Пой,гармоника!

В настройке современных язычковых музыкальных инструментов широко используется настройка с розливом, т.е. с биениями в звучании отдельных нот инструмента. Розлив создается за счёт небольшой разницы в частоте одновременно звучащих язычков.

Характер чувствительности уха зависит от частоты звука, поэтому настройка инструмента без учета этой зависимости не позволяет достичь оптимальных параметров розлива, получить от инструмента наилучшего возможного качества тембра. Правильно выбранный розлив повышает субъективную громкость инструмента, полетность звука, придает живость и блеск тембру инструмента.

Существующий способ равномерной настройки язычков с розливом от 1 до 10 Гц не обладает также конкретностью, поскольку для указанных границ розлива нет фиксированных точек отсчета: с 1 Гц может быть начата любая из 12-ти нот большой октавы и на 10 Гц может закончиться любая из 12-ти нот четвертой октавы. В связи с этим характер розлива инструментов даже для одного производства может существенно отличаться от инструмента к инструменту.

В способе настройки язычков с розливом не учитывается различие в диапазоне звучания разных моделей инструментов, поэтому одноименные язычки в одноименных октавах, но в инструментах с узким диапазоном звучания (например, две октавы) и с широким диапазоном звучания (пять-шесть) октав, имеют разную величину розлива.

Из-за отсутствия единого оптимального закона розлива ансамблевое исполнение, когда одновременно звучат два, три и более различающихся по диапазону и по величине розлива язычковых инструментов, теряет чистоту созвучий и аккордов, становится в определенной степени диссонансным.

В лаборатории музыкальной акустики Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института (НИКТИ) музыкальной промышленности предложено сведущее обоснование оптимального закона розлива.

Человеческое ухо более чувствительно к периодически изменяющимся звукам. Розлив или биения в звуке язычкового инструмента представляет собой периодически изменяющиеся по амплитуде и частоте звуковые колебания. Это видно по результату сложения колебаний, имеющих близкие частоты 1 и 2. Сложное колебание имеет частоту, изменяющуюся во времени около среднего значения от 1 до 2 и периодически меняющуюся амплитуду.

В общем случае человеческое ухо неодинаково воспринимает одну и ту же разницу частот на различных участках звукового диапазона. Основная предпосылка обоснования оптимального розлива заключается в том, что закон изменения числа биений должен учитывать особенность человеческого уха при восприятии минимальных изменений частоты на различных участках музыкального диапазона частот и выбранная частота биений должна быть одинаково субъективно заметна на слух на разных частотах.

Эта предпосылка будет выполнена, если закон розлива установить по дифференциальному порогу ощущения изменения частоты, т.е. по порогу чувствительности уха к минимальным изменениям частоты, поскольку зависимость изменения чувствительности уха от частоты является нелинейной, постольку и закон изменения розлива по диапазону не может быть прямолинейным.

Согласно современным исследованиям в области частот ниже 500 Гц (примерно ниже «си»1- 493,88 Гц) дифференциальный порог ощущения изменения частоты составляет в среднем 1,5-1,8 Гц, а в области частот выше 500 Гц — дифференциальный порог прямо пропорционален частоте, т.е. отношение разницы частот к основной частоте становится постоянным и равным 0,003.

На рис. I изображена зависимость дифференциального порога ощущения изменения частоты для средних уровней ощущений. По зависимости (рис. I) построена кривая розлива (рис. 2), учитывающая связь числа биений  и чувствительности человеческого уха, полученная в соответствии с предложенным способом. Из графика (рис. 2) следует, что величина розлива, равная в начале большой октавы -«ми» — 1,5 Гц, увеличивается почти линейно до 2,75 Гц к концу первой октавы («си»), т.е. к области максимальной разрешающей способности уха 500 Гц и далее возрастает прямо пропорционально частоте в соответствии с равенством до 13,2 Гц в четвертой октаве («ля»4).

Все промежуточные числовые значения биений могут быть определены по кривой розлива (рис. 2) или непосредственно взяты из приведенной таблицы. При изучении розлива, встречающегося в аккордеонах различных фирм, было обследовано 27 инструментов. Среди отечественных инструментов исследованы аккордеоны ленинградской фабрики «Красный Партизан», Ганинской гармонной фабрики, калужского производственного объединения «Аккорд», новосибирского объединения электромузыкальной аппаратуры «Сибирь» и Шуйской гармонной фабрики. Инструменты зарубежного производства были представлены фирмами Скандалли, Паоло Сопрани, Вельтмайстер и Роял Стандарт.

Каждый инструмент проигрывали по диапазону и измеряли розлив трех нот каждой октавы отдельно на растяжение и сжатие меха. Частоту биений определяли до записи на ленте самописца, регистрирующего уровень интенсивности звука: подсчитывали количество пиков биений на участке записи определенной длины и это число делили на время записи (в секундах). При выборе скорости движения ленты придерживались правила: численное значение скорости движения ленты равнялось или было больше числа биений в секунду.

Относительная погрешность измерений частоты биений не превышала 4%, При всех измерениях в аккордеонах включался только один регистр «виолине», в котором розлив проявляется наиболее ярко и не маскируется октавными язычками.

Значения розлива были выбраны в широком диапазоне биений/с, для нижних язычков — от 1 до 3 биений/с, для верхних язычков — от 4,5 до 15-18. Подготовленные инструменты были оценены семью экспертами-музыкантами и девятью рядовыми слушателями. В общей сложности было проведено четыре экспертизы в лаборатории музыкальной акустики  музыкальной промышленности.

Необходимо отметить, что требования к розливу являются различными при сольном и ансамблевом исполнении, а розлив инструментов для легкой эстрадной музыки может отличаться от розлива инструментов, бытующих в народной музыке. При этом немаловажную роль играет индивидуальность вкусов музыкантов.

Данную неопределенность требований можно, снять, если учесть область преимущественного использования инструментов. Аккордеоны в основном предназначены для исполнения эстрадной музыки, поэтому перед экспертами была поставлена задача оценки розлива именно с точки зрения его пригодности для данного вида музыки.

Основной метод субъективной экспертизы — метод парных сравнений. Этот метод в последние десятилетия широко распространился при оценке качества товаров народного потребления, когда невозможно или затруднительно использовать количественные оценки.

Для оценки качества звучания аккордеонов данный метод применен впервые. Принцип метода парных сравнений прост: каждый эксперт в каждом отдельном туре испытаний сопоставляет между собой только два инструмента и отдает предпочтение одному из них. Результаты обрабатываются и вычисляются критерии согласия экспертов, надежности и правдоподобности способа оценки.

После предварительной экспертизы эксперты-музыканты из семи инструментов выбрали четыре. В последующих турах методом парных сравнений были установлены аккордеоны с самым лучшим и с худшим розливом. Обработка оценочных листов показала, что согласие между экспертами-музыкантами весьма высоко — 99,7% и между экспертами слушателями — 97,5%. Эксперты-музыканты оценили аккордеоны следующим подсчетом голосов: №4 — 27, №3 — 26, №1 — 23, №2-8. Таким образом, выбор лучшего и худшего по розливу инструментов (№4 и №2) совпадает у рядовых слушателей с выбором у музыкантов-профессионалов.

На рис. 3 представлены усредненные кривые розлива — четырех экспериментальных аккордеонов и кривая оптимального теоретического розлива.

Сравнение кривых розлива показывает, что кривые для инструментов: №4 и №3 ближе всего подходят к оптимальному розливу, а относительно далеко от него кривые инструментов №1 и №2.

Аккордеон № 4 был выбран лучшим по розливу и его кривая подходит ближе всего к теоретической кривой розлива. Следует отметить, что совершенно точного совпадения нет, учитывая некоторые отклонения в настройке, но разница достаточно мала и достигает всего 0,8 биений/с в сторону занижения в малой октаве и несколько десятых завышения в третьей октаве.

Таким образом, субъективная экспертиза в целом подтверждает высокие свойства аккордеона, настроенного по предложенному теоретическому закону розлива, увязанному со свойствами человеческого уха.

Проведенный теоретический анализ чувствительности человеческого уха к изменению частоты звуков и субъективные экспертизы по оценке влияния розлива на качество звучания аккордеонов позволяют установить, что предложенный в работе розлив, при котором закон изменения частоты биений в розливе соответствует дифференциальному порогу ощущения изменения частоты, обладает более высокими звуковыми качествами по сравнению с известным прямолинейным законом розлива. В соответствии с обоснованным законом розлива число биений устанавливают пропорционально частотам равномерно-темперированной шкалы, увеличивая от 1,5 до 2,75 биений/с от «ми» большой октавы до «си» первой октавы и пропорционально линейной шкале частот от «си» первой октавы к верхним частотам, в соответствии с равенством AJ — 0,003 f.

Автор: В.Г.Порвенков,1979г.

О порогах возбуждения язычков и показателях стабильности строя

Минимальность порогов возбуждения — один из показателей высоких звуковых качеств язычковых инструментов. Различие порогов возбуждения соседних тонов не должно быть заметно на слух. Слишком высокое давление воздуха на язычок приводит к срыву его колебаний. В хороших инструментах порог срыва колебаний составляет 210—250 мм вод. ст. Настройка при средней величине давления воздуха в камере приводит к тому, что при достижении пороговых значений давлений частота колебаний язычка будет отклоняться от среднего значения на 1 —1,5 Гц. Общая величина изменения частоты язычка при изменении давления воздуха от порога возбуждения до порога срыва колебаний — показатель стабильности строя.

Область темперирования и этапы настройки

Высотное положение области темперирования в язычковом инструменте несколько иное, чем в фортепиано,— обычно это октава ми¹ — ми². Это объясняется тем, что октава ми¹—ми² находится практически посредине диапазона мелодии язычкового инструмента, в ней хорошо прослушиваются биения в настраиваемых квинтах и квартах.

Принципы построения планов настройки такие же, как описанные нами ранее для фортепиано. Общее количество настроек язычкового инструмента меньше, чем у фортепиано.

Различают черновую настройку язычков с точностью примерно 1/2 полутона, предварительную настройку голосовых планок с точностью 1/12 — 1/16 полутона и окончательную настройку голосовых планок уже в корпусе инструмента с точностью 1/32 полутона.

Особенности шлифовки язычков для повышения-понижения их частоты

Частота колебаний любой системы пропорциональна корню квадратному из отношения жесткости системы к ее колеблющейся массе. Поэтому при шлифовке металла язычка частота изменяется в зависимости от того параметра, который больше изменился в результате данной операции.

При шлифовке в любом месте язычка одновременно меняются и его масса, и жесткость. Однако степень этого изменения различна в зависимости от места обработки. Обработка основания язычка уменьшает отношение жесткости к массе, так как изменяет жесткость в большей степени, чем массу. Поэтому при такой обработке частота колебаний язычка уменьшается. Аналогично рассуждая, легко понять, что при обработке вершины язычка частота его собственных колебаний увеличивается.

Инструменты для настройки

Инструмент для настройки язычков несложен. Это шаберы круглого сечения, надфили (с мелкой бархатной насечкой), тонкая стальная пластинка-подголосник (иногда называемая голосником, стройником), поддерживающая язычок при его обработке, крючки для подъема внутренних язычков. Могут понадобиться наковальня, молоток, плоскогубцы, нож и ножницы.

На предварительной настройке, когда снимается достаточно толстый слой металла, применяется абразивный круг, приводимый в движение небольшим электродвигателем с помощью гибкого вала.

В фабричных условиях настройку производят в специальной заглушённой кабине, которая оборудована воздуходувкой — устройством для создания необходимого перепада давлений воздуха по обе стороны язычка (за счет разрежения воздуха). Стол воздуходувки снабжен специальным приспособлением для зажима голосовой планки. Установив голосовую планку, ее сначала возбуждают щипком с помощью подголосника.

Предварительную настройку производят в унисон по контрольным (эталонным) язычкам. При подкладывании подголосника под внутренний язычок надо следить за тем, чтобы язычок не заклинивался и не деформировался.

Поведение язычка после механической обработки,релаксации внутренних напряжений и приклеивания лайки

Высота звучания язычка изменяется в процессе его механической обработки, которая создает в теле язычка напряжения. Их релаксация приводит к последующему изменению жесткости в месте крепления язычка и, как следствие, к изменению высоты звука. При обработке язычок нагревается, и в процессе остывания в нем также изменяются напряжение и высота звука. В результате явлений релаксации звук, издаваемый язычком, повышается довольно быстро после окончания его настройки; для разных язычков это повышение различно.

Приклейка лайки вызывает противоположное изменение частоты — понижение звука. Эта операция в какой-то мере компенсирует завышение звука, вызываемое релаксацией механических напряжений. Точную настройку проводят уже после приклейки лайки. Если настройку язычков производят по слуху, то пользуются контролем частоты биений, которая для настроенных интервалов та же, что и для фортепиано.

В настоящее время существуют специальные приборы, которые существенно облегчают процесс предварительной настройки в производственных условиях. В этом случае частоты язычков сравниваются с эталонными частотами, вырабатываемыми электронным генератором, а контроль степени настройки осуществляется визуально по экрану электронно-лучевой трубки.

Что влияет на точность настройки

На высоту тона язычков влияют резонаторы и корпус инструмента, поэтому окончательная, чистовая настройка производится только в корпусе того инструмента, в котором будут установлены данные резонаторы. Здесь необходимо проверить состояние и качество приклейки лайковых клапанов на планках, влияющих на настройку.

На точность настройки язычка на голосовой планке влияет даже плотность установки планки на резонаторе и надежность герметизации планки по периметру канифольно-восковой мастикой. При неплотной установке и разгерметизации планка сама начинает вибрировать вместе с язычком, давая биения в звуке.

Инструмент и оборудование, применяемые при окончательной настройке, в принципе не отличаются от инструментов для предварительной настройки, но метод настройки в большинстве случаев слуховой, по биениям, который пока позволяет достичь большей точности.

Определения направления темперации

Поэтому здесь иная методика определения направления темперации. Основание язычка плотно зажимается каким-либо металлическим ребром, при этом повышается жесткость язычка, а его собственная частота увеличивается.

Допустим, мы проверяем нижний язычок интервала, направление темперации которого должны определить. Прижатие основания повышает частоту нижнего звука, и это повышение либо увеличивает число биений в данном интервале, либо уменьшает. Увеличение числа биений говорит о том, что интервал был настроен в зоне сужения интервала, уменьшение числа биений — о том, что интервал был настроен в зоне расширения.

Настройка области темперирования

В многоголосых инструментах (современные аккордеоны и баяны) область темперирования настраивают по какой-либо одной паре язычков на сжим и разжим меха. Язычки на других голосовых планках закрывают пластинкой с мягкой прокладкой (например, лайкой). Планки области темперирования, оставшиеся открытыми, называют строевыми.

После настройки области темперирования настраивают все остальные строевые планки, находящиеся в том же ряду.

Порядок настройки планок и особенности опиливания язычков

Дальнейший порядок настройки планок мелодии и аккомпанемента может быть выбран следующий:

• язычки басовой части большой октавы (октавными интервалами по язычкам мелодии, принятым за строевые);
• язычки первой октавы аккомпанемента (в унисон с язычками мелодии);
• язычки малой октавы аккомпанемента (в октаву с язычками первой октавы аккомпанемента);
• язычки нестроевых планок мелодии (в унисон с язычками строевых планок мелодии).

В многоголосых инструментах третьи и четвертые ряды язычков настраивают в октаву и в розлив с язычками строевых планок, возможен также и пятый ряд язычков, который настраивают на октаву выше.

Опиливание язычков в процессе настройки требует высокой тщательности и аккуратности. Поспешность приводит к многократному снятию слоя металла то у основания, то у вершины. Многократное подпиливание язычка ухудшает его свойства: снижается стабильность частоты при изменении воздушного давления, понижается порог срыва колебаний, уменьшается громкость, ухудшается тембр — он становится гнусавым, неглубоким. Единственное улучшение — понижение порога возбуждения — не оправдывается на фоне прочих нежелательных изменений звуковых свойств.

Бывают язычки другого рода — слишком жесткие. Недостатки таких язычков: повышенный порог возбуждения, необходимость большого расхода воздуха, громкий, крикливый тембр.

Контроль качества настройки

Качество настройки необходимо постоянно контролировать. Каждый вновь настраиваемый ряд голосовых планок нужно проверять по возможно большему числу ранее настроенных рядов интервалами в унисон и октаву. Требуется обязательная сверка язычков мелодии, баса и аккомпанемента.

Целесообразно проверить последовательность одноименных интервалов и обратить внимание на равномерность изменения частоты биений в соседних интервалах. Если инструмент имеет розлив, то его тембральная окраска также должна равномерно изменяться от тона к тону.

Заканчивают проверку строя контролем правильности звучания аккордов в мелодии и басах, а также проверкой одновременно звучащих аккордов мелодии и аккомпанемента.

Существенный момент проверки настройки: окончательный контроль должен выполняться не реже, чем через сутки после последней настройки, то есть когда будет практически закончен процесс релаксации механических напряжений и строй станет устойчивым.

Мастер по изготовлению голосовых планок показывает, как выпиливают голос в нужный тон впроцессе изготовления голосовых планок:

Источник: В.Г.Порвенков «Аккустика и настройка музыкальных инструментов», 1990г.

Используемые источники:

• https://poigarmonika.ru/garmon-tehnicheskie-aspekty/26-optimalnyi-rozliv-v-nastroike-yazychkovih.html
• https://poigarmonika.ru/garmon-tehnicheskie-aspekty/94-nastroika-yazychkovyh-instrumentov.html