Глава 4

ДБ

составляет на низких частотах 10-

50 с, на высоких — 2-5 с [2].

> с

20

Причем интересно отметить, что

процесс затухания звуковых коле-

баний имеет две стадии: сначала

быстрый спад, затем более мед-

ленный (рис. 4.3.57). Это происхо-

дит потому, что в начальный мо-

мент в струне при ударе молоточка

возбуждаются только поперечные

Рис. 4.3.57. Две стадии процесса колебания, затем из-за появления

спада колебаний для звуков рояля круТЯЩИХ MOMeHTOB В ОПОраХ ПОЯВ-

сти, параллельной деке (меняется поляризация), а поскольку со-

противление деки в параллельном направлении значительно

выше, чем в перпендикулярном, то эти колебания плохо передают-

ся и медленно затухают.

Существует и другая причина наличия двух стадий переход-

ного процесса в фортепиано: как уже было сказано выше, боль-

шинство клавиш связаны с двумя или тремя струнами; когда мо-

лоточек ударяет, например, по трем струнам, то в начальный

момент они все колеблются в фазе и передают энергию через

штег с максимальной скоростью, но со временем из-за малых

разностей в частотах настройки струн, небольших различий в их

жесткости и по другим причинам происходит рассогласование их

по фазе и скорость передачи энергии деке уменьшается. Таким

образом, регулируя степень настройки в унисон струн хора, мож-

но несколько менять время переходных процессов в них и, соот-

ветственно, тембр звучания. Чем ближе настроены струны, тем

больше время переходных процессов; однако если эта расстрой-

ка достаточно велика, то отчетливо прослушиваются биения, по-

этому обычно она не превышает 1-2 цента [63]. При использова-

нии левой педали (una corda) неударные струны также стартуют

не в фазе с ударными и энергия медленнее передается через

подставку деке [12, 58, 59]. Такое изменение амплитудных и фа-

зовых соотношений в процессе передачи колебаний деке придает

фортепианным звукам «живость», что также служит их отличием

от синтезированного звука.

Педали и демпферы. Демпферы имеют форму деревянных

брусочков, оклеенных войлоком, которые лежат на струнах. При

нажатии клавиши в момент, предшествующий удару, подушечка

демпфера отходит от струны, давая ей возможность колебаться.

При возвращении клавиши подушечка прижимается к струне

и быстро прекращает колебания. Демпферами обычно снабжены

только струны нижних октав фортепиано, звуки верхних октав

ляются колебания струн в плоско-

Акустика музыкальных инструментов. Акустика речи и пения

339

из-за малой длины струн, быстро затухают, что не требует допол-

нительного демпфирования.

Правая педаль приподнимает сразу все демпферы, освобождая

струны фортепиано. При этом удар по какой-либо одной струне

приводит в колебания соседние струны, резонансы которых совпа-

дают с обертонами звучащей струны, что обогащает тембр и де-

лает его более певучим.

Левая педаль (una corda) сдвигает клавиатурную раму вправо,

так что молоточки начинают ударять не по всем струнам хора

(вместо трех по двум, вместо двух по одной; на басовые одиноч-

ные струны она не действует), происходит уменьшение силы зву-

ка и изменение тембра за счет неударяемой струны хора, которая

начинает колебаться несколько иначе, чем при обычном ударе.

В вертикальных пианино и некоторых роялях левая педаль сдви-

гает молоточки ближе к струнам до нажатия клавиши, уменьшая

путь их разгона и, соответственно, их ударную силу; звук при этом

получается более тихим.

В некоторых больших роялях есть третья «задерживающая» пе-

даль (sostenuto). Она позволяет задерживать отдельные демпфе-

ры (клавиши которых уже были нажаты до ее использования) под-

нятыми; в то же время она не оказывает влияния на демпферы

других клавиш. В некоторых инструментах центральная педаль —

это басовая педаль, которая держит поднятыми демпферы толь-

ко на басовых струнах. Умелое использование педалей позволяет

создавать разнообразие тембровых и динамических оттенков.

Таким образом, общие процессы звукообразования в системе

клавишный механизм — молоточек — струна — дека носят чрез-

вычайно сложный характер. В настоящее время активно разра-

батываются компьютерные физические модели механизмов звуко-

образования в фортепиано, что позволяет надеяться на получение

новых результатов в исследовании этих процессов [64, 65].

АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Частотный диапазон основных тонов фортепиано изменяется

от самого низкого тона 27,5 Гц (АО) до самого высокого 4186 Гц

(С8). В низких регистрах общий диапазон с учетом обертонов до-

стигает 3 кГц, в верхних регистрах до 10 кГц и выше.

Спектральный состав звука существенно различается в разных

диапазонах: если в нижних регистрах (ниже 100-250 Гц) в спект-

ре содержится много обертонов (рис. 4.3.58 ), при этом амплиту-

да фундаментальной (основной) частоты ниже, чем амплитуды

первых обертонов, то при переходе к более высоким регистрам

количество слышимых обертонов в спектре звука уменьшается,

амплитуда основной частоты начинает доминировать и тембр су-

щественно изменяется.

Формантные области в спектре нечетко выражены и находятся

в области 500-2000 Гц [13, 58-65]. В спектре имеются шумовые

340