(В. Порвенков "Акустика и настройка музыкальных инструментов")
Рассмотрим основные факторы, влияющие на музыкально-аккустические свойства духового инструмента. Под такими свойствами для духовых инструментов, прежде всего, следует понимать точность строя, качество звучания (тембр) и легкость звукоизвлечения. Весомость или значимость данных свойств у разных инструментов различна, но для духовых инструментов главный интерес представляет именно точность строя. Безукоризненная настройка - вот что тре6уется от высококачественного духового инструмента. Если для других видов музыкальных инструментов легко осуществить настройку отдельного тона независимо от других тонов, то в настройке духовых инструментов, точность строя которых заложена конструкцией (а именно характером изменения диаметра поперечного сечения по длине трубки), последующая корректировка возможна только в ограниченной степени, а независимая настройка отдельного тона, не затрагивающая другие тона, вообще невозможна. Эта взаимозависимость настройки отдельных тонов и трудность ее корректировки проясняют то значение, которое настройка, точность строя духового инструмента имеют для музыканта. Точность строя или точность настройки для разных групп музыкальных инструментов определяются по-разному. Показатели точности строя выбираются в зависимости от вида строя, в котором настраивается инструмент (чистый или равномерно-темперированный), мелодического или гармонического склада звучания (одноголосный или многоголосный), характера и степени не гармоничности обертонов (степени растянутости настройки). Не вдаваясь в детальные доказательства, будем считать точностью строя духовых инструментов степень соответствия частот основных тонов частотам равномерно-темперированного строя. (Заметим, что в таком определении точности строя оно непригодно для инструментов с многоголосым звучанием и растянутой настройкой, как, например, у фортепиано).
При измерении частоты тонов, извлекаемых музыкантом на духовом инструменте, возникает специфическая трудность: частота тона зависит не только от инструмента, но также и от исполнителя, от техники последнего. Опытный музыкант в соответствии со своей многолетней практикой привыкает корректировать отдельные тона по высоте, если они звучат неправильно. Музыкант стремится играть правильно на любом инструменте, даже с плохим по точности звукорядом.
Но кроме того, привыкнув к своему инструменту, в котором он компенсирует исполнительской техникой погрешности строя, на. "чужом" инструменте исполнитель рефлекторно, по привычке, делает такую же корректировку, не давая себе отчета в том, что при такой корректировке он может дать неверную настройку инструмента. В идеальном случае музыкант должен без корректировки выдавать такие звуки, частоты которых зависят только от инструмента. Это требование, однако, невыполнимо даже для квалифицированного музыканта, и повторяемость результатов измерений при подобном методе определения точности строя низка.
Так, отклонение частоты отдельных тонов при игре одного музыканта на одном и том же инструменте в разные дни колеблется между 5 и 35 центами. Если же на одном и том же инструменте играют разные исполнители, то разброс тонов по частоте достигает еще больших величин: от 25 до 60 центов. Можно усреднить результаты измерений, полученных с различными музыкантами, и тогда усредненная кривая настройки по закону больших чисел может считаться оптимальным представлением строя проверяемого инструмента.
Кривая настройки, полученная подобным образом, имеет хорошую воспроизводимость, то есть она повторяется при измерении с другой достаточно большой группой музыкантов. Усредненная кривая настройки позволяет объективно выявлять недостатки строя духового инструмента.
Эти недостатки проявляются в виде значительных отклонений частоты тонов натуральных звукорядов инструмента. Например у оркестровой трубы может быть завышение 6, 8, 9-го натуральных тонов и занижение 3-го, у валторны иногда чрезмерно' занижены 5-й и 10-й тона. Музыканты отмечают также неправильность ширины самого нижнего извлекаемого интервала. Так, у тубы нижний интервал несколько уже, а у трубы, например, несколько шире номинальных значений. В качестве примера приведем взятые из работы (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) результаты измерений частоты шести натуральных звуков тромбона: 41; 115; 175; 236; 299; 361 Гц. Если выразить соотношения частот соседних тонов, то нетрудно убедиться, что эти соотношения не являются точно кратными отношениями интервалов чистого строя: 1:2,8; 2:3,04; 3:4,05; 4:5,06. Особенно сильно нарушено в нижнем интервале между первым и вторым натуральными звуками, которые значительно шире октавы (1:2). Остальные интервалы хотя и не имеют таких больших отклонений, но все же они отличаются в той или иной степени от гармонических соотношений. Во всех духовых инструментах наблюдается большие или меньшие отклонения интервальных соотношений от гармонический кратных соотношений.
В чем причины нарушений гармонических натуральных звуков и вообще отклонений гармонического звукоряда от шкалы равномерно-темперированных частот?
Существует группа факторов конструктивного порядка, от которых зависит частота натуральных звуков: акустический тип трубки, длина и диаметр основного канала, т. е. мензура, длина и диаметр дополнительных трубок в медных инструментах и диаметр и положение отверстий в деревянных инструментах, физико-механические характеристики мундштука и трости. Правильность или неправильность выбора конструктивных параметров в конечном счете сказывается на степени акустической согласованности разных частей музыкального инструмента между собой. Очевидно, что существуют еще, по крайней мере, две группы самостоятельных факторов, которые влияют на частоту тонов. Это вторая группа факторов, связанная с качеством изготовления, включающая, например, гладкость (или неровность) внутренних стенок, канала трубок, плавность перехода сечений из одной трубки к другой, качество обработки боковых отверстий, герметичность голосовой машинки и т. п. Третья группа связанна с факторами, отражающими влияние самого музыканта (характеристики его амбушюра, носоглотки, легких и т. п.), температуры инструмента и проч.
И рассмотрим влияние отдельных факторов на точность строя самого инструмента. Факторы, зависящие от конструкции, естественно, будут различными для деревянных и медных инструментов.
В группе деревянных инструментов первостепенное значение имеет размер и положение боковых отверстий. Иногда полагают, что открывание отверстия равносильно укорачиванию трубки по месту отверстия. Однако открывание отверстия эквивалентно в акустическом отношении укорачиванию трубки только в том случае, если диаметр отверстия равен диаметру самого канала трубки, чего, не бывает в действительности. В этом случае, когда отверстие столь велико, что конец трубки может отвалиться, частота излучаемого тона такая же, как и у трубки, длина которой равна расстоянию от мундштука до этого отверстия. С другой стороны, если отверстие в трубке очень мало, например, диаметром в десятую долю миллиметра, то ясно, что такое отверстие практически не скажется на частоте основного натурального тона инструмента. Из рассмотрения этих крайних случаев большого и маленького отверстий логический вывод: с уменьшением максимально возможного диаметра отверстия эффективная длина трубки увеличивается и, значит, основной тон понижается.
Отсюда ясно происхождение практического правила корректировки высоты тона, зависящего от данного отверстия: в определенных границах уменьшение диаметра отверстия понижает высоту тона, а увеличение диаметра - соответственно повышает тон. Практическим путем замечено также, что степень влияния отверстия на частоту звука зависит от положения отверстия по длине трубки: маленькое отверстие, расположенное вблизи мундштука, может дать ту же ноту, что и большое отверстие, находящееся ближе к выходному концу трубки. Таким образом, корректировка строя деревянного инструмента при наличии нескольких неправильно настроенных тонов возможна путем изменения или положения, или диаметра бокового отверстия.
Роль боковых отверстий заключается не только в том, чтобы получить правильный хроматический звукоряд. Размер и положение боковых отверстий, как и форма канала трубки, решающим образом влияют на акустические свойства музыкального инструмента. Если отверстия открыты, то они наряду с раструбом участвуют и излучении звука, воздействующего на слушателя. Закрытые же отверстия превращают гладкие внутренние стенки трубки в бугорчатый звукопровод, в канал с серией чередующихся впадин и возвышенностей, что не может не сказаться на колебательном процессе в трубке. В литературе (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) описан эксперимент по выявлению влияния отверстий на тембр звука, издаваемого пластмассовой трубкой. Пластмассовая трубка, снабженная кларнетным мундштуком, издавала тупой звук, схожий со звуком водопроводной трубы, который слушатели не могли классифицировать как музыкальный. Но стоило ту же самую трубку снабдить рядом боковых отверстий, часть из которых была закрыта, а часть открыта (как при игре на обычном духовом инструменте), и тембр звука становился поразительно схожим со звуком кларнета.
В течение многих столетий музыкальные мастера эмпирическим путем устанавливали правильное размещение отверстий в деревянных инструментах. В последние несколько десятилетий появились и теоретические работы, которые содержат практические рекомендации к конструированию духовых инструментов. Так, например автор, работы (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) дает такую рекомендацию: отношение объема воздуха, содержащегося в прикрытом отверстии, к объему воздуха, содержащегося в отрезке трубки между соседними отверстиями, должно быть одним и тем же на всем протяжении канала трубки. По мнению автора, выполнение данной рекомендации способствует достижению высоких тембровых свойств и точности строя деревянных инструментов.
Наконец, необходимо сказать и еще об одной роли отверстий в связи с процессом передувания*. Граничные акустические условия на концах трубки оставаться одними и теми же как на основном тоне, так и на передуваемых тонах. Для облегчения передувания необходимо обеспечить минимальное давление воздуха в том месте по длине трубки, где стоячая волна имеет узел.
С этой целью на начальном участке трубки делают маленькое отверстие (обычно с нижней стороны трубки) - октавный или дуодецимный клапан. Такое маленькое отверстие почти не изменяет эффективную длину трубки, но способствует получению устойчивых тонов передувания.
В медных духовых инструментах одним из факторов, влияющих на точность строя, является правильный выбор длинны дополнительных трубок голосовой машинки. Умелым изменением длин трубок каждого из вентилей можно добиться сведения к минимуму отклонений по всему диапазону духового инструмента. Конкретные рекомендации по степени понижения тонов отдельных вентилей у разных авторов различны. На основе эмпирического метода проб и ошибок Дж. Редфилд. (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) еще в 30-х годах нашего столетия рекомендовал вентильные трубки делать, по длине такими, чтобы они давали понижение:
2-й вентиль на 212 центов
1-й вентиль на 116 центов
3-й вентиль на 321 цент
П. Н. Зимин (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) на основе своих опытных исследований считал правильным несколько другие понижения вентилей:
2-й вентиль на 205 центов
1-й вентиль на 105 центов
3-й вентиль на 320 центов
Как видим рекомендации достаточно близки, особенно, третьего вентиля, Р. В. Янг (извиняемся, ссылка на работу отсутствует) теоретическим путем рассчитал необходимое понижение вентилей, исходя требования минимизации ошибок настройки по полному диапазону. Для корнетов и труб при нормальной комнатой температуре хорошая настройка может быть получена при завышении основного тона трубки на 1 цент и понижении:
2-й вентиль на 200 центов
1-й вентиль на 106 центов
3-й вентиль на 318 центов
Сравнивая рекомендации П. И. Зимина и Р. В. Янга, нетрудно убедиться в их близости. Такая настройка вентилей, как утверждает Р. В. Янг, дает для вторых натуральных тонов, получаемых комбинацией трех вентилей, завышение и среднем не более 20 центов. Для баритона и баса, температура которых при игре повышается в незначительной степени, хорошая компенсация получается при настройке основной трубки выше на 1 цент и следующем понижении:
2-й вентиль на 200 центов
1-й вентиль на 107 центов
3-й вентиль на 325 центов
Давно замочено, что местные, то есть относящиеся к определенному месту, нерегулярности изменения диаметра канала трубки воздействуют на высоту звуков духовых инструментов. Речь идет о местных сужениях н расширениях диаметра. Очевидно, что увеличение поперечного сечения по своему воздействует на частоту противоположно уменьшению его в том же самом месте. В случае цилиндрической трубки деревянного инструмента расширение канала около пучности стоячей волны какого-либо натурального тона повышает частоту и наоборот, понижает частоту, если расширение в области узла стоячей волны. Аналогичное наблюдение приводит в своей работе В. Крюгер применительно к медным инструментам (извиняемся, ссылка на работу отсутствует): увеличение диаметра сечения трубки на месте узла (пучности давления) вызывает понижение соответствующего тона, а увеличение диаметра на месте пучности (узла давления) повышает тон. Подобные же закономерности влияния местных изменении диаметра трубки на частоту, отличающиеся некоторыми деталями приводит П. Н. Зимин: а) если наблюдается местное сужение канала то звуки, пучности колебаний которых находятся в начале области сужения, понижаются, а звуки, пучности колебаний которых находятся в конце области сужения, повышаются против нормы; б) если, наоборот, имеется местное расширенно мензуры, то звуки, пучности колебании которых попадают в начало расширения, повышаются, а звуки, пучности колебаний которых попадают в конце расширенного участка, понижаются против нормы (извиняемся, ссылка на работу отсутствует).
Непостоянство диаметра канала трубки влияет, таким образом, на частоту отдельных тонов инструмента. Но поскольку узлы и пучности натуральных тонов расположены и разных местах, то в конечном счете изменения диаметра канала в одном месте по разному влияет на частоту натуральных звуков и является одной из причин не гармоничности тонов передувания. Если нерегулярность диаметра канала находится вблизи пучности, когда звучит например основной тон, то при передувании на вторую гармонику, когда воздушный столб делится пополам, нерегулярность диаметра поподает уже на узел второго тона. Из-за различного воздействия нерегулярности диаметра на частоту основного тона (влияние на пучность) и частоту первого тона передувания (влияния на узел) создается негармоничность второй гармоники по отношению к основному тону. Учитывая вышеприведенную связь изменения диаметра канала и частоты звука, можно целенаправленно осуществлять желаемую корректировку настройки духового инструмента. Эта возможность настройки духового инструмента не ускользнула от внимания мастеров и исследователей, которые делают многочисленные попытки регулировки относительной настройки тонов натурального звукоряда путем сужения, расширения или придания формы конуса внутреннему каналу в соответствующих местах трубки. Мастера-флейтисты в особенности используют способ расширении канала инструмента в предопределенных местах. Так как указанные способы по-разному влияют на частоту звуков, то это неизбежно должно отразиться на конструктивных параметрах духовых инструментов: для группы деревянных инструментов это может выразиться в различии положений отверстий и их диаметров, что приведет, в свою очередь, к различной аппликатуре (расположению пальцев) на некоторых конструкциях деревянных инструментов; для группы медных инструментов это скажется прежде всего на различной конструктивной длине дополнительных трубок вентилей.
Из сказанного следует, что форма капала хорошо настроенною духового инструмента далека от простои геометрический формы (цилиндрической или конической), которую имеют в виду при упрощенном теоретическом анализе.
До сих пор мы рассматривали плавное, не скачкообразное изменение диаметра канала трубок. Однако обследование некоторых старинных деревянных духовых инструментов XVIII - начала XX столетия показало, что среди них не так уж редко встречаются инструменты со ступенчатым скачкообразным изменением диаметра в местах соединений отдельных секций. С физической точки зрения ступенчатое изменение диаметра эквивалентно увеличению эффективной длины трубки. Таким образом, для получения звуков той же высоты требуется укорачивание трубки: "Без большой ошибки можно сказать, что общий эффект "ступени" в некоторых старинных деревянных инструментах эквивалентен габаритному укорачиванию трубки, не говоря уже о селективности фильтрации отдельных гармоник, которое также может иметь место" (извиняемся, ссылка на работу отсутствует). В последнем замечании речь идет фактически об изменении тембра звука инструмента. О подобном эффекте у медных инструментов говорит П. Н. Зимин: "...порог у мундштука в носке инструмента, т.е. внезапное резкое расширение диаметра канала при переходе из мундштука в носок, также нарушает правильность звукоряда инструмента. Опыт натурального инструмента - трубки, имевшей нарочно сделанное такое искажение мензуры в ее носке, показал, что ее вторая гармоника приблизительно на полтона понизилась, в то время как остальные, более высокие гармоники, остались на нормальной высоте" (извиняемся, ссылка на работу отсутствует).
Сложным образом изменяет частоту натуральных звуков расширение раструба медных инструментов. Имеющиеся в технической литературе данные в некоторой степени противоречивы. По Крюгеру "расширение поперечного сечения непосредственно за плоскостью раструба понижает высокие гармоники больше, чем низкие. Дело в том, что эти места для высоких тонов находятся в области пучности давления, в то время как для низких тонов эти места практически находятся в области узлов давления" (извиняемся, ссылка на работу отсутствует). П. Н. Зимин приходил к несколько иному выводу: "...не в меру расширяющий воронкой раструб инструмента влияет резко повышающим образом на звуки второй, а иногда и третьей гармоники, при понижении общей высоты звуков инструмента, связанном с увеличением поправки на открытый конец трубки" (извиняемся, ссылка на работу отсутствует).
Несовпадение выводов вполне может быть объяснено различием конструкции конкретно обследованных авторами инструментов. В конструкции современных духовых инструментов преобладает тенденция исключения резких перепадов сечения, по длине трубок начиная с мундштука и кончая раструбом в обеих группах духовых инструментов. Это также объясняется требованиями технологичности изготовления инструментов в машинном производстве. Что же касается равномерного изменения диаметра по всей длине трубки, то в пределах ±0,5 - 1% это изменение не влияет заметно на акустические свойства духового инструмента. Если же в указанных пределах изменение диаметра по длине трубки будет неравномерно, то это в ту или иную сторону сдвинет частоты гармоник.
Частота излучаемого звука зависит от резонансных свойств системы "воздушный столб - генератор звука", поэтому определенное влияние на высоту строя оказывают элементы, входящие в состав генератора колебаний (возбудителя колебаний). В деревянных духовых инструментах это трость. Толстая, жесткая трость повышает строй, причем для низких тонов несколько больше, чем для высоких. Тонкая трость позволяет музыканту в большей мере, по сравнению с толстой, регулировать высоту звуков (извиняемся, ссылка на работу отсутствует).
В медных инструментах на высоту излучаемого тона влияет амбушюр музыканта и индивидуально подобранный по своим размерам мундштук. Губы исполнителя могут приспособиться к разным мундштукам, но все же опытный музыкант выбирает мундштук по своему амбушюру. Удачным подбором можно повысить точность строя инструмента. Вообще говоря, настройка, высота отдельных тонов, получаемых при игре на "своем" и "чужом" мундштуке, несколько различны, но это различие статистически не значимо, в среднем не существенно. Опытный музыкант и с "чужим" мундштуком старается играть правильно, добиваясь нужной интонации звуков.Конечно, неправильный подбор мундштука повышает утомляемость исполнителя.
На частоту тона при прочих равных условиях влияет диаметр чашки мундштука. Для одной и тон же степени напряжения амбушюра мундштука с большим диаметром даст более низкий звук. В этом случае понижение тона вызывается большей массой и площадью губ, участвующих в вибрации. И наоборот: при меньшем диаметре чашки мундштука - меньше масса и площадь губ, что при одинаковом напряжении губ дает более высокий звук.
Рассмотрим теперь более подробно исполнительский аппарат музыканта, который участвует в процессе игры на инструменте. В этом случае генератор звуковых колебаний (амбушюр и мундштук, трость) механически и акустически подключен, с одной стороны, к воздушному объему, заключенному в горле и грудной клетке музыканта, а с другой стороны - к воздушному резонатору в трубке инструмента. Воздух в этих плоскостях и объемах также приводится в колебательное движение, как и воздух в трубке инструмента. Таким образом, с акустической точки зрения, исполнитель-музыкант своим инструментом образует связанную систему из трех элементов. Отсюда следует, что частоты тонов, извлекаемых на инструменте, с физической стороны являются собственными частотами трех элементов:
1) воздушного резонатора грудной клетки, полостей горла и головы;
2) губ с мундштуком или тростью, как генератора звуковых колебаний;
3) резонирующего столба воздуха в трубке инструмента.
Каждый из этих связанных элементов управляется музыкантом в той или иной мере, что сказывается на частоте колебаний всей системы: музыкант может менять размеры резонирующего столба в инструменте с помощью пальцев, закрывая и открывая отверстия или подключая дополнительные трубки, может управлять генератором звука, изменяя напряжение губ и скорость потока воздуха, и, наконец может изменять форму и объем воздушных полостей горла и грудной клетки с помощью мускулатуры.
По мнению некоторых исследователей, главную роль в системе "музыкант-инструмент" играет музыкант. Действительно, высота и качество тона, возникающего при игре на инструменте, зависят как от анатомических, физиологических особенностей играющего - объемов грудной клетки, легких, размеров горла, носоглоточной полости, строения и массы губного аппарата, лицевой мускулатуры, так и от навыков игровых приемов: способа складывания губ на мундштуке, характера атаки звука, силы вдувания воздуха и прочего. Эти "человеческие факторы" имеют большое значение для художественности исполнения, но ни в коем случае не сводятся к простому процессу "дутья" и являются причиной того, что многие музыканты требуют "персональной" подгонки ("для себя") своего инструмента. Персональная подгонка духового инструмента необходима, поскольку особенности музыканта, его амбушюр сугубо индивидуальны и фактически не поддаются точному учету. Однако возможность исполнителя влиять и контролировать высоту и тембровые свойства тонов является скорее достоинством, нежели недостатком. Например, усиливая вдувание, можно несколько повышать фальшиво-низкие звуки инструмента. Подчеркивая роль музыканта в исполнении музыки, нельзя принижать роль второго элемента системы - музыкального инструмента. В противном случае не было бы проблемы хороших и плохих музыкальных инструментов.
На частоту тонов духового инструмента влияет также температура воздуха в трубке. Дело в том, что частота колебаний прямо зависит от скорости распространения звуковой волны. А так как скорость звука в воздухе зависит от температуры, то и резонансная частота воздушного столба изменяется при изменении температуры. Для скорости звука в воздухе в зависимости от температуры существует определенная формула (t° дана в градусах Цельсия):
С=331,7 (1+0.0018t°) м/с.
Отсюда следует, что температура воздуха, находящегося и инструменте, оказывает большое влияние на фактическую частоту тонов. Если бы температура воздуха внутри инструмента изменялась одинаково во всех его частях, то под влиянием изменений температуры инструмент расстраивался бы равномерно во всем диапазоне. Однако необходимо принять во внимание, что инструмент время игры находится в руках исполнителя, а каждый музыкант может иметь свой, отличный от других способ держания инструмента и свою индивидуальную температуру рук. Отсюда следует, что невозможно точно рассчитать температурный режим внутри инструмента, в котором могут быть по-разному распределены нагреваемые участки, которые, соответственно, по-разному и неопределенным образом влияют на высоту отдельных тонов.
Ориентировочные теоретические расчеты дают повышение тонов на 3 цента с каждым увеличением температуры на 1°С. Однако при экспериментальном определении влияния изменения температур воздуха на частоту тонов исследователи дают меньшие значения поправки. Так, по данным (извиняемся, ссылка на работу отсутствует), при повышении температуры окружающей среды на 1°С частота тона различных инструментов медной группы увеличивается на 0,8 - 1,6 цента. Например, для трубы это повышение составляет 1,2 цента, тромбона - 1,3 цента. Среднее изменение строя в зависимости от температуры окружающего воздуха для инструментов деревянной группы (флейты, гобоя, кларнета, фагота, саксофона) лежит в пределах 0,8 - 1,9 центов на 1°С. Как видим, реакция на изменение температуры воздуха повышением строя практически одинакова в обеих группах инструментов.
По сравнению с инструментами старых систем, современные духовые инструменты более совершенны по конструкции, они дают возможность музыканту лучше интонировать звучание, правильно устанавливать высоту исполняемых тонов. Однако фальшивое звучание инструментов массового производства не такая уж редкость и сейчас: практически каждый духовой инструмент имеет отдельные нестройные звуки, то есть исполнитель должен применять специальные приемы для правильного интонирования отдельных натуральных звуков, и это не всегда удается.
Укажем вначале общие причины погрешности строя духовых инструментов:
- несовершенство конструкции, объясняемое невозможностью создания идеального с акустической точки зрения, инструмента, сюда же отнесем ошибки самого проектирования;
- качество изготовления и подготовки инструмента к игре - правильность настройки и регулировки;
- несовершенство техники интонирования музыканта (т. е. квалификация музыканта;
- влияние температурного режима
1. Несовершенство конструкции с акустической точки зрения. Здесь отметим несколько факторов. Каждый духовой инструмент позволяет получить несколько (от 2 до 12 и более) натуральных звукорядов. Частота одноименных тонов в разных звукорядах не совпадает точно. Это приводит к расхождению соотношений частот между звуками одних и тех же порядковых номеров, находящихся в разных звукорядах. Все это вызывает различные отклонения частот натуральных тонов от частот равномерно-темперированного строя. Тона передувания в идеальном инструменте следуют интервалам чистого строя, в то время как размеры трубок инструмента выбирают из расчета получения1 тонов равномерно-темперированного строя.
Отклонения высоты звуков вызывают также особенности конструкции инструментов: в большинстве случаев духовой инструмент имеет участки с разной формой канала - цилиндрической и конической. Кроме того, длина цилиндрической части изменяется в процессе игры(включение дополнительных трубок, выдвижение кулисы). С увеличением цилиндрической части происходит прогрессивное расширение частот с ростом номера натурального звука. В группе медных инструментов источник источником ошибок настройки является также компромиссный выбор длинны дополнительных трубок, особенно применение трубки третьего вентиля, в котором уже конструкционно заложена погрешность интонирования. Таким образом, сама конструкция деревянных и медных инструментов теоретически не может избежать акустической неточности строя из-за нарушений звуковысотных соотношений тонов натуральных звукорядов.
2. Качество изготовления и подготовки духового инструмента к игре. Точность строя духовых инструментов существенно зависит от точности соблюдения конструктивных параметров. Погрешности вызываются несоблюдением правильной длины трубок (в том числе и дополнительных), диаметра и формы внутреннего канала, диаметров и положении боковых отверстии. К нарушениям строя приводят и резкие переходы диаметра сечений от одной части инструмента к другой, в том числе несоответствие внутреннего диаметра мундштука, канала бочонка диаметру основной трубки инструмента.
Для точности погрешности строя имеет значение соблюдение внутренних и внешних размеров и конфигураций мундштука (например, положение выступов внутри мундштука кларнета), диаметра штифта трости (у гобоя), размеров, формы и физико-механических параметров самой трости. Погрешности строя появляются и из-за неправильных размеров и положения (подгонки) бочонка, головки, трости, мундштука, эса, подмундштучной трубки. Различия в точности изготовления являются причиной разных кривых настройки инструментов даже одной и той же модели.
Специфическая причина погрешности строя духовых инструментов возникает при регулировке общей высоты строя, взаимного расположения их регистров по высоте. Выдвижение крона общего строя дает разную величину понижения звуков разных регистров: больше понижение высоты для звуков с коротким столбом воздуха (меньшей длиной волны) и меньшее понижение для звуков с длинным столпом воздуха (большей длиной волны). У флейты может может быть неправильным соотношение высоты разных регистров из-за неверного расположения пробки в головке. Погрешность интонации вызывает неточная сборка и регулировка игрового механизма: повышенные зазоры из-за не плотности соединения движущихся частей голосовой машинки и вследствие этого утечка воздуха (медные инструменты), неправильная высота подъема клапанов, несоответствие подушечек чашечкам клапанов и гнездам звуковых отверстии в деревянных инструментах. Наконец, увеличивают погрешности строя: наплывы пайки, грязь, слизь внутреннего канала, повреждения (вмятины) корпуса инструмента.
3. Несовершенство техники интонирования. К общим причинам появления погрешностей строя следует отнести неточность интонирования звуков самим музыкантом. На это влияют квалификация исполнителя, степень развитости слуха, техника работы дыхательного аппарата, амбушюра, приемы игры, аппликатура, умение правильно настроить инструмент и разогреть его и т. д. Влияет на строй правильность выбора мундштука, трости для данного исполнителя и данного инструмента. Отклонения в настройке проявляются и с изменением динамики звучания: увеличение уровня интенсивности звука изменяет высоту звуков.
Существует еще один источник отклонения интонирования, который в общем нельзя отнести к погрешностям звукоизвлечения - это задачи художественного исполнения музыкального произведения индивидуальность его интерпретации музыкантом, учет ладовых взаимосвязей. Эти последние факторы могут привести к тому, что один и тот же звук или интервал в разном музыкальном контексте формально будет иметь разную высоту или разную ширину, но здесь неправомерно говорить о погрешности интонации.
4. Влияние температурного режима. О характере влияния температуры и подготовки к игре самого музыканта хорошо сказал профессор Московской консерватории, доктор искусствоведения Б. Диков: "При тщательной настройке… необходимо учитывать и такие важные факторы, влияющие на строй духовых инструментов как температурные условия, состояние исполнительского аппарата играющего, качественное состояние музыкальных инструментов и др. Известно, например, что духовые инструменты, в силу различия их формы объема и конструкции, по-разному реагируют на изменения температурных условий. Более массивные духовые инструменты (ту6а, баритон, тромбон, фагот, бас-кларнет) дольше согреваются и значительно медленнее остывают, чем инструменты меньших размеров. Отсюда ясно, что трубачу и тубисту или флейтисту и фаготисту перед настройкой оркестра необходимо затратить разное количество времени для "разогревания" или "опробования" инструмента. Предварительное разыгрывание на инструменте является обязательным перед коллективной настройкой, потому что губной аппарат (амбушюр) исполнителя также требует соответствующей настройки. Не "разогрев" мышцы губ. не "провентилировав" свой дыхательный аппарат, музыкант-духовик не сможет извлечь качественный звук, пригодный стать эталоном при настройке оркестра".
Рассмотренные причины, вызывающие погрешности строя духовых инструментов, серьезны и многочисленны, так что не будет преувеличением сказать, что все без исключения духовые инструменты в той или иной степени не строят. Можно утверждать даже, абсолютно точную н стабильную высоту звуков или интервалов на духовом инструменте получить вообще невозможно. И все же музыкант-духовик имеет в своем распоряжении богатый арсенал приемов. которые позволяют ему добиваться той точности интонирования, которая удовлетворяет требованиям музыкального слуха.
Настройка деревянных духовых инструментов
В группе деревянных инструментов, как и в группе медных, необходимо правильно установить общую высоту строя, согласовать разные регистры между собой и подстроить отдельные тона, имеющие по каким-либопричинам большие отклонения по частоте.
Высоту общего строя деревянных инструментов устанавливают соответствующей посадкой составных частей: изменением положение , например трости (габоя, фагота), эса (гобоя), бочонка (кларнета) мундштука или подмундштучной трубки (саксофона).
Рассмотрим регулировку общего строя по отдельным инструментов.
Общий строй у флейты понижается раздвижением головки инструмента и повышается более глубокой посадкой головки. Общий строй кларнета устанавливают изменением положения бочонка: выдвижение понижает строй, а опускание (задвижка) бочонка повышает строй. Если бочонок задвинут, а строй все же занижен, то ставят более короткий бочонок или укорачивают имеющийся.
На общую высоту строя влияет положение выступов внутри мундштука. Если они находятся ближе к окну мундштука - строй в целом ниже, если дальше - строи выше. Также влияют на строй и выступы мундштука саксофона.
Повышение или понижение общего строя гобоя производятся меньшей или большей глубиной задвижения или выдвижения трости: чем глубже задвигается штифт трости гобоя, тем выше строй, и наоборот. Штифт трости гобоя можно рассматривать как продолжение канала инструмента, и в некоторых пределах с его помощью также можно менять высоту звуков. Если внутренний диаметр штифта уже диаметра основного канала гобоя, строй повышается, если шире - строй понижается.
Для изменения общей высоты строя фагота музыканты нспользуют набор металлических трубок -эсов разных длин. Короткий эс (№1) несколько повышает строй, и самый длинный (№3) - понижает его. Общую высоту строя фагота можно менять и за счет резиновой прокладки в двойном соединительном колоне. Более толстая прокладка, естественно, понижает строй, более тонкая повышает его. В небольшой степени изменяет строй фагота разная глубина посадки трости на эсе: выдвижение трости понижает строй, более глубокая посадка повышает его.
Общий строй саксофона регулируется положением мундштучной трубки (эса) и глубиной насадки самого мундштука. При выдвижении мундштучной трубки и менее глубокой насадке мундштука строй понижается. Наоборот, более глубокая насадка мундштучной трубки и мундштука повышает общее звучание.
Как и в группе медных инструментов, изменение обшей высоты строя инструментов деревянной группы больше влияет на натуральные звуки с более коротким столбом воздуха, чем па звуки с более длинным столбом воздуха. Поэтому и здесь возникает задача взаимной регулировки положения нижнего и верхнего регистров. У флейты взаимная настройка регистров осуществляется передвижением пробки в головке инструмента. Изменение положения пробки влияет главным образом на звуки верхнего регистра: чем ближе пробка выдвигается к основанию головки, тем ниже звучание верхних звуков, и чем глубже пробка задвигается в ствол головки, тем выше звучание этого регистра.
Правильная настройка звукоряда кларнета предусматривает установку специального кольца во внутреннюю часть раздвинутого бочонка (для заполнения пустоты). Необходимо знать также, что если внутренний диаметр мундштука уже канала бочонка, то звуки верхнего регистра будут завышены; если диаметр мундштука шире, то занижены. Для относительного понижения звуков фагота, извлекаемых при длинных столбах воздуха, иногда выдвигают обе трубки из двойного соединительного колена инструмента. Взаимное положение регистров деревянных духовых инструментов в некоторой степени возможно регулировать подбором тростей. Более тонкие и легкие трости кларнета, гобоя, фагота и саксофона понижают звуки, особенно в верхнем регистре. Толстые тяжелые трости дают некоторое повышение высоты, больше на низких, чем на высоких звуках.
После того как установлена правильная высота строя и отрегулировано взаимное положение регистров, может оказаться, что большие отклонения от правильной высоты имеют отдельные звуки по диапазону. Какие приемы существуют для корректировки таких звуков? В зависимости от знака отклонения высоты (выше или ниже нормы) прибегают к следующим приемам. Понижают высоту звука: 1) уменьшением диаметра звукового отверстия, для чего стенки отверстия смазывают клеем, шеллаком или вставляют тонкую втулочку, например из пластмассы; 2) установкой более толстой подушечки клапана; 3) уменьшением высоты подъема клапана. Повышают высоту звука: 1) увеличением диаметра звукового отверстия; 2) установкой более тонкой подушечки; 3) увеличением подъема клапана.
Те или иные способы корректировки строя деревянных инструментов по-разному влияют на общую высоту строя и на высоту отдельных звуков, то есть так или иначе изменяют характер кривой настройки инструментов. Поэтому в процессе настройки необходимо контролировать ее по звукам лада, по правильности высоты звуков верхнего регистра (звуков с коротким столбом воздуха), по правильности соотношения одноименных звуков в разных регистрах, по минимальным (в среднем) отклонениям наиболее фальшивых звуков.
Зная рассмотренные выше закономерности и правила настройки тонов, умело пользуясь ими, музыкант-духовик может оптимально настроить свой инструмент.
Как правило, духовые инструменты чаще используются в ансамблевой игре, в оркестрах, поэтому нужно выполнять взаимную настройку инструментов. Укажем только, что в качестве общих эталонов настройки берут инструменты высокой или средней тесситуры, имеющие более низкий строй: низкая флейта, низкий гобой или кларнет. Настройка производится на основе натуральных звуков, расположенных, например, по квинтам.
Как мы уже говорили раньше, идеально точно настроить духовой инструмент невозможно. Дальнейшей повышенной точности настройки музыкант добивается уже разными игровыми приемами. Мы их здесь только кратко охарактеризуем.
Вспомогательная аппликатура дает дополнительную возможность музыканту улучшать интонацию при игре. В группе деревянных инструментов вспомогательная аппликатура образуется либо одной пальцевой комбинации другой, либо путем добавления к основной комбинации других закрытых или открытых отверстий. Открывание отверстии рядом с основной аппликатурной комбинацией повышает звучание, а неполное или полное прикрывание пальцами или клапанами отверстий, наряду с основной аппликатурной комбинацией, понижает звук.
В группе медных духовых инструментов также используется вспомогательная аппликатура для исправления дефектов настройки и улучшения интонации отдельных звуков. Вспомогательная аппликатура образуется понижением не ближайшего, а последующего натурального звука. В этом случае комбинация с большим количеством вентилей даст повышение тона и комбинация с меньшим количеством вентилей - понижение. Улучшение интонационной точности медных инструментах производится также за счет подстройки первого и третьего вентилей, а также четвертого вентиля (у тубы, баритона, валторны).
Управляя своим амбушюром, музыкант может в известных пределах менять высоту каждого извлекаемого тона. Повышение тона, достигается увеличением напряжения губ и давления воздуха в полости рта, уменьшением объема полости рта, более плотным сжатием челюстей. Понижение тона достигается противоположными действиями.
При игре на деревянных духовых инструментах с тростью (гобой, кларнет, фагот, саксофон) некоторое повышение звуков обеспечивается более плотным прижатием губ к трости, что уменьшает длину и повышает упругость колеблющейся части трости. Для понижения тона уменьшают нажим губ на трость и одновременно, охватывая губами большую часть ее, увеличивают массу язычка и уменьшают его упругость.
Музыканты применяют специальные приемы изменения формы и объема полости рта, которые нужны им для управления высотой извлекаемых звуков. Это достигается "произнесением" разных гласных. Слоги то, ту. та понижают интонацию, а слоги ти. ди. те повышают ее. Кроме того, некоторые инструменты позволяют применить специфические приемы управления интонацией. Так, флейта звучит несколько выше, если струя воздуха направляется ближе к верхнему краю отверстия, и звук флейты понижается, если струя воздуха посылается в глубину лабиального отверстия. В первом случае головка флейты несколько поворачивается от музыканта, во втором случае слегка поворачивается к музыканту. Валторнисты для корректировки отдельных звуков могут пользоваться введением кисти руки в раструб инструмента. Более глубокое введение понижает тон, выдвижение - повышает его.
В целом различными приемами музыканты на духовых инструментах в состоянии изменять частоту колебаний каждого звука и пределах ±40 центов.
Допускаемые отклонения строя духовых инструментов, естественно, должны быть меньше пределов ± 40 центов, в которых музыкант способен корректировать строй в процессе игры с помощью амбушюра. Узаконенных норм на погрешность строя еще не существует. но ориентировочные значения могут быть даны. Для допуска на среднее отклонение строя от высоты эталона ля1 440 Гц П. Н. Зимин рекомендует диапазон 0 - 20 центов. Для тона ля1 это составит О - 5 Гц. Данное общее завышение строя необходимо в тех случаях, когда музыканты играют при низкой температуре (на морозе) и духовой инструмент не может быть прогрет до нормальной температуры.
Для отклонений частоты отдельных звуков от среднем обшей высоты строя можно сказать только, соглашаясь с автором работы (извиняемся, ссылка на работу отсутствует), что среднеквадратическое отклонение, меньшее ±10 центов, может считаться показателем безупречной настройки духовою инструмента. Во многих инструментах фактическое среднеквадратическое отклонение от общей высоты строя зачастую больше ±20 центов.
* Передуваниеиие - способ извлечения различных по высоте звуков в духовых инструментах путем изменения скорости вдуваемой исполнителем струи воздуха.
