочными иглами, что уменьшает его жест­кость; при недостаточной яркости звука, наоборот, производится увеличение жесткости за счет подпрессовывания войлока на ударной части с помощью специальных металлических утюжков или сошлифовывания рыхлого поверхно­стного слоя войлока. Полученные результаты проверяются на слух по качеству (тембру) и ровности силы звука. Интонировка — очень сложная и ответственная операция, которая в значитель­ной степени определяет окончательное качество звучания ин­струмента.

Процесс старения (износа): с течением времени верхушки го­ловок молотков от бесчисленных ударов по струнам подвергаются поверхностному уплотнению, износу и деформации (на них оста­ются желобки от струн). Вследствие этого охват нижней части струн постепенно увеличивается, что влечет за собой увеличение времени соприкосновения молоточка со струной и большее демп­фирование высших гармоник (тембр становится более глухим и тусклым). Кроме того, поверхностное уплотнение войлока увели­чивает слышимость стука в момент удара. Все эти факторы со временем сильно изменяют и ухудшают тембр фортепиано.

По мере увеличения высоты звука, т. е. при переходе в дискан­товый регистр, возрастает количество и мощность шумовых при­звуков, создаваемых при движении клавишного механизма и мо­лоточка, при взаимодействии струн с опорами и др. Все эти призвуки и шумы фо… Продолжение »

Поиск
Календарь
«  Октябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031
Copyright MyCorp © 2017
Создать бесплатный сайт с uCoz