Поющий конденсатор: как работает терменвокс

Когда тарелка приземляется, а местные власти пытаются получить контроль, вы, вероятно, услышите жуткие звуки терменвокса в саундтреке. Леон Термен изобрел устройство в 1928 году. Он начал свою жизнь как советская лабораторная диковинка, а затем превратился в инструмент, который мы знаем сегодня.

Вдохновленный размахиванием руками дирижеров оркестра, Термен использовал свою технологию обнаружения приближения для создания бесконтактного инструмента. С тех пор терменвокс стал визитной карточкой фильмов категории B и экспериментальной музыки, а также идеальным проектом «сделай сам» для любознательных музыкантов.

Кусочки терменвокса

Классический терменвокс обманчиво прост. На первый взгляд, это просто деревянный ящик с несколькими элементами управления, а также двумя поразительно промышленными антеннами на каждом конце.

Вертикальная антенна регулирует высоту звука инструмента, а горизонтальная антенна изменяет его громкость. Они известны соответственно как антенны шага и громкости.

Итак, как это работает?

В общих чертах две антенны создают электромагнитные поля, которые взаимодействуют с собственной электрической емкостью исполнителя.

Размахивая руками в этих электромагнитных полях, исполнитель может точно изменять переменные осцилляторы в цепях высоты тона и громкости терменвокса. Это позволяет им крутить сложные мелодии, казалось бы, из воздуха!

Там есть что распаковывать. Чтобы лучше понять, как это работает, давайте рассмотрим две основные части, из которых состоит любой синтезатор: генераторы и модификаторы.

Что такое осциллятор?

При обсуждении синтезаторов вы можете думать об осцилляторе как об источнике звука. Для аналоговых синтезаторов, таких как терменвокс, осциллятор представляет собой электрический компонент, генерирующий переменное напряжение. Это часто визуализируется как синусоида:

Этот аналоговый осциллятор и его переменное напряжение являются сердцем нашего синтезатора. Все остальное модификатор – т.е. как мы переходим от простого переменного напряжения к поющему, звучащему, синтезаторному!

Связанный: В чем разница между переменным и постоянным током и как их преобразовать?

Каждый осциллятор может воспроизводить только один звук за раз. Ранние синтезаторы, такие как терменвокс, использовали небольшое количество генераторов, поэтому они могли производить только однотонный представление. Это означает, что независимо от того, насколько гармонически сложен или причудлив синтезатор, исполнители могли играть только одну ноту за раз!

В связи с этим возникает вопрос: как перейти от генерации единичного напряжения переменного тока к исполнению музыкальной гаммы, не говоря уже о всей композиции?

Модификаторы делают музыку

Если осцилляторы синтезатора являются двигателем, модификаторыявляются любой другой частью автомобиля. Без них мы бы застряли без возможности двигаться или, точнее, сочинять музыку!

Как уже упоминалось, по своей природе аналоговые генераторы могут воспроизводить только одну ноту в любой момент времени. Но мы по-прежнему можем играть музыкальную гамму с помощью одного осциллятора, просто изменяя его частоту для каждой ноты.

Чтобы лучше продемонстрировать эту идею, рассмотрим гитарную струну:

Эта струна — наш осциллятор, а наш палец — модификатор. Нажимая на струну, мы изменяем ее натяжение и, как следствие, изменяем частоту издаваемой ею звуковой волны. Чем выше вы поднимаете гриф гитары, тем выше натяжение струны и тем выше нота, которая выходит, когда вы нажимаете на нее.

Точно так же вы можете использовать различные модификаторы для изменения высоты отдельной ноты осциллятора. Это позволяет играть на терменвоксе сложные, хотя и однотонные мелодии.

Модификаторы не ограничиваются изменением частоты сигнала; вы также можете использовать их для изменения амплитуданапряжения переменного тока. В нашей ситуации увеличение амплитуды приводит к увеличению уровня выходного звука и наоборот.

Связанный: Электрические инструменты, которые можно использовать для занятий в тишине

Собираем кусочки вместе

Классический терменвокс состоит из трех генераторов: двух для антенны с вертикальным шагом и одного для антенны с горизонтальным объемом.

Питч-антенна

Схема антенны основного тона состоит из фиксированного генератора (который колеблется с заданной частотой) и переменного генератора (частота которого изменяется игроком). Переменный генератор подключен к антенне с вертикальным шагом. Эта антенна основного тона действует как половина конденсатора, а другая половина является рукой исполнителя.

Если не вдаваться в подробности, скажем, что расстояние между двумя половинками конденсатора обратно пропорционально его емкости. Следовательно, когда исполнитель приближает руку к антенне основного тона, емкость цепи увеличивается.

С переменным генератором, подключенным для изменения частоты в зависимости от емкости антенны, вы можете изменить высоту тона терменвокса, перемещая руку взад и вперед от антенны основного тона!

Связанный: Midi-контроллеры, которые можно собрать с помощью Arduino

Вернее, почти.

Частота переменного генератора находится далеко за пределами человеческого слуха. В результате мы должны объединить его с частотой фиксированного осциллятора. При этом используется принцип гетеродинирования: две или более простых волны объединяются, образуя более сложную результирующую волну.

Для терменвокса результирующая волна имеет частоту, хорошо слышимую человеческим слухом, что дает ему приблизительный диапазон в пять октав.

Объемная антенна

Объемная антенна работает почти так же, как антенна основного тона, только без гетеродинирования двух генераторов. Вместо этого к громкоговорящей антенне подключен один переменный генератор. Вариации этого осциллятора определяют громкость терменвокса.

Наконец, вы готовы к игре! Поднесение руки ближе к антенне основного тона повышает высоту тона терменвокса. Приближение руки к антенне громкости уменьшает ее громкость. Звучит просто, но освоить терменвокс так же сложно, как и любой другой инструмент. По крайней мере, вам никогда не придется искать медиатор!

Заставить электричество петь

Терменвокс, изобретенный в 1928 году Леоном Терменом, бросает вызов как игроку, так и любителю электроники.

Вы не только получаете возможность исследовать исключительно уникальную схему, но также получаете возможность поэкспериментировать с одним из самых узнаваемых, но инопланетно звучащих тембров, когда-либо созданных.

Единственное, что сложнее, чем понять терменвокс, это заставить его звучать хорошо!

Что означает уровень аудио и чем отличаются обычные компоненты?

Делают ли акустические компоненты акустических систем лучше акустические системы? Что делает эти компоненты в первую очередь аудиоклассом, и стоят ли они вообще своих денег?

Читать далее

Об авторе