Ирина АПДОШИНА

Рой ПРИТТС

МУЗЬШАЛЬНАЯ

АКУСТРШ

АУЧЕБНИК

ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ

Глава 4. Акустика музыкальных

ИНСТРУМЕНТОВ.

АКУСТИКА РЕЧИ И ПЕНИЯ

Как уже было показано в главе 1, одной из основных задач

музыкальной акустики является изучение процессов создания

звуков музыки и речи. На протяжении веков источником таких зву-

ков служили музыкальные инструменты и голос. В XX веке появи-

лись и начали очень активно развиваться новые электронные

источники музыкальных и речевых звуков, в том числе электро-

музыкальные инструменты, электроакустическая звуковоспроиз-

водящая аппаратура, электронные устройства (синтезаторы,

сэмплеры, секвенсоры и др.); о них будет рассказано в главах

6 и 7. Данная глава посвящена акустике натуральных источников

звука, т. е. музыкальных инструментов и голоса.

Акустика музыкальных инструментов имеет очень длинную

историю (см. гл. 1), однако в настоящее время она переживает

особый этап. Развитие компьютерных технологий позволило перей-

ти к новому методу синтеза музыкальных звуков, а именно к тех-

нологии создания компьютерных физических моделей музыкаль-

ных инструментов. Создание таких моделей заставило применить

все современные достижения в теории колебаний, лазерной интер-

ферометрии и др. к анализу процессов работы музыкальных ин-

струментов и разработке их адекватных математических описаний.

К настоящему времени созданы компьютерные модели таких ин-

струментов как флейта, литавры, тромбон, труба и др., продолжа-

ются разработки алгоритмов для реализации физических моделей

фортепиано, органа и др.

Разработка алгоритмов компьютерного распознавания тембров

музыкальных инструментов, являющаяся предметом многочислен-

ных современных исследований, позволила более глубоко изучить

процессы звукоизвлечения в них и дала возможность значительно

продвинуться в понимании таких физических механизмов как про-

цессы колебания и излучения основных элементов в музыкальных

инструментах (дек, струн, мембран, резонаторов и др.) и в голосо-

вом аппарате [1].

Акустика музыкальных инструментов. Акустика речи и пения

201

Описание таких механизмов требует привлечения современного

математического аппарата, однако, поскольку данный учебник ори-

ентирован в основном на гуманитарные специальности (как было

указано во введении), в данной главе мы ограничимся только

общим описанием физических процессов, происходящих в музы-

кальных инструментах и голосовом аппарате, и их акустических

характеристик. Информацию по созданию математических и физи-

ческих моделей музыкальных инструментов и голосового тракта

можно найти в специальной литературе (журналы JAES, JASA1

AES Convention Papers и др.) [1-4].

4.1. СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ МУЗЫКАЛЬНЫХ

ИНСТРУМЕНТОВ

Классический музыкальный инструмент можно рассматривать

как «механо-акустический преобразователь, в котором под дей-

ствием 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) музыкаль-

ных звуков». Иногда используется другое понятие: «Музыкальный

инструмент — устройство (прибор) для перевода исполнителем

символических знаков (нот) в соответствующие музыкальные зву-

ки» [4-11].

Состав музыкального инструмента включает в себя следующие

основные элементы (хотя среди огромного многообразия музы-

кальных инструментов эти элементы не всегда могут быть четко

выделены):

— генератор (возбудитель колебаний) — система для переда-

чи энергии звучащему телу и возбуждения в нем колебаний. Уст-

ройство и форма генераторов видоизменяются в зависимости от

природы звучащего тела, иногда используются довольно сложные

механизмы (клавишный механизм и молоток рояля, воздуходув-

ный механизм в органе, дыхательный аппарат человека и др.);

— вибратор (звучащее тело) — основная часть инструмента,

в которой возбуждаются колебания. В некоторых инструментах

излучение звука происходит непосредственно от вибратора (напри-

мер, мембрана барабана, пластинки ксилофона, оболочка колоко-

ла и др.), в других с помощью дополнительных устройств-резона-

торов (например, у скрипки, рояля, арфы и т. д.);

— резонатор (усилитель) — устройство, предназначенное для

усиления звука и используемое в тех случаях, когда отдача энер-

гии непосредственно от вибратора в воздушную среду слишком

мала. В большинстве случаев это происходит, когда вибратор име-

ет маленькую поверхность (площадь или объем), поэтому не может

202