ТЕРМЕНВОКС

ЛЕВ КОРОЛЁВ МОСКВА

Терменвокс, первенец электромузыкальной техники, появившийся в СССР в 1921 г. и названный по имени изобретателя Л.С. Термена, представлен двумя исполнительскими школами.
Первая школа игры, «неприкасаемым способом» из положения стоя, предложена Л.С. Терменом. Правая рука здесь управляет высотой звука: при приближении руки к антенне высота звука повышается. Левая рука управляет громкостью звука: при удалении левой руки от второй антенны громкость звука увеличивается. Эта школа позволяет исполнять мелодии кантиленного (напевного, спокойного) характера.
Вторая школа, игра сидя, с кнопочной манипуляцией звуком и педальным регулятором громкости, предложена в начале 20-х годов первым солистом и мастером выразительной игры на терменвоксе – К.И. Ковальским (1890–1976 г.г). Правая рука, как и в первом случае, управляет высотой звука, громкость звука управляется ножной педалью, а левая рука лежит на пульте управления и управляет кнопочным манипулятором, формирующим начальные и конечные фазы звука. Эта школа позволяет исполнять не только кантиленную музыку, но и вокальную колоратуру, и значительную часть инструментальной музыки. Следует отметить, что антенна терменвокса не излучает радиоволн – это вовсе не антенна. С позиции радиотехники эту деталь инструмента правильнее называть электродом или металлическим штырем, но мы в нашем рассказе сохраним название «антенна» как традиционное.
Напомним принцип действия инструментов обеих школ и их функциональное построение.


Функциональные схемы терменвоксов исполнительских школ Л.С. Термена и К.К. Ковальского приведены на рисунках 1 и 2 соответственно. Опорный генератор (ОГ) постоянной частоты настраивается на частоту ультразвукового диапазона – не выше 150 кГц (начало радиовещательного диапазона). Частота колебаний управляемого генератора (УГ) изменяется за счет изменения электрической ёмкости антенного контура при поднесении правой руки исполнителя к антенне (АВ) во время игры на инструменте: при приближении руки к антенне электрическая ёмкость рука-антенна увеличивается и частота генератора понижается. Колебания с обоих генераторов объединяются в суммирующей цепи (СЦ), где образуются так называемые биения. Далее биения детектируются детектором (ДБ), который выделяет их огибающую; частота её является разностной частотой генераторов и определяет высоту основного тона звука. Пусть опорный генератор настроен на частоту 90 кГц. Частота колебаний управляемого генератора изменяется в пределах 89,984 кГц до 86 кГц. Следовательно, на выходе детектора биений образуется переменное напряжение, частота которого изменяется в пределах от 16 Гц до 4 кГц, что соответствует диапазону основных тонов музыкальной шкалы.


К суммирующей цепи часто подключаются контуры гармонического синтеза, которые выделяют гармоники генераторов. Это усложняет картину биений – их форму, а следовательно, и форму колебаний на выходе детектора биений, что, в свою очередь, определяет различные тембровые оттенки. Такой синтез темброобразования называется гармоническим и характеризуется постоянством относительного спектрального состава звуковых колебаний в музыкальном диапазоне.
Дальнейшие пути обработки сигналов в инструментах двух исполнительских школ расходятся. С выхода детектора биений (рис.1) продетектированное напряжение поступает на регулируемый усилитель (РУ), коэффициент передачи которого изменяется в широких пределах (не менее 66 дБ) напряжением с выхода канала управления громкостью. Он включает в себя генератор (ГГ), электрический контур с амплитудным детектором (КД) и антенну (АГ) управления громкостью звука. Во избежание взаимного влияния генераторов и появления интерференционных помех, генератор ГГ настраивается на частоту более высокую (не менее 20кГц), чем опорный генератор. Напряжение с выхода генератора ГГ вводится в последовательный пассивный контур, в цепь которого подключена антенна управления громкостью (АГ). Контур обычно настроен так, чтобы при минимальном расстоянии ладони левой руки от антенны (вплоть до касания её) контур был бы расстроен относительно частоты генератора; напряжение с выхода амплитудного детектора очень мало и регулируемый усилитель закрыт – звук отсутствует. Антенна выполнена чаще всего из металлической трубки, в виде полукольца и располагается горизонтально. По мере удаления руки (подъем её вверх) от антенны электрическая ёмкость рука-антенна уменьшается, расстройка контура относительно частоты генератора уменьшается, напряжение на выходе детектора увеличивается и в итоге громкость звука увеличивается. Принципиально необходимым узлом является включатель звука (ВЗ) – орган управления высокой оперативности, который включает звук непосредственно перед исполнением музыки и выключает его при отходе исполнителя от инструмента. Таким образом, управление параметрами звука в инструменте школы игры «неприкасаемым способом» осуществляется с помощью двух пространственных грифов.


В инструменте школы игры при сидячей посадке исполнителя (рис.2) сигнал с выхода детектора биений поступает на манипулятор (М) – важнейший узел функциональной схемы, а затем через педаль управления громкостью (П) — на усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Манипулятор совместно с пультом управления (ПУ) осуществляют амплитудно-временную обработку сигнала – формирование атаки и затухания звука различной продолжительности, формирование звучаний стаккато, пиццикато, трели, звучание гавайской гитары (атака звука – начальная фаза звукового процесса – его передний фронт, затухание – заключительная часть процесса – его задний фронт). Запуск манипулятора осуществляется кнопками, расположенными на пульте управления под пальцами левой руки исполнителя. На пульте управления расположены также все оперативные органы управления режимами работы инструмента в процессе исполнения музыки. Всё это, наряду с кантиленой, позволяет исполнять музыку буквально головокружительной виртуозности в отличие от школы игры «неприкасаемым способом», где из-за инерционности левой руки при управлении громкостью исполнительские возможности ограничиваются, в основном, кантиленой.
К недостаткам школы игры «неприкасаемым способом» следует также отнести невозможность переключения режимов работы в процессе исполнения музыки и взаимозависимость высоты и громкости звука в процессе игры [1]. Паразитные изменения громкости при управлении высотой звука практически незаметны на слух; изменения же высоты звука при управлении громкостью ввиду большой разрешающей способности слуха по частоте [2] заметны, особенно сильно в басовом регистре, что усложняет работу исполнителя.

Следует отметить ещё один важный недостаток указанной школы игры – большую физическую нагрузку, приходящуюся на исполнителя во время репетиционной работы в концертном выступлении. Согласитесь, играть стоя с вытянутыми руками, сохраняя длительное время статическую позу, не шелохнувшись перед инструментом, посильно далеко не каждому человеку, особенно в пожилом возрасте или с какой-либо патологией в организме. Репетировать же сидя и быстро перейти к исполнению стоя крайне нежелательно, т.к. микроструктуры пространственных грифов в указанных положениях музыканта будут различны. Это может привести к неточностям в нюансировке громкости и к возможной фальши при исполнении музыки, кроме того, игра сидя внешне дискредитирует саму школу игры «неприкасаемым способом».
От всех перечисленных недостатков свободна школа игры при сидячей посадке исполнителя. Высота звука и его громкость здесь полностью развязаны по самому функциональному построению; технические возможности её несоизмеримо выше, о чём мы упоминали ранее. Посадка исполнителя снимает значительную часть физической нагрузки приходящейся на тело исполнителя; левая рука здесь опирается на специальную подставку на пульте управления и физически ненагружена; плечевой сустав правой руки свободно опирается на корпус музыканта и лишь предплечье, кисть руки и её пальцы участвуют в звуковысотной функции. Педаль управления громкостью находится под ногой (лучше левой) свободно сидящего исполнителя. Такая посадка музыканта и способ игры позволяют работать с инструментом, «буквально часами не испытывая физической усталости» (К.И. Ковальский).


Однако, несмотря на недостатки школы игры предложенной Л.С. Терменом, способ исполнения музыки в ней настолько оригинален и необычен, что он и в настоящее время представляет определённый интерес. Обе школы игры имеют полное право на паритетное существование в области музыкального искусства, и всё ретроспективное и дальнейшее развитие и совершенствование терменвокса в равной степени касается обеих исполнительских школ, разумеется, с учётом их индивидуальностей и «капризов».
Развитие и совершенствование терменвокса шло в различных направлениях. Главными среди них были такие течения: повышение стабильности музыкального строя, решение проблемы выравнивания мензуры (степени равномерности длины октав) пространственного звуковысотного грифа, существенное расширение тембровой номенклатуры, решение проблемы безынерционного способа нахождения начальной высоты звука (НВЗ) перед игрой, детерминизации структуры грифа и звуковысотных позиций и упрощение процесса обучения игре на инструменте.
Предельно кратко расскажем о технических решениях перечисленных задач и проблем по состоянию на сегодняшний день.
Стабильность музыкального строя характеризуется постоянством длины пространственного грифа. Паразитные изменения его длины подразделены на два типа – кратковременные, которые не могут быть отработаны исполнителем за счет инерционности его мышечно-двигательного аппарата, и долговременные, автоматически устраняемые музыкантом в процессе интонирования. Кратковременные уходы за счет пульсаций напряжения питания, ненадёжных шелестящих контактов крепёжных деталей и др., устраняются тривиальными способами. Долговременная стабильность музыкального строя достигается принятием мер для достижения максимальной коррелированности (равенством по величине и знаку) частотных уходов генераторов интерферирующей пары. Подробные рекомендации см., например, в [3]. Задачу получения высокой стабильности музыкального строя, приемлемой для практического применения в современном терменвоксе, следует считать решённой.
Неравномерность пространственного звуковысотного грифа чрезвычайно затрудняет процесс освоения инструмента на этапе обучения игре, затрудняет исполнение музыки. Она объясняется неравномерностью изменения электрической ёмкости рука-антенна на разных расстояниях руки от антенны: на малых расстояниях изменения этой ёмкости велики и звуковысотные интервалы сужены; по мере удаления руки от антенны изменения ёмкости уменьшаются и звуковысотные интервалы расширяются. Отметим, что конструкторы как обычных музыкальных инструментов, так и ЭМИ практически всегда стремились и стремятся создавать свои инструменты с равномерным распределением октав в пространстве (клавесин, орган, фортепиано, синтезатор и др.). Авторами работы [4] независимо друг от друга найден довольно простой способ выравнивания мензуры пространственного грифа терменвокса с помощью частичного захватывания частот генераторов, заключающийся во введении в генераторную основу инструмента хорошо дозированной взаимной связи генераторов. Частоты генераторов при этом приближаются друг к другу тем быстрее, чем меньше расстройка. Это и компенсирует естественное расширение октав инструмента прототипа по мере понижения высоты звука [5]. Таким образом, частичное (и полное) захватывание частот генераторов, в радиотехнических устройствах являющееся крайне нежелательным паразитным явлением, применительно к терменвоксу играет важную принципиальную и положительную роль: на определённом участке звуковысотного диапазона гриф становится равномерным с сохранением этой равномерности в достаточно большом диапазоне звуковысотных континуальных позиций, что хорошо укладывается в рамки критерия идеального грифа. Структура пространственного звуковысотного грифа терменвокса достаточно сложна; о ней мы постараемся рассказать в последующих номерах нашего журнала. Проблему выравнивания мензуры пространственного грифа в современном терменвоксе в диапазоне наиболее употребительных музыкальных звуков следует считать разрешенной.


Работы по созданию новых тембров в терменвоксе шли в направлениях совершенствования гармонического способа темброобразования (традиционного для терменвокса), форматного способа и изыскания принципиально новых путей темброобразования. К.И. Ковальский считал необходимым введение в терменвокс определённой номенклатуры инструментальных тембров. Он не требовал точного копирования тембра (в настоящее время это не является сложной технической задачей, особенно применительно к терменвоксу), важно было лишь подчеркнуть наиболее характерные и яркие особенности данного тембра. Исследования показали, что форматный способ темброобразования пригоден и для терменвокса. Задача решена путём введения в терменвокс импульсных преобразователей и тщательного подбора импульсного материала, возбуждающего соответствующие форматные цепи пониженной добротности. Впервые в музыкальной практике в терменвокс введены инструментальные тембры, напоминающие звучание смычковых инструментов, валторны, гобоя и трубы [6].
В части гармонического темброобразования впервые в терменвоксе применено детектирование биений на разных участках детекторной характеристики («плавающая» рабочая точка детектора), что приводит к видоизменениям формы направления на выходе детектора биений, а следовательно, и к различным тембровым оттенкам [3]. Разумеется, способы гармонического темброобразования с помощью выделения гармоник генераторов не потерял актуальности и в настоящее время. На базе исследований унисонных и звукошумовых явлений было выявлено, что звукошум (как одна из субъективных характеристик качества музыкального звука) органически вписывается в терменвокс. Звукошумом называется такой шум, при котором интервал полутона ещё можно определить на слух, хотя бы и неточно [7]. Разработан и создан новый инструмент – тершумфон (сокращенное от терменвокс, шумофон), в котором каналы терменвокса и шумофоны используются как независимо друг от друга, так и совместно в их едином унисонном звучании с оперативными регулировками соотношений сигналов терменвокса, и шумофона, и полосы частот звукошума в процессе исполнения музыки [8]. Это позволяет получать широкую гамму всевозможных звукошумовых эффектов различной интонационной определенности (пение и вой ветра, раскаты грома, выстрелы и т.д.), а также помогает раскрыть сложные невербальные драматические ситуации классической, народной и эстрадной музыки. Тершумфон успешно использовался в известном ансамбле электромузыкальных инструментов Всесоюзного радио и ЦТ под управлением В.В.Мещерина; демонстрировался на ВВЦ в Москве, участвовал в ряде тематических концертов.
Важную роль в темброобразовании играет частичное захватывание частот генераторов: по мере понижения высоты звука относительный спектральный состав его расширяется, что сообщает звуку естественность, ненадоедливость звучания, свойственную большинству обычных музыкальных инструментов и певческим голосам.
Существенно обогащает звучание терменвокса искусственная реверберация. К.И. Ковальский считал ревербератор необходимым узлом любого концертного терменвокса. В работе [9] применен трехпружинный малогабаритный ревербератор с высокооперативной регулировкой уровня реверберирующего сигнала в процессе исполнения музыки. Созданный инструмент удовлетворял всем требованиям К.И.Ковальского. В настоящее время этот инструмент, дополненный визуализатором грифом (см. ниже), успешно используется при обучении игре на современном терменвоксе (класс по обучению игре функционирует в школе 1159 г. Москвы; ведет его педагог З.А. Дугина-Раневская – ученица Л.С. Термена и К.И. Ковальского).
Работы в области темброобразования в терменвоксе нескончаемы. Не существует некоего метафизического рубежа, после которого можно было бы сказать, что все проблемы темброобразования в терменвоксе решены, поскольку в этой области деятельности, как ни странно, проблем не существует. Здесь, скорее всего, в праве говорить лишь о том, что сделано на сегодняшний день. Новые исследователи, новые музыканты и Новое Время поставят и будут решать свои задачи по линии темброобразования в терменвоксе. Не следует путать здесь с проблемами, вызванными явной патологией инструмента, о котором мы говорили выше. Скажем еще об одной (пожалуй, последней), также десятилетиями стоящей проблеме и её разрешении.
В современном терменвоксе полностью решена проблема безынерционного нахождения начальной высоты звука перед игрой (НВЗ) и детерминизации звуковысотных позиций. Это осуществлено так называемым косвенным способом, первичной информацией для которого является частота колебаний напряжения с выхода детектора биений. Эта информация преобразуется в световую, и представляется исполнителю в привычных для него значениях высоты звука. На базе линейных газоразрядных индикаторов типа ИН-13 разработан трехоктавный (по одному индикатору на каждую октаву) визуализатор грифа и успешно применен в ЭМИ тершумфон, а после существенных доработок – и в ряде образцов ЭМИ терменвокс [10]. Длина светового столба индикатора прямо пропорциональна высоте звука и откалибрована в полутонах с помощью рисок, проведенных от каждой ноты на мнемоническом рисунке шкалы фортепианного типа до колбы индикатора. Поднеся руку к антенне, музыкант видит, какой ноте соответствует положение его руки (и его корпуса) в пространстве перед антенной. Это позволяет ему без потерь времени занять необходимую звуковысотную позицию перед игрой, оперативно найти НВЗ и без ограничений, как это имеет место и в обычных музыкальных инструментах, вступить в оркестровую или ансамблевую игру.

Визуализатор позволяет повысить точность интонирования при исполнении сложных музыкальных пассажей, особенно с большими звуковысотными интервалами и при исполнении глиссандо; контролировать глубину и форму вибрато непосредственно в единицах высоты звука; свободно ориентироваться в музыкальной обстановке при исполнении звуковых эффектов; быстро настроить инструмент и, наконец, существенно упростить процесс обучения игре на инструменте. Визуализатор, дополненный автономными источниками питания и устройством внешнего запуска, может быть использован как отдельный прибор для измерения и текущего контроля звуковысотных характеристик музыкальных звуков обычных инструментов со свободным интонированием в музыкальной педагогике, например, при обучении игре на скрипке или в работе с певческими голосами.
Упрощенная функциональная схема современного терменвокса школы игры при сидячей посадке исполнителя приведена на рисунке 3.
Опорный и управляемый генераторы (ОГ и УГ) с принятыми мерами коррелированности их частотных уходов работают в режиме частичного захватывания частот через элемент связи (ЭС), например, конденсатор, подключенный к контурным цепям или к цепям обратных связей генераторов. Колебания обеих генераторов объединяются в суммирующей цепи (СЦ), а образовавшиеся биения детектируются детектором ДБ. Необходимая длина пространственного грифа перед игрой устанавливается небольшим смещением частоты управляемого генератора с помощью электронной подстройки, управляемой с пульта управления (ПУ). Рабочая точка детектора биений, определяющая желаемый оттенок голосового тембра, устанавливается напряжением с пульта управления. Сигнал с выхода детектора биений поступает на визуализатор грифа (ВГ), пульт управления и импульсные преобразователи (ИП). Последние формируют импульсные последовательности, возбуждающие соответствующие формантные цепи (ФЦ). На переключатель пульта управления сходятся все напряжения уже готовых тембров. В пульте управления формируется также напряжение, определяющее амплитудные характеристики (атаку, затухание и др.) звука и подает на манипулятор (М) в качестве модулирующего. Сюда же поступает и сигнал тембра, выбранный переключателем пульта управления. С выхода манипулятора через педаль громкости (П) готовый звуковой сигнал подается на усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ). С выхода манипулятора сигнал проходит также через ревербератор (Р) и в определенной дозировке суммируется с прямым сигналом выбранного тембра. На пульте управления располагается так называемый язычок трели (Т) — металлическая конусообразная пластинка, соединенная с общим проводом. Все органы управления на пульте высокой оперативности, что, напомним, позволяет управлять всеми режимами работы инструмента, не снимая руки с подставки во время исполнения музыки.


Функциональная схема современного терменвокса для игры «неприкасаемым способом» достаточно ясна из вышеизложенного. Канал управления громкостью может быть построен по более компактной схеме, где при изменении емкости левая рука – антенна изменяется частота генератора, либо одновременно частота и амплитуда и преобразуется в управляющее напряжение – это не является принципиальным. Узлы формирования амплитудных характеристик (атака, затухание и др.), напомним, здесь отсутствуют управление громкостью, попытки исполнения стаккато, простых форшлагов и др. осуществляется движениями левой руки.
Конструктивные оформления инструментов могут быть самыми разнообразными в зависимости от моды времени, конкретного назначения ЭМИ, вкусов исполнителей и конструкторов инструмента. С инженерных позиций общими, пожалуй, наиболее главными требованиями являются обеспечение максимально высокой коррелированности частотных уходов генераторов и надежности всех электрических контактов металлических крепежных деталей. Генераторы внутри корпуса инструмента располагаются вместе с минимальными перепадами температурных полей.
В заключение отметим, что уровень технического развития современного терменвокса значительно превышает уровень мастерства игры на нем. Непревзойденным мастером игры на терменвоксе был и пока остается К.И. Ковальский. Он дал в СССР более 3000 концертов, как в сольном выступлении, так и совместно со многими выдающимися вокалистами и музыкантами. Вот несколько примеров из его репертуара: «Ария Розины» Дж. Россини, «Неаполитанская песенка» П.Чайковского, «Этюд cis moll» А.Скрябина, «Полет шмеля» Н.Римского-Корсакова… И все это на несовершенных, громоздких, ламповых инструментах!.

1. Л.Д. Королёв. Звуковысотный орган терменокса как ёмкостной датчик охранного устройства. Сб. докл. н.т. юбил.конф. ЦНИИРЭС. – Москва, 1997, ч. 1, с. 175-181.
2. А.В. Римский-Корсаков. Электроакустика. М., Издательство «Связь», 1973.
3. Л.Д. Королёв. Простой терменвокс. Схемотехника, 2003, №12, с.28-30, Схемотехника, 2004, №1, с.35,36.
4. Л.С. Термен, Л.Д. Королёв. Электромузыкальный инструмент типа терменвокс. – Авт. Свид. СССР, № 1048503, 1983.
5. Л.Д. Королёв. Пространственный гриф терменвокса и его выравнивание. «Электроника, музыка, свет», матер. междунар. научно-практической конф., Казань, 1996, с.218-222.
6. Л.Д. Королёв. Новые тембры в терменвоксе. – Радио, 1974, №9, с. 48-50.
7. И.Д. Симонов. Новое в электромагнитных инструментах. Изд. «Энергия», 1996.
8. Л.Д. Королёв. Электронный музыкальный инструмент тершумфон. Матер. 4 Всес. н.т. конф. по эл. инструм., Москва, 1981, сб. докл., ч.2, с. 53-59.
9. Л.Д. Королёв. Многотембровый концертный электромузыкальный инструмент типа терменвокс. Матер. 3 Всес. н.т. конф. «Состояние и персп. Развития ЭМИ в СССР», Житомир, 1976, сб. докл.
10. Л.Д. Королёв. Визуализация пространственного грифа терменвокса. – Радио, 1982, №5, с.44-46.

Добавить комментарий