Фортепиано
PIANO

Изобретение относится к клавишно-струнным музыкальным инструментам, а именно к фортепиано с новым звукорядом.
Клавиатура классического фортепиано имеет 88 клавиш, из них 36 черных и 52 белых; его звукоряд делится на октавы, в каждой из которых 12 клавиш и полутонов. Диапазон звуковых частот классического фортепиано от 27,5 Гц до 4186,0 Гц /например, Должанский А.Н. Краткий музыкальный словарь. 6-е изд., испр. - СПб.: Издательство «Лань», 2003. - 448 с. и вкладка - с. с. 332-333 и вкладка - прототип/.
В традиционном фортепиано основой музыкального строя является 12-ступенчатый равномерно-темперированный звукоряд. Полутона этого звукоряда (интервалы между соседними ступенями) по абсолютному звучанию несколько грубы, и строй на их основе уже не позволяет композиторам и музыкантам выразить потребности, складывающиеся в процессе музыкального творчества с живым интонационным звуком, что в том числе обуславливает недостаточную выразительность традиционного фортепиано / например, В.А. Клопов Равномерно-темперированный строй - миф или реальность. http://afmforum.ru/static.php?p=klopov8 /.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в создании фортепиано на основе 16-ступенчатого равномерно-темперированного музыкального строя, названного автором звукорядом Фа-Ом, полутона которого по абсолютному звучанию несколько меньше или тоньше, чем полутона традиционного 12-ступенчатого.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемое фортепиано, имеющее 88 клавиш и соответствующую струнную одежду, отличается тем, что имеет 38 черных и 50 белых клавиш, причем повторяющийся элемент в клавиатуре является последовательностью 16 клавиш - девяти основных белых и семи дополнительных черных, клавиатура имеет вид, показанный на фиг. 1, диапазон звучания фортепиано от частоты 68,303 Гц до частоты 2959,988 Гц, основой звукоряда фортепиано принята частота 369,997 Гц, соответствующая ноте Фа-диез классического звукоряда.
Струнная одежда фортепиано подобрана таким образом, что струны имеют диаметр, рассчитанный по формуле D=K/L*F, где D - диаметр струны, K - постоянная характеристика натяжения струнной одежды инструмента, которая колеблется от 1445 до 1800, L - длина струны, F - частота звука.
Фиг. 1 иллюстрирует клавиатуру заявляемого фортепиано, которая состоит из 88 клавиш: 38 черных и 50 белых. Клавиатура имеет пять повторяющихся элементов, каждый из которых является последовательностью 16-ти клавиш - девяти основных белых клавиш и семи дополнительных черных клавиш. Кроме указанных пяти повторяющихся элементов, клавиатура имеет еще два неполных элемента, один из которых состоит из клавиш №№1-7; другой - клавиша №88.
Таким образом, предлагаемое фортепиано основано на реализации звучания 16-ступенчатого равномерно-темперированного звукоряда (названного автором звукорядом Фа-Ом) в отличие от традиционного 12-ступенчатого по прототипу.
Фиг. 2, кроме иллюстрации устройства клавиатуры с нумерацией клавиш, содержит дополнительно иллюстрацию нового нотоносца с семью линейками вместо пяти, который является частью новой нотной системы, отличной от общепринятой и необходимой для заявляемого инструмента.
Классическая фортепианная клавиатура делится на 9 частей - октав; из них 7 полных и 2 неполных (на классической клавиатуре - первая слева и последняя справа). Каждая полная октава является последовательностью 12-ти клавиш - семи основных белых клавиш и пяти дополнительных черных.
Повторяющийся элемент в клавиатуре предлагаемого фортепиано условно назван автором декадой (в отличие от октавы в традиционном 12-ступенчатом звукоряде по прототипу) и является последовательностью 16-ти клавиш - девяти основных белых клавиш и семи дополнительных черных клавиш (фиг. 1, 2).
1
Диапазон звучания инструмента охватывает 5 с половиной декад (фиг. 1, 2) от звука с частотой 68,303 Гц до звука с частотой 2959,988 Гц. Основой звукоряда Фа-Ом принята частота звука 369,997 Гц, соответствующая ноте Фа-диез классического звукоряда, которая соответствует ноте с названием Фа с буквенным обозначением ф первой декады (клавиша №40 на фиг. 2) звукоряда Фа-Ом.
Предложенные автором термины Фа-Ом и декада являются условными и используются здесь лишь для краткости и ясности описания заявляемого фортепиано и его функционирования (для краткости и ясности описания устройства «в статике и в динамике»). Заявляемая совокупность признаков фортепиано указанных терминов не содержит.
Названия и буквенные обозначения основных ступеней, присутствующие на фиг. 2, приведены в таблице 1.
Заявляемое фортепиано реализовано на базе пианино «Лирика», в котором изначально было 88 клавиш, из них 36 черных и 52 белых.
Диапазон звучания предлагаемого инструмента от 68,303 Гц в басу и заканчивается на дискантовой ноте с частотой 2959,988 Гц, тогда как в обычном фортепиано диапазон звуковых частот от 27,5 Гц до 4186,0 Гц (например, mcstore.ru/pamiatka_muzikantu_chastoti_chastoti_kotorie_polezno_pomnit.htm). Это привело к необходимости изменения струнной одежды фортепиано, а именно к необходимости подобрать новые струны по толщине при заданной длине струн, уже реализованной в пианино «Лирика», и к необходимости заменить струны на указанные новые. Для уравнения силы звука в нижнем регистре клавишам с номерами с 1 по 13 соответствуют струны, обтянутые медной проволокой. В среднем регистре каждой клавише с номерами с 14 по 31 соответствует хор из двух струн, в верхнем регистре каждой клавише с номерами с 32 по 88 соответствует хор из трех струн, настроенных в унисон.
Звукоряд Фа-Ом имеет не октавы, а декады (одновременное звучание одноименных ступеней соседних декад), в каждой из которых уже не 12 клавиш и полутонов, как в октаве классического звукоряда, а 16 клавиш и полутонов.
В заявляемом инструменте осталось также 88 клавиш, но из них 38 черных и 50 белых. В результате изменений, касающихся количества и порядка расположения черных и белых клавиш, произведенных в механике клавиатуры, она приняла вид, показанный на фиг. 1.
Для данного инструмента появилась необходимость создания новой нотной системы, отличной от общепринятой (фиг. 2). Новый нотоносец с семью линейками вместо пяти, при этом средняя из семи линеек изображена более тонкой, чем остальные, для удобства восприятия. Ключи приняты, как показано на фиг. 2. Введены две дополнительные линии, вместо одной, принятой в обычной системе нотной записи, для перехода между верхним и нижним регистрами. Для обозначения дополнительных ступеней (черных клавиш) могут использоваться привычные диезы, бемоли и другие знаки альтерации.
Расчет диаметра струн осуществлялся по формуле D=1740/L*F, где D - диаметр струны, 1740 - постоянная характеристика натяжения струнной одежды пианино «Лирика» (обычно этот коэффициент в разных пианино и роялях колеблется от 1445 до 1800 / например, Авт. свид. СССР №41318, опубл. 31.01.1935/, L - длина струны, F - частота звука).
1/16
Частоты звуков 16-ступенчатого звукоряда строятся по аналогии с 12-ступенчатым в геометрической прогрессии от исходной частоты со знаменателем 2.
Исходной частотой звука f(0) принята частота первой ноты звукоряда Фа-Ом 68,303 Гц. Значение частоты звука каждой последующей i-й ноты рассчитывается по формуле:
1/16
f(i)=2 f(i-1).
В целом значение частоты f(i) ноты 16-ступенчатого ряда в зависимости от номера ступени i можно выразить по формуле:
i/16
f(i)=2.
/ например, Комаров В.М., Татур В.Ю. «Принципы самоподобия и синхронности в музыкальной гармонии» http://www.trinitas.ru/rus/doc/0202/010a/02020020.htm /
Таблица звуковых частот звукоряда Фа-Ом, реализованная в заявляемом музыкальном инструменте, представлена в таблице 2.
В качестве наглядной иллюстрации отличия и сходства классического звукоряда и звукоряда Фа-Ом приведена таблица 3.
Видно, что интервалы частот между соседними ступенями (полутона) в звукоряде Фа-Ом по абсолютному звучанию несколько меньше или «тоньше», чем полутона классического звукоряда.
Экспериментальные исследования звучания заявляемого фортепиано выполнялись в ООО «Музыка» (Москва, ОГРН 1037717008526), специализирующемся на производстве музыкальных инструментов. Звуковые частоты в процессе указанных исследований измерялись и фиксировались с помощью прибора с программным обеспечением тюнер INS_Tuner для IOS. Исследованиями подтверждено, что диапазон звучания инструмента охватывает пять с половиной условных «декад» от звука с частотой 68,303 Гц до звука с частотой 2959,988 Гц. Основой нового звукоряда является частота звука 369,997 Гц, соответствующая ноте Фа-диез классического звукоряда. Интервалы частот между соседними ступенями (полутона) в новом звукоряде по абсолютному звучанию меньше или «тоньше», чем полутона классического звукоряда. Инструмент с новым звукорядом реализует 16-ступенчатый равномерно-темперированный музыкальный строй. Фортепиано может быть рекомендовано к принятию в эксплуатацию.