CC BY
1УДК 63.03.05:66.03:80.29
В. Г. Лукин,
кандидат технических наук, доцент luw_spb_ru@mail.ru
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия
ВЗАИМОСВЯЗЬ КОНСТРУКЦИИ И ФОРМЫ МУЗЫКАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА
Древесина, дека, музыкальный инструмент, акустика, резонансный узел, гитара.
Wood, a deck, a musical instrument, acoustics, resonant unit, a guitar.
Форма и конструкция музыкального инструмента тесно связаны между собой. Даже в настоящее время, в век техники и технологии, нет ясного представления о процессах, происходящих внутри музыкального инструмента.
Исторически сложилось, что конструкция инструмента определяет форму, а уже из формы вытекает технология изготовления. Все существующие в настоящее время музыкальные инструменты можно условно разделить на несколько групп. Это струнные щипковые, струнные смычковые, медные духовые, язычковые духовые, деревянные духовые, ударные. В отдельную группу можно выделить и клавишные инструменты. Единой классификации музыкальных инструментов нет. Наиболее популярная классификация в мире музыкальных инструментов по системе Хорнбосте-ля - Закса [1].
На всем протяжении истории все виды музыкальных инструментов постоянно развивались, изменялись как внешне, так и конструктивно. Менялись их форма, технология изготовления, внутреннее содержание, которое вкладывал мастер в готовое изделие. Такое развитие музыкальных инструментов было связано, в первую очередь, с появлением более сложных музыкальных произведений, которые требовали от музыкантов особых приемов их исполнения.
Пожалуй, наиболее сложным видом музыкальных инструментов с точки зрения их технологии являются музыкальные инструменты, изготавли-
ваемые из древесины. Это струнные смычковые инструменты, щипковые инструменты и клавишные инструменты.
Наиболее типичным представителем щипковых музыкальных инструментов является гитара. В мире это один из широко распространенных музыкальных инструментов. Гитара используется как для сольного исполнения различных произведений, так и в качестве аккомпанирующего инструмента. Существует более 20 типов различных гитар. При этом в последнее время наибольшую популярность в мире все больше завоевывают гитары электрические.
Первые сведения о гитаре относятся к глубокой древности. На египетских памятниках тысячелетней давности встречаются изображения музыкального инструмента - наблы, который своим внешним видом напоминает гитару (слово «гитара» - арабского происхождения). Как свидетельствуют иероглифические надписи, набла - символ добра. Гитара была распространена и в Азии, что подтверждают изображения на архитектурных памятниках Ассирии, Вавилона и Финикии. В XIII веке арабы завезли ее в Испанию, где она вскоре получила полное признание.
В конце XV века состоятельные семьи Испании начинают соперничать между собой в покровительстве наукам и искусству. Гитара наравне с лютней и другими щипковыми инструментами становится излюбленным инструментом при дворах.
XVI век - знаменательный период в развитии гитары, хотя это время не привносит существенных новшеств в конструкцию инструмента. Наряду с виолой, ребеком, арфой, лютней и псалтерионом гитара выдвигается на первый план. Это важное изменение происходит примерно в 1540 году. Очень быстро мода распространяется на Западную Европу, завоевывая Фландрию, Англию, Италию. Как ни странно, Испания в этот список не попадает. Большинство музыкальных инструментов этого периода до нас не дошли.
В противоположность инструментам предыдущей эпохи гитары XVII века дошли до наших дней. Различают в этот период времени гитары переходной и классической конструкций.
Гитары переходной конструкции. Первая гитара с пятью хорами, известная сегодня, принадлежит музею Королевского музыкального колледжа в Лондоне. Созданная в Лиссабоне в 1581 году неким Мельчиором Диасом, она представляет собой связующее звено между гитарами XVI века, от которых она унаследовала свои пропорции, и гитарами XVII века. Их характерные черты уже можно обнаружить в ее строении. Конструкция
гитары Диаса выглядит все-таки во многом архаичной: корпус (нижняя дека и обечайки) вырезан из цельного куска палисандрового дерева; выпуклое дно воскрешает в памяти гитару баттенте, верхняя дека поддерживается изнутри только двумя пружинами. Головка, напротив, имеет почти современный вид. Строение этой гитары обладает особенностями, которые будут повторять в своих работах мастера музыкальных инструментов на протяжении более чем двух веков.
Другая гитара, сходной конструкции (возможно из той же мастерской), по строению более современна и могла бы быть отнесена к 1590 году. Корпус на этот раз имеет плоскую нижнюю деку. Однако невозможно судить о первоначальном виде шейки и грифа из-за многократных переделок этого инструмента.
Гитара классической конструкции. За исключением описанных инструментов переходной конструкции все известные нам гитары с пятью хорами (рядами) богато орнаментированы. Для изготовления такого изысканного предмета мастера используют ценные материалы: редкие породы деревьев (в частности, черное - эбеновое), слоновую кость, черепаховый панцирь. Нижняя дека и обечайки декорируются инкрустацией. Верхняя дека, напротив, остается простой и делается из хвойных пород (чаще всего из ели). Для того чтобы не подавлять вибрацию, деревянной мозаикой отделывают только резонаторное отверстие и края корпуса по всей его окружности. Орнаментальные украшения в виде арабесок идут по всему периметру корпуса и как бы удлиняют боковые подставки. Главный декоративный элемент - розетка сделана из тисненой кожи. Эта розетка не только соперничает с красотой всего корпуса в целом, но и смягчает извлекаемые звуки. Очевидно, что обладателей этих роскошных инструментов интересовала не столько сила и мощность, сколько изысканность звучания.
Один из первых дошедших до нас образцов гитар XVII века находится в коллекции Музея музыкальных инструментов Парижской консерватории. На нем обозначено имя мастера - венецианца Кристофо Коко, а также дата - 1602. Плоский корпус целиком сделан из пластинок слоновой кости, скрепленных узкими планками коричневого дерева. Этот инструмент представляет собой наиболее характерный тип гитары итальянских мастеров начала века; такие инструменты в Европе считаются большой редкостью.
Пройдя большой путь развития, гитара приобрела современный внешний вид. До XVIII века она была меньше размером, и корпус ее был довольно узким и вытянутым. К середине XIX века гитара получила окончательную форму и стала больше.
Существует много различных версий о зарождении гитары, но та форма корпуса и те плавные обводы, которые мы сейчас знаем скорее всего принадлежит средневековой Испании. Первоначально испанская гитара уже имела привычный для нас большой корпус, однако струн было не шесть или 12, а пять сдвоенных. К концу XVIII века испанская гитара в процессе эволюции приобретает шесть одиночных струн.
Классическая (испанская, шестиструнная) гитара - основной представитель семейства щипковых струнных музыкальных инструментов. Она бывает басового, тенорового и сопранового регистров и в современном виде существует со второй половины XVIII века. Используется как аккомпанирующий, сольный и ансамблевый инструмент. Гитара обладает большими художественно-исполнительскими возможностями и широким разнообразием тембров.
Классическая гитара имеет шесть струн, основной строй которых - Е, А, й, g, И, в1 (ми, ля большой октавы, ре, соль, си малой октавы, ми первой октавы). Ряд музыкальных мастеров проводили эксперименты по добавлению дополнительных струн (десятиструнная гитара Фердинандо Карулли и Рене Лакота, пятнадцатиструнная гитара Василия Лебедева, девяти-струнная Гран-гитара и др.), однако такие инструменты широкого распространения не получили.
В России наиболее популярным стал вариант семиструнной испанской гитары. В течение XVIII и XIX веков конструкция испанской гитары претерпевает значительные изменения. Изменяются размеры, мензура и число струн, форма корпуса, конструкция грифа, колкового механизма.
В 50-е годы XIX века отмечены спадом гитарного производства. Во всех странах Европы, за исключением Англии, гитара вытесняется фортепиано. В Англии же гитара по-прежнему пользуется успехом. В Испании также гитара пользуется большой популярностью в это время.
Антонио де Торрес (1817-1892) по сей день признан одним из лучших мастеров гитар не только на испанском полуострове, но и по всей Европе, где его называют «Страдивариусом гитары». Несмотря на то, что инструменты его прославились во всем мире, биография его еще мало изучена. Вклад Торреса в эволюцию гитары очень значителен. Гитары, которые он конструирует начиная с 1850 года, по типу строения весьма современны. Он вырабатывает новые нормы конструирования инструмента: - увеличение объема корпуса, который делается более широким и глубоким;
- установление вибрирующей части струны (65 см);
- трансформация грифа, который становится более широким и чуть более выпуклым по отношению к плоскости деки; гриф продолжается вплоть до резонаторного отверстия;
- возврат к креплению струн с помощью завязывающихся узелков; подставка остается снабженной порожком;
- установление оптимального количества (семь) веерных пружин и новый принцип их расположения.
Конструкция гитары. Гитара состоит из следующих узлов и деталей:
- корпус гитары с верхней, нижней декой и подставкой;
- гриф с головкой и колковым механизмом и ладовыми пластинками;
- струны.
Источником звука в гитаре являются колебания натянутых струн. Высота извлекаемого звука определяется силой натяжения струны, длиной колеблющейся части и толщиной самой струны.
Для облегчения игры на гитаре используются так называемые «лады». Лад - это отрезок грифа с длиной, вызывающей повышение звука струны на один полутон. На границе ладов в грифе укрепляются металлические ладовые пластинки. Конструкция грифа также менялась на всем протяжении истории развития гитары.
В гитаре используется комплект из струн - полный набор струн разной толщины, подобранных таким образом, чтобы при одном натяжении каждая струна давала звук определенной высоты. В современных гитарах используются металлические либо нейлоновые струны.
Сама по себе колеблющаяся струна звучит очень тихо, что для музыкального инструмента непригодно. Для увеличения громкости в классической гитаре используется акустический способ усиления звука. При использовании данного способа весь корпус гитары сконструирован таким образом, что для усиления звука используются весь корпус гитары и верхняя дека, воспринимающая колебания струн. Особое значение имеет и толщина корпуса гитары. Гитара с большим объемом корпуса имеет более низкий и глубокий звук. Это очень характерно для классических испанских гитар.
Дека музыкального инструмента представляет из себя пластину переменного сечения, снабженную ребрами жесткости. Точный теоретический расчет деки музыкального инструмента невозможен, так как процессы, происходящие в системе дека - струны - корпус настолько сложны, что учесть их все невозможно.
Процесс возбуждения колебаний начинается от струн, возникает от трения смычком, удара молоточком или защипывания. В процессе колебаний струна вибрирует с определенной частотой, однако воздуху эти колебания передаются незначительно. Это связано с тем, что при колебаниях струны воздух успевает огибать струну и почти не вовлекается в колебательный процесс. Именно поэтому звук отдельной струны или группы струн обладает малой интенсивностью. Кроме того, звуковые волны струн не имеют определенной направленности. В случае же совместного колебания (струна - подставка - дека) колебания передаются от струны через подставку деке, а затем и окружающему воздуху. Воздух вовлекается в колебания по всей площади деки, и звук получается более сильный и яркий. Кроме этого звук приобретает определенную направленность.
Громкость и длительность звука зависят от энергии, полученной от источника возбуждения. Нежесткое закрепление деки по периметру, неоднородность материала, неплотное прилегание струн к деке - все это способствует уменьшению первоначальной энергии. Поэтому при разработке конструкции резонансного узла музыкального инструмента необходимо закладывать максимальный коэффициент полезного действия деки. Процесс возбуждения колебаний очень сильно воздействует на деку. При этом амплитудно-частотные характеристики деки будут зависеть и от точки приложения энергии. Частотная характеристика деки меняется в зависимости от расположения на ней точки возбуждения. Исследования показывают, что чем ближе расположена эта точка к геометрическому центру деки, тем ярче выражены в ее частотных характеристиках низкие частоты.
Звуковые волны в любой древесине постепенно затухают. Этот процесс зависит от свойств материала, а также от места произрастания дерева, сушки, способа обработки и в конечном итоге - от конструкции резонансного узла. Затухание происходит за счет внутреннего трения в материале. Экспериментально доказано, что древесина, отобранная опытным мастером, оказывается более высококачественной. Необходимо заметить, что акустическая константа не является универсальным критерием качества резонансной древесины. Связано это с тем, что методы определения акустической константы несовершенны [2]. Опытный мастер на слух может отличить резонансную древесину от обычной ели.
С точки зрения акустики древесина представляет из себя сосуд с большим количеством взаимодействующих между собой полостей различ-
ных сечения и объема. Материал древесины очень неоднороден, и это очень существенно сказывается на акустических и вибрационных характеристиках.
Однако как любой природный материал древесина представляет собой живую субстанцию, состоящую из клеток, которые могут находиться в двух состояниях: в растущем дереве и в уже срубленном. В последнем случае древесное вещество претерпевает существенные изменения, которые могут сказаться на последующей эксплуатации материала [3]. Никто до сих пор не может точно сказать, как полное или частичное удаление влаги сказывается на музыкальных инструментах, т. е. на их качестве.
Диапазон звучания классической гитары совпадает с диапазоном звучания человеческого голоса.
Существует еще один тип гитары - это так называемая слайдовая гитара, или гавайская гитара, игра на которой производится в горизонтальном положении. Корпус гитары лежит плашмя на коленях гитариста или на специальной подставке, гитарист при этом сидит на стуле или стоит рядом с гитарой, как за столом. Вид гавайской гитары - укулеле - щипковый музыкальный инструмент, миниатюрная четырехструнная гитара. Укулеле появилась в 1880-е годы как развитие типа брагиньи - миниатюрной гитары с острова Майдера, родственной португальскому кавакиньо. Укулеле распространена на некоторых тихоокеанских островах, но ассоциируется прежде всего с гавайской музыкой времен гастролей гавайских музыкантов.
Этот тип гитары получил распространение также и в других странах, например в Китае, Корее и Японии.
Кроме того, существует еще и так называемая непосредственно слайдовая гитара (слайд-гитара) - гитара, предназначенная для игры слайдом. В такой гитаре высота звука плавно изменяется с помощью специального приспособления - слайда, которым водят по струнам.
Цисяньцинь (также называют гуцинь) - китайский семиструнный щипковый музыкальный инструмент, разновидность цитры. Инструмент имеет продолговатый корпус в виде деревянного ящика фигурных очертаний (длина 100-120 см, ширина около 20 см). Струны изготавливаются из шелка и имеют различную толщину. Во время игры исполнитель держит цисяньцинь горизонтально, при этом узкий конец со струнодержателем располагается слева, а широкий с колками - справа. Струны прижимают к деке, звук извлекают щипком.
Кото (японская цитра) - японский щипковый музыкальный инструмент. Кото относится к традиционному музыкальному японскому инструменту. На кото играют с помощью накладных ногтей-медиаторов (котод-зумэ), надевающихся на большой, указательный и средний пальцы правой руки. Лады и тональности настраиваются с помощью струнных подставок (мостов) непосредственно перед началом игры.
Игра на кото является одним из традиционных японских национальных видов искусства, получивших распространение, прежде всего, при императорском дворе. Однако и сегодня этот инструмент пользуется большой популярностью.
Существует два основных типа этого инструмента: семиструнный «кин» длиной 1 м - используется как соло-инструмент; «со» - длиной от 1,8 до 2 м с числом струн от 13 и выше - как оркестровый инструмент.
Сходные инструменты характерны и для культуры Кореи, например каягым.
В России промышленного производства музыкальных инструментов нет уже более пяти лет. В связи с экономическим кризисом и нецелесообразностью их производства последние предприятия (ЗАО «Арфа» и фортепианная фабрика им. Я. Беккер) были переквалифицированы под бизнес-центры с последующей утерей всей документации, оборудования и материалов по акустическим исследованиям. Политика государства такова, что собственное производство и исследования в этой области невыгодны. За последние десять лет на это направление не было выделено ни одного рубля.
Все музыкальные инструменты, которые продаются в магазинах музыкальных инструментов в России, иностранного производства.
Библиографический список
1. Erich Moritz von Hornbostel. Systematik der Musikinstrumente [Text] / Erich Moritz von Hornbostel, Curt Sachs (Hornbostel-Sachs) // Zeitschrift fur Ethnologie, Jahrg. XLVI, 1914.
2. Лукин, В. Г. Формирование защитно-декоративных покрытий резонансных дек деревянных музыкальных инструментов [Текст] : дис. ... канд. техн. наук / В. Г. Лукин. - СПб.: СПбГЛТА, 1998.
3. Лукин, В. Г. Современные представления о древесине для музыкальных инструментов [Текст] / В. Г. Лукин, Е. Г. Кузнецова; СПбГЛТА. - М., 2008. - 6 с. -Деп. в ВИНИТИ. 14.07.08, № 608-В2008.
Посвящена вопросам использования древесины в производстве музыкальных инструментов. В статье содержатся сведения о гитаре, ее истории и конструкции.
* * *
Clause is devoted to questions of use of wood in manufacture of musical instruments. In clause data on a guitar, its history and a design contain.
