Акустика ударных инструментов: литавры, большой барабан, малый барабан, тарелки, треугольник, кастаньеты, колокола, ксилофон, вибрафон, ударная установка.

Ударные музыкальные инструменты — группа музыкальных инструментов, объединяемых по способу звукоизвлечения — удару. Источником звука служат твёрдый корпус, мембрана, струна. Самое многочисленное семейство среди всех музыкальных инструментов.

Ударные подразделяются на 3 основных вида.

1. С неопределённой высотой звучания:

Инструменты с мембраной : барабаны, бубны и пр.

Самозвучащие инструменты: треугольники, тарелки и гонги, кастаньеты, различные бубенцы, шейкеры и мараки, деревянные коробочки, бар чаймс и т. д.

2. С определённой высотой звучания:

Инструменты настроенные на ноты. В том числе колокола, литавры, некоторые разновидности ковбеллов, вудблоков и темплеблоков и др.

3. Клавишные ударные инструменты:

Ксилофон, вибрафон, маримба, колокольчики и другие подобные инструменты предназначенные для исполнения отдельных нот и различных мелодий.

"Рабочий" барабан представляет из себя обод, сделанный обычно из высококачественной фанеры, на который с двух сторон (реже с одной) с помощью специальной фурнитуры и крепежа натянут пластик. Как правило, с тыльной стороны барабана прикреплены пружины, которые и придают рабочему барабану нужный характерный звук. Общий тон звука зависит от степени натяжения верхнего и нижнего пластиков, а так же от натяжения пружин. Пружины, которые в обычном состоянии, плотно прижаты к нижнему ободу имеют оригинальный механизм, позволяющий ослаблять их натяжение, а так же отводить пружины от нижнего пластика. Звук барабана при этом меняется со звонкого, дребезжащего на более глухой, но тем не менее с ярко выраженной атакой. В некоторых композициях металлических групп, например Metallica, можно услышать звук такого "безпружинного" барабана. Для решения специальных музыкальных задач, а так же для игры определенной музыкальной направленности корпус барабана может быть выполнен из других материалов. Например, быть металлическим или из полимеров.

"Пластик" может быть изготовлен из кожи, из синтетических материалов, из полимерной сетки. Иногда делают двойной или даже тройной пластик, между слоями которого заливают глицерин или другую жидкую субстанцию. Это делается для получения более тугого и "прошивающего" звука.

В последнее время, с приходом новых технологий, в изготовлении барабанов чаще стал использоваться карбон, нейлон, а так же различные, например тефлоновые, покрытия. Ударные установки и барабаны на каждом этапе производства проходят строгий контроль. Гамма и ассортимент ударных установок DW Drums и Pacific подобран таким образом, что бы удовлетворить не только профессиональные запросы барабанщиков, но и позволить малобюджетным группам вкусить настоящее качество и настоящий звук ударной установки мирового уровня. Выбрав продукцию DW Drums и Pacific Drums вы выбираете не только ударную установку или барабан, но и счастливый билет в мир настоящего искусства.

В стандартную ударную установку входят тарелки крэш (crash), райд (ride), хай-хэт (hi-hat), высокий том-том (high tom-tom), низкий том-том(middle tom-tom), малый барабан (snare drum), напольный том-том (floor tom-tom) и бас-барабан (bass drum). Тарелки ставятся на специальные стойки и по высоте ставятся на уровень, чуть выше том-томов(крэш и райд). Тарелки хай-хэт(hi-hat) представляют собой две одинаковые на взгляд, но разные по высоте звучания тарелки («top» и «bottom»), которые ставятся на одну стойку с педалькой, связаной со стержнем. Первая тарелка надевается на стержень вниз куполом, а вторая наоборот и крепится к стержню зажимом. При нажатии на педаль тарелки соприкасаются краями по периметру края и издают характерный звук. К бас-барабану крепится педаль с колотушкой, удар производится при нажатии ногой. В тяжелой музыке (метал, хард-рок и т. д.) часто используется два бас-барабана или двойную педаль(кардан) — две педали, соединенные карданным валом так, что обе колотушки бьют в один бас-барабан. Также барабанщики используют дополнительные тарелки (сплэш(splash), чайны(сhina) и т. д.) и том-томы или малые барабаны. Иногда используются также два хай-хэта.

Перкуссия — ряд ударных музыкальных инструментов, не входящих в состав ударной установки. К ним относятся тамбурин (как вариант — бубен), маракас, ковбелл, колокольчики, конги, бонги, треугольник, трещотка, деревянная коробочка, кастаньеты и десятки других этнических ударных инструментов. Употребляются, в разном наборе, во всех видах музыкальных оркестров и ансамблей. Существуют также и группы (Малайзия, Африка, Индия, Южная Америка, Северные народности), состоящие из исполнителей, играющих только на перкашн-инструментах. Такие группы, как правило, исполняют ритуальную музыку и сопровождают обрядовые праздники. Распространены в основном в племенах и других малых образованиях аборигенов, носителей языческих форм религий. Также выступают на большой сцене, как ритмическое сопровождение экзотических вокально-танцевальных групп.

Акустика духовых инструментов. Особенности звукоизвлечения, деление на две подгруппы: деревянные, медные. Семейство флейт, гобой, семейство кларнетов, фагот, контрафагот. Валторна, труба, тромбон, туба.

Духовые инструменты

В духовых инструментах звукообразующим элементом является объем воздуха, заключенного в трубе и совершающего колебания под воздействием воздушной струи, вдуваемой через отверстие. Усиление потока вдуваемого воздуха (передувание) вызывает повышение частоты колебаний. Изменить частоту сигнала можно еще путем изменения мензуры — отношения диаметра трубы к ее длине. У флейты это достигается изменением ее эффективной длины путем открытия и закрытия боковых отверстий, у органа же — сменой труб, различающихся по длине или диаметру. По способу возбуждения духовые инструменты делят на три группы.

лабиальные (губные)

Дулъцевые (лабиальные), в которых возбуждение звуковых колебаний происходит при ударе вдуваемого потока воздуха о края отверстия, имеющегося в трубе (флейты, органные трубы). Это - флейты продольные и поперечные.

Дульцевые инструменты. Флейты и некоторые из труб органа относятся к группе открытых труб этого типа. Их основной тон будет в два раза (на октаву) выше, чем у закрытых труб такой же длины, а возникающие обертоны будут как четными, так и нечетными. Уровни наименьших и наибольших сигналов большой флейты на средних частотах составляют соответственно 50 дБ (рр) и 85 дБ (ff). Следовательно, в этой области частот динамический диапазон флейты равен 35 дБ, а амплитуда звукового давления изменяется в 50 раз. На низких и высоких частотах вследствие повышения наименьшего уровня диапазон суживается до 20 дБ. У флейты-пикколо по этой же причине диапазон на высоких частотах уменьшается до 15 дБ. Более широкий динамический диапазон, равный 35 дБ, характерен для органа.

Основные тоны звукоряда большой флейты лежат в пределах 286-1200 Гц, а флейты-пикколо — в пределах 576-2500 Гц. Огибающие спектров ряда основных звуков этих инструментов, показывают малое содержание в них гармонических составляющих, вместе с которыми диапазоны расширяются соответственно, до частот 9000 и 12 000 Гц. Низкочастотные трубы органа, имеющие по сравнению с флейтой большую длину и мензуру (порядка 0,1), создают звучания очень низкой частоты, начиная с 16 Гц. Спектр их не очень богат, однако, управляя регистрами, его можно изменять. Верхняя граница диапазона — 16 000 Гц. Процесс нарастания низко- и среднечастотных сигналов, создаваемых флейтой, занимает около 50 мс, и, так как запас воздуха в легких исполнителя мал, длительность нарастания сказывается на длительности следующего за ним стационарного сигнала. Большой запас воздуха, подаваемого к трубам органа, позволяет извлекать из него звуки очень большой длительности. Это придает его звучанию исключительную певучесть. Так как трубы у органа много больше, чем у флейты, процесс нарастания сигнала в них протекает медленнее и занимает время до 300 мс.

Замедленный темп нарастания сигнала украшает звучание органа, а подключение к трубам различных резонансных систем еще и разнообразит этот процесс как по амплитудам сигнала, так и по времени, возникновения его частотных составляющих. В этом легко убедиться при сравнении групп кривых 1, 2, 3, 4 и 1а, 2а, За, 4а (2), каждая из которых построена для случая использования одного из резонаторов (тонального или регистрового). Кроме того, переходные процессы органа, складываясь с реверберационным процессом зала, придают звучанию инструмента особую выразительность. Это объясняет, почему для хорошего звучания органа необходимо помещение со значительным временем реверберации.

Амбушюрные

Амбушюром называется мундштук указанных типов инструментов. Язычковые с амбушюром, это инструменты, в которых роль пластинок выполняют губы исполнителя, прижатые к мундштуку. Как известно, в трубе при передувании возникает ряд стоячих волн с пучностями колебательной скорости в ее начале. Если труба закрытая, то в конце всегда будут узлы колебательной скорости, если открытая, то пучности. Это возможно только когда на длине трубы l укладывается соответственно нечетное или четное число четвертей длины волны λn , т.е. при Это - трубы, валторны, тубы.

Язычковые инструменты с амбушюром. Эта группа инструментов отличается большой массой и гибкостью «язычков», роль которых выполняют губы музыканта, малой мензурой и, главное, наличием небольшого резонатора. Таким резонатором является амбушюр (мундштук). Чашкообразный мундштук, применяемый при игре на трубе и тромбоне, подчеркивает высокочастотные составляющие, а воронкообразный, как у валторны, ослабляет их.

Применение дополнительных резонаторов (сурдин) еще больше изменяет спектр, внося новые форманты. Уровни интенсивности трубы на низких частотах изменяются от 53 дБ до 88 дБ. На высоких частотах изменения меньше, и динамический диапазон сокращается с 35 дБ до 15 дБ. У валторны динамический диапазон больше. Для низкочастотных сигналов он равен 40 дБ, а для высокочастотных — 20 дБ. Для тромбона возможно изменение амплитуды звукового давления в 60 раз, что отвечает динамическому диапазону в 36 дБ. Самый большой динамический диапазон, около 42 дБ, характерен для трубы, и, так как ее спектр заметно смещен в низкочастотную область, этот диапазон мало зависит от частоты. У трубы, как и у любого другого открытого инструмента, изменение эффективной длины и скорости воздушного потока приводит к созданию ряда основных тонов. У обычной трубы эти сигналы лежат в границах 230-1180 Гц. Наличие в ее спектре 25 гармонических составляющих расширяет частотный диапазон ло 9000 Гц.

Валторна позволяет извлекать основные тоны, частоты которых лежат в пределах 55-700 Гц. Около десяти её обертонов располагаются вблизи частоты 800 Гц. Такая бедность высокочастотных составляющих связана с конусообразной формой мундштука.

Правда, частотный спектр валторны сильно зависит от уровня сигнала. Когда уровень мал (рр), спектр получается редким и заканчивается у частоты 2000 Гц. При среднем уровне (mf) диапазон расширяется до 4000-5000 Гц, а при наибольшем (ff) - до 7000 Гц.

Основные тоны тромбона лежат в пределах между частотами 50 и 580 Гц. Он имеет много обертонов (до 40), первые 20 из которых очень велики по амплитуде. Его частотный диапазон вместе с обертонами занимает область 50-8000 Гц. Спектр трубы много беднее. Ряд ее основных тонов начинается частотой 33 Гц и кончается — 320 Гц, а 124-15 обертонов размещаются в области до 4000 Гц, причем нечетные составляющие выражены более ярко, чем четные. Время жесткой атаки для трубы равно примерно 10-20 мс. Как можно заметить, (в сравнении со скрипкой), возникновение гармоник у трубы происходит не с опережением основного тона, а вслед за ним. Длительность процесса нарастания для всех гармоник одинакова, кроме третьей, для которой она в 2—3 раза больше. Для валторны процесс нарастания при мягкой атаке занимает 50 мс, что снижает ритмическую четкость звучания этого инструмента. Переходные процессы для тромбона и трубы очень похожи, но время нарастания сигнала у тромбона несколько больше и составляет 20 мс.

Голосовой аппарат человека в режиме пения во многом сходен с музыкальными духовыми инструментами. В нем подача воздуха осуществляется так же, как у органа, а способ возбуждения колебаний такой же, как у язычковых инструментов с амбушюром. Управление интенсивностью и частотой, сигнала происходит также путем изменения ряда физических параметров, осуществляемого под психофизиологическим воздействием.

Язычковые (тростевые), звук в которых возбуждается благодаря периодическому колебанию одной-двух пластинок, перекрывающих отверстие для вдувания воздуха (гобой, саксофоны, кларнеты, фаготы.).

Язычковые инструменты. К ним относятся одноязычковые (кларнет и саксофон) и двухъязычковые (гобой, фагот и некоторые другие).

Струя воздуха вызывает колебания маленькой пластинки из тростника или металла, распадаются на три вида: одинарные бьющие язычки (трости), как в кларнете или саксофоне, где трость располагается внутри мундштука;

двойные бьющие язычки в гобое (Bach - Oboe Concerto.mp3) и фаготе, где насаженные на узкую металлическую трубку язычки, вибрируя, ударяются друг о друга;

свободно проскакивающие язычки, как в китайском шэне или фисгармонии, где одинарный язычок движется вперед и назад внутри точно соответствующего ему проема, подобно открывающейся дверце.

Кларнет на средних частотах (500-1000 Гц) способен создавать звуки, едва поднимающиеся над уровнем собственного шума зала. Самые же громкие его звуки превышают тихие на 48 дБ. Такой широкий динамический диапазон выделяет кларнет из всей группы, так как для саксофона он не более 38 дБ, а для гобоя и фагота равен только 30 дБ. Из-за большой длины трубы кларнет на низких частотах ведет себя почти как закрытая труба. Это проявляется в подчеркнутости нечетных гармонических составляющих. Большое число голосовых отверстий (до 23) и возможность передувания позволяют возбудить на нем ряд тонов, которые вместе с гармоническими составляющими лежат в широком диапазоне от 140 до 9000 Гц. (Mozart - Clarinet Concerto.mp3)

ГОБОЙ и ФАГОТ обладают большим числом четных и нечетных составляющих, сосредоточенных в низкочастотной области. Для первого из них характерны две форманты вблизи частот 1100 и 3200 Гц. Для второго сильные форманты располагаются у частот 500 и 1500 Гц. Полный частотный диапазон для гобоя укладывается в пределах 230-8500 Гц, для фагота — в пределах 60-2500 Гц. Для кларнета — инструмента с малым объемом воздуха — время нарастания сигнала при острой, атаке на всех частотах почти одинаково и равно 15-20 мс, при мягкой атаке оно возрастает до 50 мс. Для гобоя и фагота, имеющих большие объемы, нарастание при острой и мягкой атаке на низких частотах длится соответственно 20 и 100 мс, на высоких же — в два раза меньше. Такая длительность переходных процессов не позволяет получать при игре быстрое и четкое чередования отдельных тонов.

Все перечисленные инструменты занимают разные частотные диапазоны, однако имеют сходные признаки звучания. Рассмотрим воспроизведение через аудиоаппаратуру звучания скрипки.