Tajemnicza dusza skrzypiec, Elektronika, Jak to działa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]jak to dział a
organy pneumatyczne – zajmiemy siê instrumentem
ma³ym, ale o ogromnych mo¿liwoœciach. Instrumen-
tem owianym ogromn¹ iloœci¹ legend, teorii, dociekañ,
tak¿e nowoczesnych – naukowych i mimo to, wci¹¿
kryj¹cym swoje tajemnice, czyli po prostu skrzypcami.
Œciœlej, nie ca³ymi skrzypcami, które omówimy pobie¿-
nie, a tylko jednym ma³ym ich elementem – dusz¹.
Skrzypce – jakie s¹, ka¿dy widzi – a o szczegó-
³ach ich budowy mo¿na by napisaæ kilkaset stron. Dla
naszego tematu wa¿ne jest pud³o rezonansowe skrzy-
piec. Sk³ada siê ono ( ) z górnej i dolnej p³yty rezo-
nansowej, po³¹czonych œciankami bocznymi. Kszta³t
pud³a jest pod³u¿ny, owalny i nieco u do³u rozszerzony,
Z obu stron znajduj¹ siê pó³okr¹g³e wciêcia, które dzie-
l¹ korpus na czêœæ górn¹, wê¿sz¹ i doln¹ szersz¹. W
Tajemnicza dusza
skrzypiec
Kazimierz Topr
górnej p³ycie znajduj¹ siê otwory rezonansowe w kszta-
³cie fantazyjnej litery „f” i dlatego nazwane „efami”.
Pod górn¹ p³yt¹ rezonansow¹ biegnie tzw. „belka”,
mniej wiêcej pod strun¹ G (najgrubsz¹), natomiast
pod strun¹ najcieñsz¹ „e” – ustawiona jest
w³aœnie ta krn¹brna dusza ( ), o której
monta¿u napisano tomy, a i tak do
dziœ nikt nie wie, jak docelowo,
bez prób i przymiarek, ustawiæ
duszê tak, aby od razu uzy-
skaæ optymalny efekt. ¯eby
zrozumieæ, co w tym przy-
padku oznacza „opty-
malny efekt”, musimy
poœwiêciæ parê s³ów
akustyce skrzypiec.
WyobraŸmy so-
bie okr¹g³¹, p³ask¹
p³ytê stalow¹, zamo-
cowan¹ na obwo-
dzie. Je¿eli w tak¹
p³ytê uderzyæ pa³k¹,
to teoretycznie po-
winna wydaæ
dŸwiêk o œciœle okre-
œlonej, jednej czêsto-
tliwoœci, pozbawio-
ny w zasadzie tego,
co nazywamy „bar-
w¹ dŸwiêku”. Tzw.
charakterystyka am-
plitudowo – czêsto-
tliwoœciowa dŸwiêku
bêdzie wygl¹da³a w
przybli¿eniu jak na
rys. . Je¿eli p³yta
1
28
2
P
o instrumencie ogromnym – jakim bez w¹tpienia s¹
1
struny
1
rystyczne dla siebie czêsto-
œci drgañ w³asnych. Taka
czasza po uderzeniu mo¿e
wydawaæ dŸwiêk o cieka-
wej barwie, a poza tym
mo¿na uzyskaæ efekt „dud-
nienia”, daj¹cy przyjemny,
wibruj¹cy charakter dŸwiê-
ku.
belka
p³yta górna
dusza
Mniej wiêcej (bardzo
z grubsza) podobne zjawi-
ska zachodz¹ w p³ytach re-
zonansowych skrzypiec.
Ka¿dy jednak widzi, ¿e
kszta³t p³yt daleko odbiega
od kszta³tu okr¹g³ej czaszy.
Sk³adowe dŸwiêku podsta-
wowego s¹ wiêc o wiele
bardziej urozmaicone, ni¿
w przypadku czaszy z bla-
chy. I do tego dochodzi
w³aœnie dusza. Jest ona
boczek
p³yta dolna
taka mia³aby inny kszta³t, w którym da³oby siê wydzie-
liæ fragmenty o pewnej „samodzielnoœci” w sensie czê-
stotliwoœci drgañ w³asnych, to po uderzeniu otrzyma-
my dŸwiêk, z³o¿ony z kilku sk³adowych. W najprost-
szym przypadku bêdzie to dŸwiêk wynikaj¹cy z ogólnej
sprê¿ystoœci i masy p³yty oraz dŸwiêki dodatkowe, wy-
nikaj¹ce z drgañ czêœci np., górnej i dolnej. Suma tych
dŸwiêków sk³ada siê na charakterystyczn¹ „barwê”
dŸwiêku, wydawanego przez ca³¹ p³ytê. Zapis dŸwiêku
bêdzie o wiele bardziej urozmaicony . Od czêstotli-
woœci drgañ p³yty i jej fragmentów, zale¿y czy barwa
dŸwiêku bêdzie „przyjemna” czy te¿ nie. Interesuj¹cym
doœwiadczeniem, które pozwala nieco przybli¿yæ pro-
blem duszy skrzypiec jest wykonanie czaszy z blachy
stalowej. Czaszê tak¹ bardzo ³atwo kszta³tuje siê na
pierœcieniu (np. ze starego ³o¿yska kulkowego), kuj¹c j¹
m³otkiem o zaokr¹glonym obuchu. W wyniku kszta³to-
wania na zimno, struktura blachy (zwyk³ej – St3 lub
St4) przybiera charakter tzw. „zgniotu” i zyskuje wy¿-
sz¹ sprê¿ystoœæ. Czasza, po umocowaniu za œrodek
wydaje przy uderzeniu jej drewnian¹ pa³k¹ – przyjem-
ny na ogó³ dŸwiêk. Kucie takiej czaszy mo¿na nieco
zmodyfikowaæ, choæ wymaga to ju¿ pewnej wprawy.
Mo¿na po podstawowym ukszta³towaniu wyko-
naæ promieniowe „¿eberka”, utworzone przez mocniej-
sze skucie blachy wzd³u¿ „po³udników” czaszy .
Uzyskujemy wtedy wyraŸniejszy podzia³ ca³ej po-
wierzchni czaszy na fragmenty, które zyskuj¹ charakte-
A
amplitudy ró¿nych
dŸwiêków sk³adowych
3
4
pasmo dŸwiêku
3
5
4
czasza
6
A
2
pierœcieñ ³o¿yskowy
czêstotliwoœæ
5
29
jak to dział a
6
z³y. Je¿eli teraz poprosimy kogoœ ¿eby przytrzyma³
sznur dok³adnie w œrodku jego d³ugoœci, to mimo pobu-
dzania do drgañ jednego tylko koñca, drgaæ bêd¹ obie
po³owy sznura . To trzymanie musi byæ odpowiednio
wykonane: raczej w¹skimi szczypczykami, ni¿ ca³¹ sze-
rokoœci¹ d³oni. Je¿eli sznur bêdzie przytrzymany na-
prawdê dok³adnie w œrodku, to strza³ki obu po³ówek
bêd¹ równe. £atwo siê przekonaæ, ¿e gdy zmienimy po-
³o¿enie punktu przytrzymywania, nawet o niewielki od-
cinek – natychmiast zmaleje amplituda drgañ czêœci
sznura za punktem trzymania.
To samo zjawisko dotyczy duszy. Drobna zmiana
jej po³o¿enia powoduje przemieszczanie punktów wê-
z³owych drgañ obu p³yt i natychmiastow¹ zmianê czê-
stotliwoœci i amplitudy drgañ w³asnych wszystkich
fragmentów p³yt, na jakie dzieli je punkt wêz³owy,
utworzony przez duszê. Tak naprawdê, to skomplikowa-
na struktura p³yt powoduje, ¿e mamy tu do czynienia
nie z jednym punktem wêz³owym, a z liniami, które
mo¿na ujawniæ przez posypanie p³yt drobnoziarnistym
proszkiem – piaskiem i wprawienie ich w drgania. Linie
wêz³owe ujawni¹ siê wtedy jako miejsca, na których
proszek pozostanie w stanie nienaruszonym, Obszary
drgaj¹ce zrzucaj¹ z siebie proszek. Powsta³e w ten spo-
sób wzory, to tzw. figury Ernsta Chladniego (fizyka, któ-
ry w latach 1787–1790, jako jeden z pierwszych usi³o-
wa³ przenikn¹æ tajemnice skrzypiec i ich duszy).
Wszystko to wyjaœnia, dlaczego ustawienie du-
szy ma tak istotny wp³yw na barwê tonu skrzypiec
i dlaczego jest tak trudne. Trzeba przecie¿ jeszcze pa-
miêtaæ, ¿e skrzypce nie emituj¹ jednego dŸwiêku! Skala
skrzypiec wynosi nieco ponad cztery oktawy. Fachowo
mówi¹c, rozci¹ga siê od „g” oktawy tzw. „ma³ej”, do c
5
(”c” – oktawy piêciokreœlnej). Ka¿dy zaœ ton, to prze-
cie¿ inna czêstotliwoœæ drgañ p³yt! Nie jest wiêc mo¿li-
we zbudowanie skrzypiec, które dawa³yby w ca³ym za-
kresie jednakowe co do wra¿eñ estetycznych parame-
try akustyczne. St¹d mawia siê o skrzypcach, ¿e maj¹
„ciemny dó³”, „jasn¹ górê”, mawia siê o zjawisku „wil-
ka”, czyli wystêpowaniu ostrego, nieprzyjemnego tonu
w pewnych w¹skich zakresach dŸwiêkowych. Dla uœci-
œlenia pojêæ w tych sprawach, wprowadzono pojêcie
tzw. „formantów”, czyli tych zakresów czêstotliwoœci,
które s¹ szczególnie mocno wzmacniane przez pud³o
rezonansowe skrzypiec . Stwierdzono rzecz wa¿n¹:
wszystkie skrzypce najwiêkszych mistrzów ze Stradi-
variusem na czele, maj¹ podobny rozk³ad formantów
i najsilniejszemu wzmocnieniu podlegaj¹ w nich dŸwiê-
ki w zakresie od ok. 3200 do 4200 Hz, co odpowiada pa-
smu najlepszej s³yszalnoœci dŸwiêku przez ucho ludz-
kie! Rzecz godna podziwu tak¿e i z tego powodu, ¿e
9
„zaparta” pomiêdzy górn¹ i doln¹ p³ytê pud³a rezonan-
sowego, s³u¿y jako podparcie dla prawej nó¿ki pod-
stawka , jednoczeœnie przenosi drgania górnej p³yty
na doln¹, a zarazem tworzy tzw. „wêz³y” dla obu drga-
j¹cych p³yt, czyli miejsca w których amplituda drgañ
równa jest zero.
7
g³ówne obszary drgaj¹ce
7
„wêze³” p³yt drgaj¹cych
W zrozumieniu ich roli mo¿e pomóc proste do-
œwiadczenie. Trzeba wzi¹æ kawa³ek – ok. 4 m – grube-
go, ale wiotkiego sznura, przywi¹zaæ go jednym koñ-
cem do, np. klamki drzwi, a drugi koniec wprawiæ w
drgania poprzeczne Sznur bêdzie drga³ ca³¹ d³ugo-
œci¹. W jego œrodku amplituda drgañ bêdzie najwiêk-
sza, to tzw. „strza³ka” drgañ, a obydwa koñce – to wê-
10
8
8
a
L
30
9
aa
=
2
L
/
2
L
/
2
Antonio Stradivari wytwarza³ skrzypce do 93 roku ¿y-
cia, kiedy to wystêpuje naturalne, fizjologiczne pogor-
szenie s³uchu! Jemu – jak widaæ – to nie przeszkadza³o!
Niestety, nasza wspó³czesna wiedza o forman-
tach, alikwotach itp. pojêciach akustyki (o których
Stradivarius nic przecie¿ nie móg³ wiedzieæ!) wcale nie
u³atwia opanowania produkcji skrzypiec tak, aby „z ta-
œmy” schodzi³y seryjnie wytwarzane „same Stradiva-
riusy”!
Skrzypce mimo pozornej prostoty, wci¹¿ jeszcze
stanowi¹ zagadkê dla specjalistów, czêsto z bardzo
ró¿nych dziedzin nauki i sztuki.
W Polsce znane s¹ prace prof. Bogdana Skalmier-
skiego, nad mechanik¹ i akustyk¹ skrzypiec. Potwier-
dzi³y one, jak wielka jest rola rozk³adu naprê¿eñ wstêp-
nych w obu p³ytach pud³a rezonansowego, w czym nie-
ma³y udzia³ ma tak¿e dusza.
Dzieje „matematycznych” skrzypiec prof. Skal-
mierskiego, to temat na zupe³nie inny felieton, a mo¿e
nawet dramat? Dramat zawiœci, ale i uporu w walce
z zacofaniem i konserwatyzmem œrodowiska lutników,
którzy nie wiedz¹, o co chodzi, ale „wiedz¹”, ¿e to siê
nie uda!
No có¿ – kolejny przypadek „utrupienia” cieka-
wej koncepcji przez niechêtn¹ g³upotê!
Szkoda, bo metoda Skalmierskiego jest na razie
jedyn¹, pozwalaj¹c¹ „niemal seryjnie” uzyskiwaæ
skrzypce o prawid³owym rozk³adzie formantów. Jesz-
cze „tylko” opanowanie alikwotów, subtelnoœci barwy
dŸwiêku i... ju¿!
Jednak¿e krn¹brna dusza, nie ³atwo siê podda
naukowym dociekaniom, chocia¿ du¿o mo¿na siê spo-
dziewaæ po metodach komputerowego modelowania.
Gdyby uda³o siê wykonaæ skan p³yt skrzypiec, obejmu-
j¹cy równie¿ ich w³asnoœci sprê¿yste, to wtedy mo¿na
by modelowaæ pracê duszy w ró¿nych jej ustawieniach
i poszukiwaæ ustawienia optymalnego. To jednak chy-
ba odleg³a jeszcze przysz³oœæ!
Jaka jest skala dźwiękw
wydobywanych ze skrzypiec?
a) trzy oktawy
b) nieco ponad cztery oktawy
c) pięć oktaw
10
skrzypce
Stradivariusa
skrzypce
fabryczne
skrzypce
Storianiego
1000 Hz
2000
3000
4000
5000
1
s
31
Po³o¿enie obszarów formantowych
częstotliwość
1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]