СТРУННЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ МУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
STRING ACOUSTIC MUSICAL INSTRUMENT

Изобретение относится к струнным акустическим музыкальным инструментам и может быть использовано при создании таких инструментов, как скрипки, мандолины, гитары, домры, балалайки, банджо и т.п.
Процесс создания звука струнных акустических музыкальных инструментов проходит следующие стадии: а) активация генератора, источника звука - создание на струне колебательных движений смычком, медиатором, пальцем; б) транспозиция, т.е. передача колебаний струн(ы), преобразованных мостом из продольных в поперечные, на верхнюю деку, в) формирование и обработка звуковых волн, инициированных колебаниями верхней деки, в резонирующем объеме корпуса инструмента; г) микширование (смешение) звуковых волн разных регистров в единый звуковой спектр инструмента.
У большинства известных струнных акустических инструментов очень важная стадия формирования и обработки звуковых волн разных регистров происходит в пределах одного резонирующего объема, которым располагают корпуса этих инструментов. Это обстоятельство негативно сказывается на звучании инструментов из-за различий в акустических характеристиках звуковых волн разных регистров, таких как частота и амплитуда колебаний, а также длина, скорость и интенсивность самой волны. Формируясь в одном резонирующем объеме, они мешают естественному развитию своих акустических параметров. Негативность результата усиливается одновременным протеканием в одном резонирующем объеме таких разных стадий, как формирование и микширование звуковых волн разных регистров.
Известен струнный акустический музыкальный инструмент - мандолина (патент Франции №3394266, опубликован 19.01.1909 г.), содержащий корпус с нижней и верхней декой, на верхней деке находится резонаторное отверстие, между струнами и декой установлен мост, а внутренний резонирующий объем корпуса между деками, повторяющий геометрию корпуса, выполнен в виде одной камеры.
Известен также струнный акустический музыкальный инструмент типа домры - башкирская думбыра (патент РФ №2126178, МПК G10D 1/00, опубликован 10.02.1999), которая содержит корпус, выполненный в виде объемного многогранника, с двумя плоскими деками, на верхней деке, снабженной резонаторным отверстием, установлен мост, между деками расположены граненые обечайки, симметричные относительно продольной оси инструмента. Внутренний резонирующий объем корпуса башкирской думбыры, как и вышеописанной мандолины, также выполнен в виде одной камеры. В этом резонирующем объеме происходит формирование и обработка звуковых волн, инициированных колебаниями верхней деки, и одновременно микширование (смешение) звуковых волн разных регистров в единый звуковой спектр инструмента. Вследствие этого у этих однокамерных инструментов недостаточная динамическая ровность по всему звуковому диапазону, недостаточно отчетливая атака, чистота и объемность тона, недостаточно глубокий и насыщенный тембр, нет полетности звука.
Более совершенным звучанием обладает струнный акустический музыкальный инструмент - акустическая гитара (заявка WO2005045801, опубликована 19.05.2005), принятая нами за прототип, содержащая гриф и корпус с нижней, боковой и верхней деками. Внутренний резонирующий объем, повторяющий геометрию корпуса, выполняет функцию формирования и обработки звуковых волн разных регистров. Верхняя и нижняя деки гитары плоские, имеют восьмеркообразную форму и скреплены боковой декой. Внутренний резонирующий объем имеет две разомкнутые камеры и, соответственно, два сообщающихся резонирующих объема: основной - большой и вспомогательный - малый, условно разделенные сужением - «горловиной». Корпус имеет струнодержатель, мост, контактирующий с верхней декой всей своей нижней плоскостью, и одно резонаторное отверстие, выполненное в верхней деке. Благодаря наличию второй камеры, по сравнению с вышеупомянутыми однокамерными инструментами, гитара имеет более широкий диапазон динамической ровности звучания, поскольку после основной обработки и микширования звуковых волн, осуществляемых в большой камере, основная часть звуковых волн выходит в резонаторное отверстие, а часть звуковых волн, попавшая в малую камеру, подвергается там дополнительной обработке и, выходя в резонаторное отверстие вслед за основной частью звуковых волн, создает эффект реверберации, который придает звучанию гитары объемность. Процесс дополняется еще одной стадией: в «горловине» звуковые волны уплотняются и ускоряются, придавая звуку интенсивность и полетность. Недостатки звучания гитары те же, что и у инструментов с однокамерным корпусом, поскольку основной процесс обработки и микширования звуковых волн всех регистров происходит одновременно и в одном резонирующем объеме - большой камере. Это обусловлено тем, что камеры расположены вдоль относительно продольной оси (направления струн) инструмента, а звуки всех регистров одноопорным мостом передаются в большую камеру, где протекает основной процесс, и использование камер для раздельного формирования и обработки звуковых волн разных частотных регистров, а также отделения этой стадии от стадии микширования (смешения) обработанных звуковых волн конструктивно и технически исключено.
Задачей настоящего изобретения является создание струнного акустического музыкального инструмента с улучшенными параметрами звучания.
Техническим результатом изобретения является улучшение параметров звучания, а именно:
1) уменьшение времени отклика и достижение тем самым более отчетливой атаки;
2) увеличение числа гармоник, что делает тембр глубоким и насыщенным;
3) получение чистоты и объемности тона;
4) достижение динамической ровности по всему звуковому диапазону;
5) увеличение скорости и площади распространения звука (полетности).
Технический результат достигается тем, что в струнном акустическом музыкальном инструменте, содержащем корпус с нижней, боковой и верхней деками, с внутренним резонирующим объемом, повторяющим геометрию корпуса, причем корпус имеет одно или более резонаторное отверстие, струнодержатель и мост, установленный на верхней деке, согласно изобретению, по меньшей мере, часть внутреннего резонирующего объема корпуса разделена на секции с неравными объемами по числу регистров, а мост выполнен с опорами по числу секций, причем каждая из опор расположена на заданном участке верхней деки для направленной передачи колебаний струн разных регистров в соответствующие по размеру секции.
Для технологичности изготовления разделение внутреннего резонирующего объема корпуса на секции выполнено внутренними конструктивными элементами в виде шторок, которые, по существу, перпендикулярны верхней и нижней декам, причем секции для формирования и обработки звуковых волн низкого регистра имеют больший резонирующий объем, чем секции для формирования и обработки звуковых волн высокого регистра.
Струнный акустический музыкальный инструмент может быть выполнен с внутренним резонирующим объемом корпуса, разделенным на разомкнутые секции, и с резонаторным отверстием, расположенным над неразделенной частью резонирующего объема, выполняющей функцию зоны микширования звуковых волн.
Струнный акустический музыкальный инструмент может быть выполнен с внутренним резонирующим объемом корпуса, разделенным на замкнутые секции, каждая из которых имеет резонаторное отверстие.
Число струн может варьироваться от трех до двенадцати.
В соответствии с заявляемым изобретением, создан оригинальный струнный акустический музыкальный инструмент типа мандолины, содержащий внешний клец - струнодержатель, т.е. струнодержатель находится на внешней части нижнего клеца, который расположен по продольной оси инструмента. Корпус имеет две камеры, образованные геометрией самого корпуса, которые выполнены симметричными относительно продольной оси инструмента и расположены поперечно относительно нее, при этом камеры имеют в плане форму, близкую к круглой, и примыкают друг к другу разомкнутыми сторонами, а шторка установлена таким образом, что резонирующий объем секции для формирования и обработки звуковых волн низкого регистра включает объем камеры, расположенной со стороны струн низкого регистра, и часть объема камеры, расположенной со стороны струн высокого регистра, а резонирующий объем секции для формирования и обработки звуковых волн высокого регистра включает остальной объем камеры, расположенной со стороны струн высокого регистра. Такой струнный акустический музыкальный инструмент назван автором рума (русская мандолина).
Нижняя и боковая деки заявляемого струнного акустического музыкального инструмента могут быть выполнены монолитно либо в виде одной поверхности из склеенных фрагментов-клепок.
При проведении заявителем патентно-информационного поиска не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
Заявителем не обнаружены также источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень». Из источников информации известна часть отличительных признаков, однако в совокупности с остальными заявленными признаками они проявляют иные свойства, что позволяет достичь новый технический результат. Так, известен двухопорный мост струнного акустического музыкального инструмента (патент РФ №2087947, опубликован 23.06.1995), в котором одна опора моста, на который опираются струны, выполнена удлиненной, пропущена через отверстие, выполненное в верхней деке в месте расположения этой удлиненной опоры, размещена в резонирующем объеме и своим торцом опирается на внутреннюю поверхность нижней деки. Опоры этого моста служат для передачи колебаний струн на участки верхней и нижней дек. Однако внутренний резонирующий объем, повторяющий геометрию корпуса, является общим для звуковых волн всех регистров и, в отличие от заявляемого технического решения, опоры не выполняют функцию раздельной направленной передачи колебаний струн разных регистров в соответствующие резонирующие объемы для раздельного формирования и обработки звуковых волн разных регистров. Известен имеющий две опоры мост струнного акустического музыкального инструмента (патент США №4867029, опубликован 19.09.1989). Непосредственно под одной из них в резонирующем объеме размещена звуковая стойка, которая своими торцами плотно прилегает к внутренним поверхностям верхней и нижней дек. В данном случае опоры также не выполняют функцию раздельной направленной передачи колебаний струн разных регистров в соответствующие резонирующие объемы для раздельного формирования и обработки звуковых волн разных регистров. Известен также струнный акустический музыкальный инструмент с разделением резонирующего объема на секции (патент США №6188005, опубликован 13.02.2001). Однако в данной конструкции также не осуществляется направленная передача колебаний струн разных регистров в соответствующие резонирующие объемы для раздельного формирования и обработки звуковых волн разных регистров. Таким образом, заявляемое техническое решение, по мнению заявителя, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что за счет разделения внутреннего резонирующего объема корпуса внутренними конструктивными элементами на секции получено несколько резонирующих объемов вместо одного, располагаемых, преимущественно, по поперечной оси струнного акустического музыкального инструмента, причем мост выполнен многоопорным. Такой мост, в отличие от известных решений, через разные опоры обеспечивает акустический контакт струн с разными областями деки и возможность передачи колебания струн разных регистров в соответствующие неравные по объему секции. В отличие от известных струнных акустических музыкальных инструментов, в которых звуковые волны разных регистров смешаны и обрабатываются одновременно во внутреннем резонирующем объеме как одно целое, секционный корпус заявляемого струнного акустического музыкального инструмента выполняет новую функцию - раздельного формирования и обработки звуковых волн каждого из регистров диапазона в соответствующих по размеру резонирующих объемах и отделения этой стадии во времени и пространстве от последующей стадии микширования (смешения) естественно развитых звуковых волн в единое звучание инструмента. Таким образом, создаются условия для индивидуального формирования звуковой волны каждого из регистров в соответствующих их параметрам резонирующих объемах. В случае выполнения секций разомкнутыми, последующее микширование осуществляется в зоне примыкания секций в неразделенной части резонирующего объема, а в случае выполнения секций замкнутыми, вне корпуса, в воздушных слоях с внешней стороны корпуса. При разделении внутреннего резонирующего объема корпуса на разомкнутые секции, резонаторное отверстие расположено над неразделенной частью резонирующего объема, а при разделении внутреннего резонирующего объема корпуса на замкнутые секции, резонаторные отверстия расположены над каждой секцией.
Благодаря новой конструкции корпуса достигается новый комплексный технический результат изобретения, который заключается в том, что:
1) звуковые волны в раздельных резонирующих объемах развиваются быстрее, это уменьшает время отклика, и атака становится отчетливее;
2) развитие звуковых волн разных регистров в соответствующих резонирующих объемах способствует увеличению числа гармоник, что, в свою очередь, делает тембр глубоким и насыщенным;
3) благодаря разделению стадий формирования и микширования звуковых волн смешиваются уже сформированные волны, развитые динамически, насыщенные гармониками, и это придает тону чистоту и объемность;
4) поскольку низкочастотные и высокочастотные звуковые волны развиваются в раздельных резонирующих объемах, их резонансные ритмы не мешают каждой из них достигать своего динамического максимума, что и приводит к динамической ровности всего звукового диапазона;
5) увеличение скорости и площади распространения звука (полетность) происходит вследствие сужения секций у резонаторных отверстий и усиления интенсивности давления звуковой волны.
Сущность технического решения поясняется фиг.1-11.
На фиг.1 показано конструктивное выполнение и положение шторки в корпусе.
На фиг.2 показан мост с двумя опорами, а на фиг.3 - мост с тремя опорами.
На фиг.4-5 показано разделение камеры балалайки на секции шторками.
На фиг.6-7 показано разделение на секции шторками камеры домры.
На фиг.8-9 показано разделение на секции шторками двухкамерного корпуса с продольным расположением камер, а именно гитары.
На фиг.10-11 показано в плане внутреннее пространство струнного акустического музыкального инструмента типа мандолины - румы.
Разделение корпуса на секции осуществлено внутренними конструктивными элементами - перегородками, называемыми шторками. В корпусе 1 (фиг.1) показана шторка 2, которая выполнена прямоугольной и закреплена торцом 3 на корпусе 1 или его элементах - клеце или обечайке. При этом мост 4 (фиг.2), имеющий порожек 5 и две опоры 6 для двухсекционной камеры или три опоры 6 (фиг.3) для трехсекционной камеры, обеспечивает через эти опоры акустический контакт и передачу колебаний струн разных регистров в соответствующие секции камеры.
Далее (фиг.4-9) приведены примеры реализации изобретения в струнных акустических музыкальных инструментах типа балалайки, домры, гитары. Внутренний резонирующий объем корпуса 1 балалайки и домры (фиг.4-7) состоит из одной камеры (не обозначена). Разделение камер названных инструментов на секции выполнено шторкой 2, причем на фиг.4 показан двухсекционный корпус с открытыми секциями, на фиг.5 - двухсекционный корпус с закрытыми секциями. При этом мост 4, имеющий две опоры 6 для двухсекционной камеры, обеспечивает акустический контакт - передачу через эти опоры колебаний струн разных регистров в соответствующие по размеру секции камеры: колебания струн низкого и среднего регистров передаются через левую опору в большую по размеру секцию 7, а колебания струн высокого регистра - через правую опору в меньшую по размеру секцию 8. В корпусе 1 с открытыми секциями 7 и 8 на фиг.4 и 6 над разомкнутой частью секций выполнено одно резонаторное отверстие 9. В корпусе 1 с закрытыми секциями 7 и 8 на фиг.5 и 7 отверстия 9 располагаются над каждой секцией 7 и 8. На всех фигурах резонаторные отверстия 9 показаны выполненными в верхней деке. Из уровня техники известно (заявка WO2005045801, опубликована 19.05.2005, патент Франции №2529363, опубликован 30.12.1983), что резонаторные отверстия могут быть выполнены и в обечайке. Выполнение резонаторных отверстий в обечайке может быть применено и в заявляемом инструменте.
Разделение на закрытые секции эффективно только для однокамерных корпусов, таких как у балалайки, домры и т.п., либо для двухкамерных корпусов с поперечным расположением камер, типа мандолины - румы.
Внутренний резонаторный объем гитары (фиг.8 и 9) имеет две камеры 10 и 11, образованные геометрией ее корпуса, которые расположены вдоль струн и примыкают друг к другу разомкнутыми сторонами. На фиг.8 показано разделение шторками 2 двухкамерного корпуса с продольным расположением камер на две секции 7 и 8, а на фиг.9 - на три секции 7, 8, и расположенную между ними среднюю секцию (не обозначена). Таким образом, получен камерно-секционный корпус. В случае разделения камеры на две секции мост 4 выполнен с двумя опорами 6, а в случае разделения на три секции - с тремя опорами 6. В двухкамерных корпусах такого типа целесообразно применять разделение на открытые секции в одной принимающей большой камере.
Струнный акустический музыкальный инструмент рума (фиг.10 и 11) содержит корпус с нижней декой (не показана) и верхней декой 12 в форме символа карточной масти «пики», с мостом 4, установленным на верхней деке 12. В данном исполнении контуры верхней и нижней дек совпадают. Внутреннее пространство между деками выполнено в виде двух камер 10 и 11, повторяющих геометрию корпуса, которые симметричны относительно продольной оси инструмента и расположены поперечно относительно нее, при этом камеры 10 и 11 имеют в плане форму, близкую к круглой, и примыкают друг к другу разомкнутыми сторонами. Мост 4 выполнен с двумя опорами 6, закрепленными на верхней деке 12. В нижней части корпуса находится клец - струнодержатель 13. На фиг.10 и 11 внутреннее пространство корпуса струнного акустического музыкального инструмента разделено шторкой 2 на замкнутые секции 7 и 8 таким образом, что акустический резонирующий объем секции 7 для обработки регистров низкого частотного диапазона включает объем камеры 10, расположенной со стороны регистров низкого частотного диапазона, и часть объема камеры 11, расположенной со стороны регистров высокого частотного диапазона, а акустический резонирующий объем секции 8 для обработки регистров высокого частотного диапазона включает остальной объем камеры 11, расположенной со стороны регистров высокого частотного диапазона. На верхней деке выполнены резонаторные отверстия 9: одно - для разомкнутых секций, либо два - для замкнутых секций. Резонаторные отверстия могут быть выполнены на обечайке.
В случае если камера струнного акустического музыкального инструмента разделена на большее количество секций, мост выполняют с опорами по числу секций.
Процесс формирования звука в заявляемом струнном акустическом музыкальном инструменте происходит следующим образом. Струны (не показаны), приведенные в активное состояние исполнителем, через опоры 6 моста 4 передают свои колебания на верхнюю деку 12 корпуса 1. Та, в свою очередь, действуя, как мембрана, вызывает попеременное уменьшение или увеличение плотности воздуха, находящегося в камерах корпуса 1. Движения одних молекул воздуха передаются другим молекулам, в результате чего в пространстве распространяются периодически повторяющиеся зоны увеличения и уменьшения плотности -звуковые волны. Резонируя и усиливаясь, звуковые волны распространяются в воздушной среде, обогащаются дополнительными тонами, в зависимости от материала, из которого изготовлен корпус. Приобретя силу и тембр, звук выходит из корпуса через резонаторное отверстие 9. Мост 4 выполнен с опорами 6, которые осуществляют акустический контакт с заданными участками верхней деки 12 и передают через нее колебания струн разных регистров звукового диапазона в соответствующие секции, поэтому развитие звуковых волн разных регистров звукового диапазона происходит в соответствующих по размеру секциях. Звук выходит из секций 7 и 8 корпуса 1 через резонаторные отверстия 9, расположенные над каждой секцией, как на фиг.10, или через однорезонаторное отверстие 9, расположенное над разомкнутой частью секций, как на фиг.11.
В соответствии с заявляемым изобретением, был изготовлен струнно-щипковый музыкальный инструмент, созданный петербургским мандолинистом и гитаристом В.А.МАЛЯГИНЫМ и названный автором рума. Рума состоит из 2-х основных частей: корпуса и грифа. Гриф стандартный, 23-х ладовый. Мензура 360 мм. Ширина на 12 ладу 45 мм, на 1-м ладу 35 мм. Корпус (фиг.10 и 11) имеет форму символа карточной масти «пики», тыльная дека плоская. Корпус румы - сопрано имеет следующие размеры: ширина по диаметру 330 мм, длина, включая клец, до пятки грифа 310 мм, длина внешней части клеца 60 мм, высота боковой деки - обечайки - равна у пятки грифа 60 мм, а у клеца 80 мм. На лицевой деке находятся два симметрично расположенных резонаторных отверстия каплевидной формы. Между ними установлен мост с нижним порожком. В нижней части корпуса находится клец 13, его внешняя часть является струнодержателем. На внешней части клеца располагаются гнезда для фиксации нижних концов струн пегами. Предусмотрено два варианта фиксации: накидной - петля на конце струны накидывается на пег, и стопорный - когда стопор на конце, обычно гитарной, струны помещается в гнездо и фиксируется пегом. На стыке корпуса и клеца - струнодержателя находится арка, которая, касаясь всех струн между мостом и местом фиксации, препятствует резонированию этих частей струн. Головка грифа имеет форму корпуса, но меньших размеров. Ширина 90 мм, длина от верхнего порожка 150 мм. На головке грифа механика (механизм регулирования степени натяжения струн - колки) раздельная. Для компактности использована комбинированная, горизонтально-вертикальная, посадка колковых узлов. Рума оснащается пятью двухструнными «хорами». («Хор» - не менее двух струн одинакового диаметра, настраиваемые на одну ноту и расположенные рядом для извлечения одним ударом). Применение секционности в корпусе струнных акустических музыкальных инструментов сохраняет узнаваемость «родного» тембра инструмента, но значительно улучшает характеристики основных параметров звучания, так как:
1) звуковые волны в раздельных резонирующих объемах развиваются быстрее, это уменьшает время отклика, и атака становится отчетливее;
2) развитие звуковых волн разных регистров в соответствующих резонирующих объемах способствует увеличению числа гармоник, что, в свою очередь, делает тембр глубоким и насыщенным;
3) благодаря разделению стадий формирования и микширования звуковых волн смешиваются уже сформированные волны, развитые динамически, насыщенные гармониками, и это придает тону чистоту и объемность;
4) поскольку низкочастотные и высокочастотные звуковые волны развиваются в раздельных резонирующих объемах, их резонансные ритмы не мешают каждой из них достигать своего динамического максимума, что и приводит к динамической ровности всего звукового диапазона;
5) происходит увеличение скорости и площади распространения звука (полетность) вследствие сужения секций у резонаторных отверстий и усиление интенсивности давления звуковой волны.
Наряду с усовершенствованными параметрами звучания, заявляемый инструмент отличается простотой конструкции инструмента и технологичностью его изготовления.