СПОСОБ МАРТЕНСА НАСТРОЙКИ СТРУННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С ГРИФОМ Российский патент 2004 года по МПК G10C9/00 

Изобретение относится к способам настройки струнных инструментов с грифом, например, гитары, мандолины, балалайки и т.п., и может быть использовано как начинающими музыкантами, так и профессионалами для точной настройки инструмента в бытовых условиях.

Общеизвестны два основных способа настройки струнных инструментов это или на слух, или по камертону, который служит при этом эталоном высоты звука для ноты ля первой октавы, что соответствует частоте 440 Гц. Однако эти способы пригодны только для профессионалов или для музыкантов, обладающих хорошим слухом, т. к. люди с нормальным слухом, но не обладающие практикой музицирования, не смогут самостоятельно настроить инструмент, а потому все начинающие музыканты вынуждены обращаться за помощью по настройке своих инструментов.

Известны способы настройки, использующие различные вспомогательные устройства, например, отжимное устройство по авторскому свидетельству 1603432, принятое за прототип и позволяющее поочередно настраивать струны при фиксации устройства вдоль ладовых пластин. При этом способе также используется камертон для настройки первой струны по звуку ля первой октавы, а далее вторая струна настраивается на слух по первой, третья по второй и т.д.

Предлагаемое техническое решение основано на использовании бытового телевизора и на стробоскопическом эффекте. Этот эффект применяют, например, в стробоскопических приборах для измерения частоты колебаний механических систем, резонанса, числа оборотов механизмов и т.д. Принцип действия стробоскопических приборов заключается в том, что совершающее периодические движения тело освещается так называемыми стробическими импульсами света и делается видимым в отдельные, очень малые по сравнению с периодом колебаний тела промежутки времени. Если частота импульса света f₁ совпадает с частотой колебаний движений тела f₂, то тело кажется остановившимся. При некотором различии частот тело представляется совершающим замедленное движение с частотой f= f₂-f₁, причем, если f₂>f₁, то в одну сторону, а если f₂<f₁, то в другую.

В качестве стробических импульсов света может быть использовано изображение на телевизионном экране. Известно, что при наблюдении телевизионного изображения не должно быть заметно мелькания при смене кадров. Если на зрительный анализатор воздействуют периодические кратковременные вспышки света, то возникающие ощущения зависят от частоты и скважности вспышек. При низких частотах, например F= 2-5 Гц, время между вспышками больше времени инерции (инерционность зрительного ощущения проявляется в том, что после начала воздействия света на зрительный анализатор ощущение нарастает за 0,1-0,25 с) и потому каждая вспышка видна отдельно, а мигания четко воспринимаются. Однако при некоторой критической частоте F_кр мелькания пропадают и становятся невидимыми. Номинальная частота кадров в телевидении равна 25 Гц, что значительно ниже F_кр. Поэтому в телевизионном вещании применяется так называемая чересстрочная развертка, при которой кадр состоит из двух последовательно передаваемых полей. Номинальная частота полей равна 50 Гц. Время смены полей (0,02 с) полностью согласуется с инерционностью зрительного ощущения (0,1-0,15 с), следствием чего является незаметность мельканий при наблюдении телевизионного изображения.

Задачей настоящего изобретения является замена субъективной настройки инструментов "на слух" на настройку по частотным параметрам, устанавливаемым по объективным показателям. Техническим результатом предлагаемого способа будет улучшение качества настройки инструментов вне зависимости от музыкальной квалификации "настройщика".

Известно, что при извлечении звука струна совершает колебательные движения. Если на фоне экрана работающего телевизора смотреть с расстояния, например, в один метр на вертикально расположенную колеблющуюся струну и постепенно подтягивать ее, то можно увидеть стробоскопический эффект, который будет возникать и повторяться через определенные промежутки частот колебаний струны. При этом струна будет выглядеть как синусоида, движущаяся вниз, затем синусоида останавливается ("стоячая" волна) и далее синусоида начинает двигаться вверх. После этого некоторое время наблюдается хаотическое наложение волн, а затем цикл повторяется, т.е. снова появляется волна бегущая вниз и т.д. Остановка движения синусоиды ("стоячая" волна) будет происходить через каждые 50 Гц колебаний струны. Пользуясь указанным эффектом, можно очень точно настраивать струны у инструментов на частоту звучания кратную 50 Гц.

Известно, что частота звука струнного инструмента равна удвоенной частоте колебаний струны. Кроме того известно, что каждая октава делится на 12 частей (нот): до, до*, ре, ре*, ми, фа, фа*, соль, соль*, ля, ля*, си. Частота каждой ноты равна удвоенной частоте звучания той же ноты предыдущей октавы, а частота каждой части (ноты) одной октавы равна 105,9% от частоты предыдущей части (ноты). Каждой части (ноте) октавы на струнных инструментах с грифом соответствует свой лад, что достаточно хорошо описано в любом самоучителе.

Для наглядности сведем в таблицу эталонные частоты звучания инструмента, а также частоты кратные 50 Гц, при которых наблюдаются на струнах "стоячие" волны:
Пользуясь указанным способом, можно на многих струнных инструментах, например на гитаре, получать почти идеальную настройку (разумеется, и инструменты должны быть соответствующего качества). Для этого надо, чтобы каждая струна была настроена по одной ноте, взятой из таблицы, на соответствующих ладах. Например, все струны по фа, или все струны по соль, или все струны по ре и т.д. Но, как правило, качество большинства гитар далеко от идеального, поэтому предлагается настраивать их по двум нотам в октавах -ре и соль. (Хотя можно настраивать и по одной ноте фа и тогда настройка гитары будет идеальной). При этом разница между несоответствием частот колебаний струн, настроенных по ре и по соль, будет составлять всего лишь: 2,16-2,04=0,12%, что для человеческого слуха неуловимо, т.к. даже музыкант с идеальным слухом может различать разницу при сопоставлении двух соседних нот с погрешностью не менее 0,35%.

С использованием камертона музыкант даже с идеальным слухом настраивает ноту ля с погрешностью не менее 0,35%, в тоже время с помощью предлагаемого способа можно получить на инструменте любую ноту с погрешностью 0,22%, обойдясь при этом без камертона.

Учитывая оригинальность и новизну предлагаемого способа настройки струнных инструментов при помощи телевизора с использованием стробоскопического эффекта, предлагаю назвать его "Способом Мартенса".

Используя этот способ, не сложно рассчитать различные настройки струнных инструментов:
1. Настройка шестиструнной гитары (по нотам ре и соль):
Пользуясь предложенным способом, ее настройка будет происходить следующим образом: отпускаем первую открытую струну до ненатянутого состояния, а затем, периодически извлекая звук, подтягиваем ее до тех пор, пока на фоне экрана телевизора не появится первая "стоячая" волна. После этого продолжаем подтягивать струну до появления 2-й, 3-й, 4-й, 5-й и 6-й "стоячих" волн, если при этом для проверки зажать струну на пятом ладу, то также должна появиться "стоячая" волна. После этого зажимаем эту струну на 3-м ладу и подтягиваем ее также до появления "стоячей" волны, таким образом первая открытая струна будет настроена на ноту ми. Вторую струну настраиваем сначала примерно на слух, а затем по ближайшей "стоячей" волне на 3-м ладу. (Если "музыкант" не может уловить разницу высот даже в октаву, что маловероятно, то можно отсчитывать "стоячие" волны для каждой следующей струны, начиная от ненатянутого положения). Аналогично настраиваются и остальные струны: 3-я на открытой струне, 4-я на открытой струне, 5-я на пятом ладу, 6-я на 3-м ладу.

2. Настройка семиструнной гитары (по нотам ре и соль):
Первую струну семиструнной гитары настраивают на 6-ю "стоячую" волну, а далее по указанной выше схеме. При этом 1-я, 3-я, 4-я, 6-я и 7-я струны настраиваются на "стоячие" волны открытыми, а 2-я и 5-я настраиваются на "стоячую" волну на 3-м ладу.

В итоге получается хорошая настройка, т.е. очень правильные ряды, хотя частота всех нот будет больше эталонных на ~2%, т.к. погрешность настройки по ноте соль= 2,04%, а по потере=2,16%. Если музыканту не с чем сравнить высоту звука, то он не заметит этого отклонения, т.к. на память человек может помнить высоту звука с погрешностью ~ 4%. Если настраивать гитару по ноте фа, то смещения на 2% не будет и по звуку такой гитары можно будет сверять камертон.

3. Настройка бас гитары (по ноте соль):
Первую струну бас гитары настраивают на ноту соль, т.е. на вторую "стоячую" волну, открытой, 2-ю на 5-м ладу, 3-ю на 10-м ладу, 4-ю на 3-м ладу.

4. Настройка балалайки "Прима" (по ноте фа):
Первую струну балалайки "Прима" настраивают на ноту фа, для чего отсчитывают 9 "стоячих" волн, после чего зажимают струну на 8-м ладу и отпускают струну до появления "стоячей" волны. Остальные две струны настраиваются на слух и на "стоячие" волны на 1 -м ладу.

5. В случае, если необходимо проверить камертон, то надо отсчитать на любой открытой струне любого струнного инструмента с грифом 7 "стоячих" волн и тогда на 4-м ладу будет эталонная нота ля, равная 440 Гц+0,22%, в то время как человек даже с идеальным слухом может уловить разницу звучаний камертона и струны с погрешностью не менее 0,35%.

Способ Мартенеа настройки струнных инструментов с грифом для повышения качества звучания заключается в том, что настройку частоты звучания каждой струны выполняют дискретно с кратностью 50 Гц. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ настройки струнных инструментов с грифом, при котором струны настраивают поочередно вращением соответствующего колка, отличающийся тем, что настройку частоты звучания каждой струны выполняют дискретно с кратностью 50 Гц, используя для этого стробоскопический эффект, возникающий через каждые 50 Гц при колебании струны на фоне светящегося экрана телевизора в виде "стоячей" синусоидальной волны.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что настройка открытой струны на ноту "ля" первой октавы достигается на 9-й "стоячей" волне.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для настройки эталонной ноты "ля", равной 440 Гц+0,22%, отсчитывают на любой открытой струне 7 "стоячих" волн и тогда требуемая частота достигается на 4-м ладу.