Терменвокс по-русски

Мы постоянно добавляем новые материалы на сайт и мы постоянно нуждаемся в вашей помощи.

Пожалуйста, помогите нам с переводом материалов на русский язык.

Переведите пару абзацев >>

Терменвокс

из книги "Электромузыкальные инструменты"
(Массовая радиобиблиотека, выпуск 271)
Госэнергоиздат, 1957, стр. 13-21
Корсунский С. Г., Симонов И. Д.

1921 г. Советская Россия испытывает огромные трудности и лишения, вызванные интервенцией и гражданской войной. Но и в этот тяжелый период все новое, прогрессивное встречается с восторгом и находит путь к практическому осуществлению.

На восьмом электротехническом съезде, происходившем в Москве в 1921 г., впервые в мире было продемонстрировано исполнение концертной программы на электрическом музыкальном инструменте. Молодой инженер Л. С. Термен подошел к небольшому ящику, поднял обе руки и, не прикасаясь ими к какому-либо предмету, вызвал звучание певучей мелодии. Появление терменвокса (так стал называться новый музыкальный инструмент) ознаменовало начало развития новой области музыкальной науки и искусства – электромузыки.

Способы управления мелодией и оттенками звука в этом инструменте были совершенно необычны, что и вызвало к нему большой интерес. Попутно следует отметить, что развитие электромузыки в нашей стране началось с открытия бесконтактного управления высотой и громкостью звука, которое и применялось в терменвоксе.


Рис. 4. Блок-схема терменвокса.
1 – штыревая антенна; 2– генератор переменной частоты;
3 – генератор постоянной частоты; 4 – детектор; 5 – регулятор громкости;
6 – усилитель; 7 – громкоговоритель.

Примечание редактора сайта:
Издание имеет сквозную нумерацию рисунков. Это третья статья в книге, поэтому первый рисунку этой статьи имеет номер 4, а не 1.

Как же работает терменвокс? Для ответа на этот вопрос обратимся к блок-схеме инструмента (рис. 4). Предположим, что генератор постоянной частоты 3 создает колебания с частотой 130 000 гц. Тогда, чтобы получить в громкоговорителе 7 все основные звуки, применяемые в современной музыке, мы должны будем изменять настройку генератора переменной частоты 2 в пределах 130 020– 134 000 гц.

Преобразование колебаний, полученных от двух генераторов терменвокса, в звуковую частоту выполняется при помощи детектора 4. Если теперь в анодную цепь детекторной лампы включить телефон, то в нем будет слышен звук, частота которого равна разности частот, поступающих на вход этой лампы.

В терменвоксе крайние частоты звукового диапазона будут равны: верхняя частота 134 000– 130 000 = 4 000 гц, что примерно соответствует верхнему звуку рояля, и нижняя частота 130 020 – 130 000 = 20 гц.

В случае необходимости этот диапазон может быть расширен или сжат за счет изменения настройки генератора переменной частоты. Использование метода биений позволяет получить весь диапазон звуковых частот без применения переключателя.

На основе этого метода работает, например, звуковой генератор ЗГ-2 А, установка частоты которого производится путем вращения ручки конденсатора переменной емкости. Но специфика музыкального исполнения требует других приемов управления звуком. В терменвоксе частота одного из генераторов определяется расстоянием между рукой музыканта и небольшой вертикальной (штыревой) антенной 1. Таким образом, конденсатор переменной емкости, обычно включаемый параллельно катушке индуктивности колебательного контура, заменяется переменной емкостью рука – антенна.


Рис. 5. Принципиальная схема терменвокса.

Рассмотрим принципиальную схему терменвокса (рис. 5).

Генератор фиксированной частоты собран по транзитронной схеме. В цепи управляющей (четвертой) сетки лампы Л2 имеется колебательный контур L4C4C5. Конденсатор переменной емкости С4, ручка которого выводится на переднюю панель, служит для настройки инструмента. Индуктивность катушки L4 составляет 1 мгн. В качестве этой катушки был использован трансформатор промежуточной частоты от приемника «Урал-47», у которого обмотки соединяются последовательно.

Сопротивление R1, находящееся в цепи катода лампы, не шунтировано конденсатором, благодаря чему образуется отрицательная обратная связь по току.

Для налаживания генератора можно рекомендовать проверить его предварительно по низкой частоте. Для этого вместо контура L4C4C5 надо включить сопротивление поряд­ка 0,6 Мом. Контрольный телефон включается одним кон­цом к заземляющему проводу, а другим – к аноду лам­пы Л2 через конденсатор емкостью порядка 0,01 мкф. При нормальной работе генератора в телефоне будет слышен звук.

Генератор переменной частоты собирается также по транзитронной схеме на лампе Л1. Контурная катушка L3 этого генератора составлена из обмоток трансформатора промежуточной частоты от приемника «Урал-47», причем эти обмотки сдвигаются.

Катушка контура индуктивно связана с антенной катушкой L1, индуктивность которой равна примерно 57 мгн. Последовательно с ней в антенной цепи включена катушка L2 индуктивностью порядка 28 мгн.


Рис. 6. Катушки терменвокса.

Устройство катушек показано на рис. 6. Катушка L1 содержит 1 600 витков провода ПЭЛ 0,15, а катушки L3 и L4 – по 127X4 витков ЛЭШО 7X0,7.

Сумма индуктивностей катушек L1 и L2 вместе с емкостью штыревой антенны относительно корпуса инструмента и емкостью кисти руки исполнителя должна давать резонанс на частоте, близкой к собственной настройке контура генератора переменной частоты. Это легко обнаружить по щелчку, возникающему из-за резкого изменения частоты генератора в момент резонанса.

При настройке антенны надо подобрать наивыгоднейшую связь между катушками сеточного и антенного контуров. От этой связи сильно зависит равномерность распределения октав в пространстве перед антенной.


Рис. 7. Штыревая антенна терменвокса.
1 – подвижная часть; 2 – неподвижная часть; 3 – втулка.

Штыревая антенна изготавливается из дюралевых трубок, одна из которых может вдвигаться в другую (рис. 7).

Вблизи антенны изменение емкости становится более резким, и это вызывает уплотнение интервалов, в то время как на большом расстоянии от антенны те же интервалы занимают большие отрезки. Для уплотнения мензуры на басах можно настраивать генератор переменной частоты так, чтобы точка нулевых биений оказывалась впереди исполнителя.

При правильной настройке терменвокса звук должен повышаться по мере приближения руки к антенне. Надо обратить внимание на срыв колебаний, который получается в момент резонанса между антенным и сеточным контурами. Обычно этот срыв сопровождается щелчком, после появле­ния которого звук пропадает или резко меняет высоту.

Работать близко к этому срыву не рекомендуется, по­скольку здесь не может быть обеспечена достаточная устойчивость частоты. Л. С. Термен советует устанавливать точку срыва колебаний как бы за спиной исполнителя. Это позволяет уплотнить интервалы на басах, что может облегчить игру на инструменте.

Применение ламп 6А8 в транзитронном генераторе вызвано тем, что в этом случае цепь выхода наименьшим образом влияет на частоту генератора (поскольку он может действовать даже при разомкнутой цепи анода).

Радиолюбителям, желающим усовершенствовать схему терменвокса, мы рекомендуем провести эксперименты с дальнейшим понижением напряжения на анодах генераторных ламп. Это позволит еще больше ослабить влияние выходных цепей генератора на его частоту.

Напряжение накала рекомендуется понижать до 5,5 в, а напряжение, подаваемое на аноды ламп, должно браться после стабилизатора. При этих условиях удается получить устойчивость частоты терменвокса порядка 5–10 гц.

Аноды генераторных ламп Л1 и Л2 соединяются с сеткой детекторной лампы Л3 через последовательно соединенные конденсатор и сопротивление. В цепи сетки детекторной лампы включен колебательный контур, служащий для управ­ления тембром по высокой частоте.

В электрических музыкальных инструментах для управления составом гармоник, от которых зависит тембр звука, применяются два основных метода: формантный и гармонический. При формантном методе происходит усиление гармоник в определенной, относительно узкой полосе частот.

Допустим, что в усилителе инструмента имеется колебательный контур, настроенный на частоту порядка 500 гц.


Рис. 8. Частотные спектры звуков.
а – спектр звука „до“ большой октавы с формантой 500 гц;
б – то же звука „до“ малой октавы;
в и г – спектры двух звуков „до“ при выделении заданных гармоник.

Генератор инструмента настраиваем сперва на звук «до» большой октавы (65,4 гц). Тогда частотный спектр, полученный на выходе усилителя, будет характеризоваться выделением восьмой гармоники, поскольку ее частота наиболее близка к настройке контура (рис. 8,а).

Теперь настроим генератор инструмента на «до» малой октавы (130,8 гц). Естественно, что поскольку настройка колебательного контура, включенного в усилитель, не менялась, теперь будет подчеркнута уже не восьмая гармоника, а четвертая (рис. 8,б).

Таким образом, формантная система характеризуется тем, что по мере изменения высоты тона выделяются гармоники, имеющие различные порядковые номера и расположенные в узкой полосе частот. Соотношение между гармониками, очевидно, при этом не будет величиной постоянной.

Другая картина будет наблюдаться при гармоническом управлении тембром. Здесь уже не будет подчеркиваться определенная полоса частот и соотношение между амплитудами гармоник окажется постоянным.

На рис. 8,в и г показаны спектры, полученные от тех же основных звуков («до» большой и малой октав) в случае применения схемы гармонического управления тембром.

Включение резонансного контура в цепи усилителя для получения формант было впервые предложено для электромузыкальных инструментов Л. С. Терменом в 1921 г. Теория формантного образования тембра была до этого разработана немецким ученым Германом.

В 1926 г. сотрудник Ленинградского института истории и теории искусств Ю. А. Кауфман впервые предложил гармонический способ управления тембром электромузыкальных инструментов. Обратимся вновь к рис. 5 и рассмотрим, как работает Терменвокс при применении метода Ю. А. Кауфмана.

Мы уже упоминали о том, что для получения полного диапазона надо менять частоту генератора, связанного с антенной, в пределах 130–134 кгц.

Форма колебаний на выходе генераторов высокой частоты не оказывается строго синусоидальной. Поэтому вторая гармоника генератора фиксированной частоты (260 кгц) будет давать биения со второй гармоникой управляемого генератора, частота которой будет меняться в пределах 260–268 кгц.

В результате биений между вторыми гармониками, возникающими на высокой частоте, после детектирования можно получить вторую гармонику по звуковой частоте. Очевидно, что таким же образом можно получить и следующие гармоники. Замечательным свойством этого способа оказалась возможность выделения заданной гармоники по всему диапазону при помощи только одного фильтра.

На принципиальной схеме терменвокса (рис. 5) имеется колебательный контур высокой частоты L5C6. При положении 2 ключа К1 сопротивление R2 замыкается и на контур L5C6 через конденсаторы С7 и С8 и сопротивления R3 и подаются колебания высокой частоты от двух генераторов. В качестве катушки L5 используется одна из обмоток любого фильтра промежуточной частоты на 460 кгц. Максимальная емкость конденсатора С6 равна 500 пф.

Допустим, что тембровый контур L5C6 настроен на 260 кгц. Естественно, что в силу недостаточно высокой избирательности одиночного контура его настройка будет не очень острой и он сможет пропускать некоторую полосу частот вблизи резонанса. Это значит, что контур будет пропускать не только вторую гармонику генератора фиксированной частоты, но и вторую гармонику генератора переменной частоты, лежащую в пределах диапазона 260 040 – 268 000 гц.

Разностная частота двух генераторов выделяется после детектора в виде второй гармоники по звуковой частоте. Аналогичным образом можно выделить третью, четвертую и пятую гармоники, для чего надо изменить настройку контура.

Метод выделения заданных гармоник (гармонический метод) отличается постоянством спектра по диапазону, в итоге чего суммарная тембровая окраска, образуемая в процессе исполнения, значительно отличается от того, что получается при выделении формант.

Среди других факторов, определяющих тембр звучания, надо отметить, во-первых, форму возникновения (атаки) и затухания звука и, во-вторых, наличие периодических изме­нений амплитуды или частоты (вибрато).

Для получения мягкого возникновения звука в терменвоксе предусмотрен (каскад мягкой атаки с лампой Л4. Это двухтактный усилитель низкой частоты, отличающийся тем, что при разомкнутом контакте К2 на сетки триодов подается запирающий потенциал, возникающий за счет падения части анодного напряжения на сопротивлении R5.

При замкнутом контакте К2 напряжение на сетках трио­дов уменьшается. Наличие сопротивления R7 и конденсатора С9 позволяет получить постепенное изменение потен­циала на сетках лампы Л4, причем время возникновения звука пропорционально величинам R7 и С9. Переведя переключатель П в положение 1, мы увеличиваем емкость в цепи сеточной развязки и получаем возможность медленного нарастания звука, аналогичного атаке на духовых инструментах. Все щелчки, которые имели бы место при замыкании и размыкании ключа К2 в однотактной схеме, здесь подавляются, поскольку эти помехи поступают на выход в обратных фазах.

В отличие от автоматического вибрато, широко применяемого в электрических органах, в терменвоксе вибрато образуется за счет легкого покачивания кисти руки, благодаря чему возникают периодические изменения частоты (частотная модуляция) в небольших пределах. Наивыгоднейшая частота вибрато лежит в пределах пяти – семи колебаний в секунду. Именно такое вибрато наблюдается у первоклассных певцов и скрипачей.

Управление громкостью звука у терменвокса чаще всего осуществляется при помощи педального потенциометра. Этот потенциометр представляет собой обычное непроволоч­ное переменное сопротивление, изменяющееся по логарифмическому закону. Из имеющихся в ассортименте потенциометров можно рекомендовать сопротивление типа СП на 100 ком с предельно допустимой мощностью рассеяния 1 вт.


Рис. 9. Педаль для управления громкостью.
1 – ролик; 2 – струна; 3 – шкивок; 4 – переменное сопротивление.

Конструкция педали для управления громкостью показана на рис. 9. Все динамические оттенки (фортиссимо, форте, меццо-форте, пиано и пианиссимо) выполняются при помощи педали.

Первым мастером выразительной игры на терменвоксе был и остался К. И. Ковальский, который выступал на эстраде совместно с такими выдающимися артистами, как В. В. Барсова и Н. А. Обухова.

Играть на терменвоксе можно только при наличии хорошего слуха и музыкального вкуса. Но и при этом условии еще нельзя рассчитывать на полноправное профессиональное применение инструмента без наличия большого практического опыта в исполнении музыкальных произведений.