Конструкция и акустические характеристики органа.
Введение
Орган долгие века играл значительную роль в жизни общества. Он был символом достижений культуры, науки, духовности. Благодаря этому инструменту было реализовано множество практик – органостроительные мастерские, строительство церквей и концертных залов, преподавание и исполнительство на органе, создание композиций для органа и теоретических трудов и т. д. На протяжении многих веков орган сопровождал жизнь людей, был центром, вокруг которого «вращались» музыка, живопись, архитектура, поэзия, прикладные искусства. Не случайно орган превозносили многие известные деятели культуры. В.В. Стасов писал об органе: «…Этот инструмент есть по преимуществу выразитель глубочайших и могущественнейших стремлений человеческого духа; …у него одного существуют те потрясающие звуки, те громы, тот величественный, говорящий будто из вечности голос, которого выражение невозможно никакому другому инструменту, никакому оркестру» [6, с. 152].
Орган является одним из наиболее древних (более двух тысяч лет) и сложных по устройству музыкальных инструментов. Предшественники органа – инструменты, имеющие то, что в органе объединилось в единое целое (трубы, клавиатура, воздухонагнетательный механизм). Это вавилонская волынка (XIX век до н. э.), древнекитайский инструмент «ченг» с трубами из бамбука, древнегреческая свирель «авлос», «флейта Пана» и др. Главный принцип архитектоники органных труб был представлен в «авлосе», который отличало определённое соотношение диаметра трубки, конструкции, длины воздушного столба, материала (дерево, бамбук, металл). Изменение в этих элементах давало различные варианты высоты и тембра звучания. Высота воздушного столба менялась благодаря закрытию или открытию отверстий в корпусе инструмента. Ещё ближе к органу многоствольная «флейта Пана», состоявшая из нескольких трубок, игравших только по одному звуку. Такая конструкция стала прообразом органного регистра – ряда труб одной конструкции и тембра, но разной высоты. Принцип непрерывного и единого давления воздуха был заимствован от волынки, что увеличило динамические возможности органа [5].
Размеры и формы органов чрезвычайно разнообразны. Как отмечает современный исследователь органов С.М. Будкеев, ни в одном из построенных органов не повторяются архитектура, компоновка деталей и тембровая палитра [3, с. 131]. Вместе с тем, наука вывела ряд ключевых характеристик конструкции и акустики органа, которые будут освещены в нашей работе.
Цель работы: изучить конструкцию и акустические характеристики органа.
В работе решаются задачи:
Охарактеризовать конструкцию и взаимодействие частей органа.
Осветить закономерности влияния конструкции и материала труб на звучание органа.
Изучить принципы группировки органных труб (регистров).
Обобщить сведения об акустических характеристиках органа.
Теоретической основой реферата стали: работы по истории органа (Е. Герцман), об устройстве органа и музыке для него (Н. Бакеева), учебники по музыкальной акустике (И. Алдошина, Р. Приттс), научные статьи об органе (С. Будкеев).
Структура работы представлена введением, четырьмя параграфами, заключением, списком литературы (6 наименований) и приложением (7 рисунков). Основной текст реферата – 18 страниц.
1. Конструкция и взаимодействие частей органа
Орган состоит из следующих частей:
силовой воздуходувной установки;
воздуховодов;
аппарата управления или «кафедры»;
системы передачи или «трактуры», которые обеспечивают доступ воздуха в трубы;
системы труб различной высоты, формы, диаметра [1].
Все указанные части размещены в большом, архитектурно отделанном деревянном корпусе, вписанном в помещение (Рис. 1 Приложения). Монументальный орган создает архитектурный ансамбль с интерьером помещения, является его доминирующим звеном [4].
Силовая воздуходувная установка – система нагнетающих мехов либо центробежный бесшумный вентилятор, соединенный с механическим двигателем. Если до середины XIX в. воздух нагнетался в мех вручную, то позднее в органах стали использоваться электромоторы и вентиляторы.
Воздуховоды. Нагнетаемый воздух проходит в запасной резервуар (магазинный мех), и сохраняется там под необходимым давлением. Далее через деревянные воздуховоды воздух поступает в «виндлады». Это распределительно-разделительная система из деревянных ящиков с отверстиями в верхней крышке; в отверстия вставлены трубы. В виндладах воздух ожидает своего использования под давлением (от 500 до 1 тысячи Паскалей).
«Кафедра» – аппарат управления (по-немецки Spieltisch).
«Кафедра» содержит клавиатуры, рукоятки, кнопки, рычаги, педали и другие устройства, позволяющие органисту управлять поступлением воздуха в трубы (Рис. 2 Приложения).
Клавиатуры («мануалы») располагаются террасами (их может быть от одной до семи). Каждая клавиатура имеет 60–62 клавиши, диапазон 5 октав от 65,41 Герц по 2093 Герц (колебаний в секунду).
Внизу расположена педальная клавиатура. На ней 32 клавиши, диапазон 2,5 октавы (от 33 Герц до 196 Герц).
Благодаря использованию различных звуковысотных регистров на органе можно изменять диапазон на несколько октав вниз или вверх.
Звукоизвлечение происходит следующим образом: органист нажимает на клавишу, чем открывает доступ воздуха в связанную с клавишей трубу. Создаётся модуляция воздушного потока, под воздействием чего возникают колебания столба воздуха в трубе, и получается звучание. В случае повторяющихся устойчивых комбинаций регистров могут использоваться запоминающие устройства (в частности, «зетцер-комбинации»), которые звучат от нажатия одной кнопки [1].
Каждый мануал и педальная клавиатура связаны с некоторой группой труб (на немецком – Werk, на английском – Division). Каждая подобная группа – по существу, самостоятельный орган внутри общего. Наиболее мощные трубы подключены к нижнему мануалу (Hauptwerk). Для каждой группы есть названия:
басовые трубы, связанные с педальной клавиатурой – «бас-орган» («pedal-organ»);
трубы, связанные с первым (нижним) мануалом – «хор-орган» («choir-organ»);
трубы, связанные со вторым мануалом – «большой орган» («great-organ»);
трубы, связанные с третьим мануалом – «швеллер-орган» («swell-organ»)
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
.
Возможны и другие варианты соединений.
Трактура – система передач от клавиатуры к трубам – служит при открывании клапанов для поступления воздуха в трубы. Используются три типа трактур:
механическая (наиболее ранняя) – нажатие пальца на клавишу задействует тяжи, блоки и вентили, чтобы открыть доступ воздуха в трубу;
пневматическая (с XIX в.) – воздух, передаваемый по «кондуктам» (трубочкам) толкает клапан и открывает его; недостаток – ответ труб с опозданием. Вариант – комбинированная электропневматическая система, когда электромотор помогает открыть доступ воздуха из мехов, а клапаны открывает воздушный толчок;
электрическая – клавиша включает ток в электромагните, в результате открываются клапаны, и в трубы проходит воздух [2].
Со второй половины ХХ в. часто применяется сочетание механической трактуры для игры на клавиатуре и электрической для включения регистров. Эти варианты трактуры органа показаны на Рис. 3 Приложения.
Трубы органа – основные звукоизлучащие и звукообразующие элементы. Труб в органе может быть до 30 тысяч. Каждая труба настроена на одну высоту тона и один тембр.
По способу звукообразования органные трубы делятся на два вида: лабиальные («свистящие») и язычковые (с бьющими язычками). Соотношение лабиальных и язычковых труб в органе примерно 80% к 20%.
В лабиальной трубе струя воздуха, выходящая под давлением из нижней щели, разбивается последовательно об острую кромку нижней, а затем верхней губы и образует вихревые турбулентные потоки, совершающие колебания около этой кромки. Это инициирует продольные колебания столба воздуха в трубе. Возникают «краевые тоны», и когда их частота становится близкой основной частоте трубы, происходит излучение звука. Лабиальные трубы бывают широкие и узкие, открытые и закрытые, различной формы (Рис. 4 Приложения).
Настройка лабиальных труб происходит при установке органа в помещении. Перед выступлениями происходит подстройка, так как из-за колебания температуры в помещении изменяется активность воздушного столба.
Язычковые трубы обогащают органное звучание яркими красками – имитируют тембры медных и деревянных духовых оркестровых инструментов, человеческий голос и др.
В язычковых трубах модуляция воздушного потока, в отличие от лабиальных труб, происходит за счет колебаний язычка – тонкой искривленной медной пластинки, закрепленной на круглом цилиндре (колодке). Все элементы такой трубы помещены в металлический цилиндр («стакан»). Сторона цилиндра со стороны язычка – плоская, с треугольным отверстием. При прохождении воздуха через это отверстие давление падает, и язычок прижимается к отверстию, чем закрывает доступ воздуху. Далее под давлением воздуха в трубе и из-за собственной упругости язычок отходит от отверстия, и открывает путь для потока воздуха. Этот процесс периодически повторяется в режиме автоколебаний (Рис. 5 Приложения). Язычковые трубы также требуют настройки.
2. Закономерности влияния конструкции и материала труб на звучание органа
Размер, форма и материал труб существенно влияют на акустические характеристики органа.
В открытых цилиндрических трубах частоты собственных колебаний определяются по формуле (1):
fn= n С2L, (1)
где n – номер гармоники, С – скорость звука, L – длина трубы.
В спектре трубы содержится полный ряд гармоник. В связи с возникновением описанных выше краевых эффектов реальная длина трубы L0 берется несколько меньшего размера, чем это требуется для основной частоты. Ориентируются на формулу (2):
L = L0 + Δc + Δm, (2)
где Δc – поправка на краевой эффект у открытого конца трубы, Δm – поправка на краевой эффект у лабиума. При этом Δm > Δc, и поправки за счет краевого эффекта у лабиума намного больше, чем у верхнего отверстия [1].
На звук влияют некоторые тонкости конструкций трубы, и реальная длина трубы обычно подстраивается опытным путем.
Закрытые цилиндрические трубы имеют собственные частоты, отраженные в формуле (3):
fn= n С4L, (3)
Основной тон у закрытых труб в два раза ниже, чем у открытых труб, они создают более мягкие и спокойные тембры звучания [1].
Конические трубы дают такое же значение основного тона, как и закрытые цилиндрические трубы.
Размер труб существенно влияет на состав спектра излучаемого звука и его тембр. В узких трубах большинство волн отражается и мало излучается, вследствие чего в узких трубах больше амплитуды высоких гармоник, но меньшее влияние имеют краевые эффекты.
В широких трубах большинство волн излучается и мало отражается. Краевые эффекты в широких трубах вызывают некоторую негармоничность спектра: хуже инициируются высокие гармоники, они «растянуты» и не совпадают с гармониками основного тона.
Трубы широкой мензуры («флейтовые», с диаметром 1/10 – 1/12 длины) – дают бедные обертонами звуки, ровного, матового тембра.
Трубы средней мензуры («принципалы», с диаметром 1/15 – 1/17 от их длины) – дают яркий и богатый обертонами тембр.
Трубы узкой мензуры («штрейхеры», с диаметром 1/20 – 1/24 их длины) – дают резкий напряженный тембр, в котором много высоких обертонов.
Основную часть органных труб составляют трубы – «принципалы» [2].
Лабиум (устье труб) – часть конструкции лабиальных труб. На звучание влияют: высота и ширина отверстия («ротика»), соотношений позиции керна и губ, насечки на верхней губе и керне, наличие передних панелек («щёчек», «бородки»). Размер отверстия в основании трубы увеличивает поток воздуха, в результате гармонический состав звука обогащается. Малое расстояние между нижней губой и щелью керна способствует появлению нежного тембра небольшой силы, но с повышенным уровнем шума
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
