ПО МАНОВЕНИЮ РУКИ

Еще не так давно музыкальные инструменты даже эстрадных оркестров — будь то саксофон, скрипка, аккордеон, пианино, контрабас и даже барабан — дарили слушателям свое естественное, «природное» звучание. Нынче же музыка стала иной — теперь в моде «электронное» звучание.

Фантазия, которую проявляют создатели разнообразной электромузыкальной техники, кажется порой безграничной. Сами инструменты и усилительная аппаратура, акустические системы, устройства синтезирования звуковых эффектов — все до предела «нашпиговано» электроникой. Сегодня музыкантов мало уже чем удивишь — ведь у них на вооружении есть такие творения инженеров, которые позволяют получать тысячи самых разнообразных оттенков звучания: струнного, духового, клавишного.

Современный электромузыкальный инструмент (сокращенно ЭМИ) — очень сложное устройство. Даже не каждый опытный радиоинженер способен изготовить его в домашних условиях. А что тогда сказать о тех, кто только делает первые шаги в освоении электроники?

Выход один — начинать, собирая пока лишь простейшие ЭМИ. О нескольких таких конструкциях мы и хотим вам рассказать.

Как вы думаете, когда началась история электронной музыки? Многие, вероятно, считают, что в конце 50-х — начале 60-х годов, когда на свет появились электрогитары и электроорганы, а вокально-инструментальные ансамбли стали возникать, как грибы после дождя. Но, оказывается, все произошло гораздо раньше.

Честь называться творцом электронной музыки принадлежит советскому ученому, инженеру-физику Л. С. Термену. Именно он изобрел первый в мире ЭМИ. Экспериментируя с прибором для измерения диэлектрической постоянной газов, он обнаружил влияние руки на распределение электрического поля. Это явление и было положено в основу действия первого электромузыкального инструмента, получившего название «волны эфира». В 1921 году изобретатель представил свое «детище» на VIII Всероссийском электротехническом съезде. Современники Л. С. Термена высоко оценили его прибор. «Изобретение электромузыкального инструмента открывает огромные перспективы… Путем электрического возбуждения можно получить такие звучания, такие интонации, которых до сих пор не знала музыка…» — так писала газета «Правда» в 1927 году.

Со временем первый электромузыкальный инструмент стал называться терменвокс — сочетание, состоящее из фамилии изобретателя Термена и слова «воке» — искаженного от английского voice, что в переводе означает «голос».

Итак, что же такое терменвокс? Принцип действия этого инструмента основан на изменении электрического поля, которое создается вокруг ЭМИ от перемещений человеческого тела. Изменяя положение туловища или отдельных его частей, например, рук, исполнитель тем самым воздействует на пространственную картину поля. ЭМИ воспринимает эти влияния и преобразует их в звуковые сигналы, тональность которых зависит от манипуляций человека и становится выше или ниже в такт с его движениями.

Чтобы понять, каким образом пространственное перемещение руки можно превратить в звук, разберемся в устройстве терменвокса. Его функциональная схема показана на рисунке 1. Инструмент состоит из двух высокочастотных генераторов, к одному из которых подключена антенна WА, смесителя, усилителя звуковой частоты и динамической головки ВА.

Рис. 1. Функциональная схема терменвокса.

Пока исполнитель находится на достаточном удалении от антенны, ВЧ генераторы вырабатывают сигналы одинаковой частоты, которые поступают на смеситель. Предположим, что частоты обоих генераторов в исходном состоянии равны 90 кГц. Что произойдет при смешении двух сигналов? Чтобы понять это, необходимо отметить одну особенность смесителя — он выделяет на своем выходе колебания с частотой, равной разности частот входных сигналов. А поскольку в исходном состоянии частоты обоих генераторов равны, следовательно, сигнал на выходе смесителя в этом случае отсутствует и звука в динамической головке нет.

Рис. 2. Принципиальная схема ЭМИ.

Но вот исполнитель поднес руку к антенне. Что теперь произойдет? Человеческое тело становится как бы конденсатором, включенным между антенной и электрическими цепями верхнего по схеме генератора, то есть емкость тела исполнителя начинает оказывать влияние на работу этого генератора. В результате изменяется частота вырабатываемых им колебаний. Предположим, она стала равной 91 кГц. Теперь при смешении сигналов возникают так называемые биения — колебания с частотой, равной разности частот обоих генераторов. В нашем случае эта разность составит 1 кГц. Сигнал с такой частотой и выделит на своем выходе смеситель. Затем произойдет его усиление, и в динамической головке раздастся звук.

Непрерывно изменяя расстояние между ладонью руки и антенной, исполнитель тем самым постоянно- варьирует емкостные параметры частотозадающей цепи верхнего по схеме генератора. При этом меняется частота биений, и из инструмента извлекаются звуки различной тональности. Если в результате манипуляций, производимых исполнителем, частота электрических колебаний на выходе первого ВЧ генератора меняется в пределах, скажем, от 90 до 100 кГц, то музыкальный диапазон терменвокса будет лежать в интервале от 0 до 10 000 Гц.

Итак, исполнение музыкального произведения на терменвоксе заключается в перемещении одной или обеих рук вблизи антенны инструмента. Чтобы получить более плавное изменение высоты звука, ладонь можнр держать неподвижной, а все манипуляции производить только пальцами руки. В любом случае, чтобы «почувствовать» такой музыкальный инструмент и освоить технику исполнения на нем, необходима хорошая тренировка и, конечно же, наличие слуха.

За 70 лет творческой деятельности Л. С. Термен создал множество самых разнообразных модификаций своего ЭМИ, причем не менее оригинальных. Вот, например, одно из его творений — терпситон — электромузыкальный инструмент, выполненный в виде плоской платформы. Становясь на нее и делая разнообразные движения, как бы в причудливом танце, музыкант может исполнить на таком экзотическом инструменте любое произведение.

Любопытно, что на основе терменвокса создавались и такие «немузыкальные» приборы, как охранные устройства для промышленных зданий, складов, сейфов. Такой аппарат охранял даже один из залов ленинградского Эрмитажа. Разработанные Л. С. Терменом электронные «сторожа», как и его ЭМИ, реагировали на изменение картины электрического поля вблизи охраняемого объекта и при появлении посторонних подавали сигнал тревоги.

Но вернемся к музыкальным способностям терменвокса. С принципами, заложенными в действие этого инструмента, мы уже познакомились. Теперь пора перейти и к практическому их воплощению.

Терменвокс, описание которого мы предлагаем вашему вниманию, собран всего на двух логических микросхемах, прост в налаживании и не требует дефицитных деталей. Конечно, такое устройство далеко от профессионального инструмента, но тем не менее, собрав его, вы на практике познакомитесь с конструкцией, принципом действия и техникой исполнения музыкальных произведений на терменвоксе.

Первый генератор собран на логических элементах 2И-НЕ DD1.1 и DD1.2 микросхемы DD1 (рис. 2), а второй — на элементах DD2.1 и DD2.2 ИМС DD2. Инверторы DD1.3 и DD2.3 выполняют роль развязывающих устройств, предотвращающих взаимное влияние генераторов друг на друга. В качестве смесителя используется логический элемент DD2.4. Низкочастотный усилитель собран на транзисторе VТ1 по схеме электронного ключа. Резистор R6 ограничивает ток базы транзистора, а R7 служит для регулировки громкости звучания динамической головки ВА1. Конденсаторы С4—С6 и резисторы R4, R5 образуют низкочастотные фильтры, исключающие взаимное влияние генераторов друг на друга через питающие цепи. Питается устройство от батареи GB1 напряжением 9 В.

Оба высокочастотных генератора собраны по схемам несимметричных мультивибраторов, с работой которых вы уже знакомы (см. «М-К», 1990, № 1, «Шесть самоделок на одной ИМС»). Резисторы R1, R3 и конденсатор С2 образуют частотозадающую цепь первого генератора, a R2 и C3— аналогичную цепь второго генератора. Подстроечный резистор R1 необходим для «выравнивания» рабочих частот обоих генераторов. Антенна WA1 подключена к инструменту через разделительный конденсатор С1.

Элементы терменвокса размещаются на монтажной плате размером 50X30 мм, выполненной из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1—2 мм (рис. 3).

Рис. 3. Монтажная плата инструмента со схемой расположения элементов.

Для электромузыкального инструмента подойдут следующие детали. Транзистор — КТ602АМ (БМ) или КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом. Оксидные конденсаторы С4—С6 марки К53, остальные — малогабаритные керамические, например, КМ5, КМ6. Постоянные резисторы — ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-33 мощностью 0,125 Вт, подстроечный — СП3-1б, СП4-1б, переменный — типа СПО-0,25, СПО-0,5, СП1, СП2. Динамическая головка — 0.5ГДШ-2 или любая другая мощностью 0,1—0,5 Вт с сопротивлением катушки 4—8 Ом. Тумблер — малогабаритный, марки ПДМ, МТ1, МТД1. Батарея питания — «Корунд» или шесть дисковых аккумуляторов напряжением по 1,5 В (например, СЦ-30).

Детали терменвокса размещаются в металлическом корпусе подходящих размеров. Если такого не нашлось, можно использовать любую пластмассовую коробку, предварительно оклеив ее изнутри фольгой. Металлический корпус или фольгу необходимо электрически соединить с общим проводом питания инструмента. Антенна — медный или алюминиевый стержень Ø 2—4 мм и длиной 25—40 мм — устанавливается на лицевой панели корпуса на резиновом или пластмассовом изоляторе (рис. 4). Кроме того, на лицевой панели находятся тумблер включения питания, переменный резистор R7, снабженный декоративной ручкой, и динамическая головка; диффузор «динамика» закрыт тонкой цветной тканью. На боковой стенке корпуса — отверстие под движок подстроечного резистора R1. Монтажные соединения выполняются тонкими многожильными проводами в изоляции.

Рис. 4. Внешний вид терменвокса.

При правильном монтаже и исправных деталях инструмент начинает работать сразу после включения питания. Настройка его сводится к установке нулевой частоты биений генераторов. Если после включения питания звука в динамической головке нет, то необходимость в настройке отпадает. Если же звук появился, вращая движок подстроечного резистора, добейтесь его исчезновения. После этого терменвокс готов к работе.

Может случиться так, что звучание ЭМИ окажется неустойчивым. В таком случае исполняйте мелодию, одной рукой производя манипуляции около антенны, а второй касаясь металлических частей корпуса. Если вы использовали пластмассовую коробку, оклеенную изнутри фольгой, то на ее лицевой панели необходимо установить специальную металлическую пластину размером примерно 20X20 мм, соединив с общим проводом питания.

…Терменвокс был первым в мире электромузыкальным инструментом. За прошедшие с тех пор десятилетия создано немало новых ЭМИ, в чем нетрудно убедиться, глядя, например, на оснащение современной рок-группы. Электроорган, электрогитара, электробаян, электронная ударная установка — перечень музыкальных инструментов с приставкой «электро» можно продолжить. О некоторых из них мы расскажем в следующих выпусках.

Э. АПРЕЛЕВ