Общий обзор
Флейтист выдувает струю воздуха на переднюю кромку амбушюрного отверстия (Амбушюр – положение губ при игре на духовых инструментах, а также отверстие, в которое дуют). Давление внутри ротовой полости флейтиста выше атмосферного давления (обычно 1 кПа: это примерно 10 см водяного столба). Энергия, потраченная на ускорение воздушной струи, является источником энергии для создания звука в инструменте. Флейтист выдувает ее непрерывно, по аналогии с электричеством, можно сказать, что это энергия постоянного тока. Создание звука, тем не менее, требует колебательного движения воздушной струи, это аналогично переменному току. Во флейте воздушная струя вместе с резонансами колонки воздуха в инструменте, создают колебания воздушного потока. В свою очередь вибрирующий воздух во флейте излучает свою энергию в виде звука. Значительно больше количество энергии теряется на трении воздуха. Когда звучит нота, эта потеря энергии постоянно восполняется энергией потока воздуха. Колонка воздуха во флейте значительно легче вибрирует (резонирует) на определенных частотах. Такие частоты называют резонансными. Эти частоты, в первую очередь, зависят от длины колонки воздуха, и от направления и скорости, выдуваемой флейтистом, струи воздуха. Таким образом, флейтист задает высоту звука, нажимая комбинацию клапанов, и работой амбушюром. В этой статье мы рассмотрим шаг за шагом процесс извлечения звука на флейте. .
Разновидности флейт
Инструмент бывает продольным и поперечным. В первом случае воздушная струя входит в трубку сзади, во втором — сбоку. Современные поперечные флейты преимущественно металлические, оснащенные клапанным механизмом, а продольные — деревянные, стеклянные, пластиковые, с простыми отверстиями. Продольная флейта проще в освоении, поэтому на ней учатся играть в музыкальных школах. Поперечная — профессиональная, используют эту флейту в оркестре.
Известны следующие поперечные инструменты:
- ди — китайская бамбуковая трубка с 6-ю отверстиями, звучит тонко, пискляво;
- бансури — традиционный индийский инструмент из бамбука;
- ирландская — флейта с 6-ю отверстиями, с клапанной системой и без нее, звучит сочно, густо, звонко либо бархатисто, используется в кельтских и ирландских фольклорных ансамблях;
- оркестровая — самая распространенная вариация, чаще всего металлическая, оснащенная клапанной системой, бывает ученической, с закрытыми клапанами, и профессиональной, с открытыми.
Оркестровые поперечные в свою очередь делятся на 4 вида флейт:
- большая флейта — основная, обязательная в оркестре, имеет сопрановый регистр, звучит высоко, мягко, переливисто;
- малая, она же пикколо, — внешне отличается от основной только небольшим размером, звучит высоко, пискляво и пронзительно, применяется для усиления верхних оркестровых регистров, не способна издавать «ре-бемоль» и «до» 1-ой октавы;
- альт — инструмент с преобразованным клапанным механизмом и пониженным диапазоном, звучит густо, спокойно, насыщенно;
- бас — инструмент для флейтиста с отличными дыхательными способностями, звучит низко, глубоко, обволакивающе.
Продольные — преимущественно инструменты народного происхождения. К ним относятся:
- блокфлейта — популярный ученический инструмент, оснащен вспомогательной вставкой в мундштуке, которая повышает давление выдыхаемого воздуха;
- свирель — русский народный инструмент с мелодичным звучанием, представляет собой деревянную дудку со свистковой вставкой для вдувания воздуха;
- калюка, она же выгонка, — старинный русский инструмент, сделанный из травянистых стеблей дудника или будяка, издает пронзительный свист;
- дудук — армянская дудка с 9-ю отверстиями и снимающимся двойным язычком, изготавливается из древесины плодовых деревьев, звучит мелодично и заунывно;
- окарина — итальянская керамическая свистулька, которую смог изобрести мастер Джузеппе Донати, имеет форму сосуда с 2-мя противоположными отверстиями для вдувания и выхода воздуха, издает мелодичный, переливчатый звук;
- вистл — латунная или алюминиевая дудка с 6-ю отверстиями и свистком, ирландский народный инструмент;
- сяо — китайский инструмент из бамбука, звучащий глухо и бархатисто.
Существуют двойные флейты, состоящие из 2-х трубок. В этом случае возможно как аккордовое воспроизведение мелодии, так и каждой трубкой по отдельности. В качестве примера можно привести индийскую алгозу.
Распространены многоствольные флейты, представляющие собой несколько скрепленных трубок, разнящихся по диаметру и высоте. Это румынская флейта най, китайская пайсяо, грузинская ларчеми, пиренейская сампонья.
История происхождения и развития
История флейты насчитывает около 45 000 лет. Предшественница флейты — свисресток. Так называют примитивные свистковые трубочки с двумя отверстиями — для вдыхания воздуха и его выхода. Возникновение флейты связывают с началом появления отверстий для пальцев.
Останки древнейшей флейты были найдены в Словении, на археологическом объекте Дивье Бабе. Приблизительный возраст находки — 43 000 лет. Считается, что это древнейшая найденная часть музыкального инструмента, а на территория современной Словении он мог впервые появиться. Большинство ученых приписывают изобретение флейты из Дивье Бабе неандертальцам. Исследователь из Словении М. Бродар считает, что находка изобретена кроманьонцами эпохи позднего палеолита.
В конце 2000-х годов была найдена еще одна древняя вариация в Германии возле Ульма. Имеет небольшой размер. Конструкция с пятью вырезами имеет У-образный вырез для рта исполнителя. Изготовлена из костей стервятника. Позже на территории Германии были обнаружены более древние аэрофоны. Находки возрастом в 42-43 000 лет найдены в пригороде Блаубойрен.
Несколько аэрофонов были обнаружены в ущелине Холе-Фельс, недалеко от наскальных рисунков. Рассказывая о находке, ученые выдвинули теорию, что она «показывает существование музыкальных обычаев во времена, когда современные люди колонизировали Европу». Ученые также заявили, что находка инструмента поможет объяснить культурную и умственную разницу между неандертальцем и ранним современным человеком.
Сохранившая игровые свойства костяная флейта была извлечена из склепа Сяху в Хенане, Китай. Вместе с ней находились еще 29 сломанных экземпляров с небольшими отличиями в строении. Возраст — 9 000 лет. Число отверстий для пальцев 5-8.
Древнейшая сохранившаяся китайская поперечная флейта найдена в гробнице князя И. Китайцы называют ее «чи». Изобрести ее могли в 433 году до н.э, во времена поздней Династии Чжоу. Корпус сделанный из лакированного бамбука. Сбоку находятся 5 вырезов. Чи упоминается в текстах Конфуция.
Старейшая письменная памятка о духовом инструменте датируется 2600-2700 годами до н.э. Авторство приписывается шумерскому народу. Также духовые инструменты упоминаются в недавно переведенной табличке с поэмой о Гильгамеше. Эпическая поэма была написана в 2100-600 годах до нашей эры.
Флейты занимают важное место в индийской культуре и мифологии. Индийская литература 16 века до н.э
содержит множество упоминаний перекрестной вариации. Исследователями истории музыки считается, что Индия является родиной перекрестной версии.
Продольная флейта появилась на территории современного Египта примерно в 3000-х годах до н.э. В настоящее время она продолжает оставаться главным духовым инструментом в мусульманских странах Ближнего Востока.
Продольная
В эпоху Средневековья в Европе стала популярна поперечная флейта, имеющая популярность по сей день. В XV веке в Европу попали продольные экземпляры.
В XVII веке французский композитор Жак Оттетер улучшил устройство инструмента. Пальцевые отверстия были оборудованы клапанами. Результат — охват полного хроматического звукового ряда. Создание новой конструкции привело к угасанию популярности продольной блокфлейты. С XVII века обновленная флейта в оркестре заняла важную роль. Симфонический оркестр без этого инструмента стал считаться неполноценным.
В XIX веке Теобальд Бём внес значительные изменения в конструкцию. Мастер расположил отверстия по акустическим принципам, добавил кольца и клапаны, установил канал сечения цилиндрической формы. Новая версия была сделана из серебра, став выглядеть дороже. С тех пор инструмент не получил больших изменений в конструкции.
Как поток воздуха и труба вместе создают звук
Подводя итог предыдущим разделам, можно сказать следующее: воздушный столб в корпусе флейты имеет несколько резонансов, которые примерно описываются гармониками 1:2:3:4 и т.д., причем, чем выше частота, тем хуже соблюдается это соотношение. Как будет показано ниже, это связано с частотным откликом. Струя воздуха имеет собственную, естественную частоту, которая зависит от скорости и ее длины. Упрощенно говоря, флейта нормально играет на наиболее близко расположенном резонансе корпуса к естественной частоте струи воздуха (ниже будет показано, как регистровые клапаны используются для того, чтобы ослабить низкочастотные резонансы и, таким образом, сделать высокочастотный резонанс более сильным).Когда звучит флейта, струя воздуха вибрирует на одной определенной частоте, но при этом это генерирует дополнительные гармоники: чем сильнее вибрация и громче звук, тем интенсивнее будут дополнительные гармоники (см. Для низких нот первые несколько гармоник соответсвуют стоячим волнам, напротив, для высоких нот – резонансы флейты более не являются гармоническими, так что только маленькое число гармоник – одна-две – для 3 и 4 октавы соответсвуют резонансам канала корпуса флейты. При громком звуке на высоких нотах более высокочастотные резонансы тем не менее возникают в спектре. Как вы можете убедиться в этом, посмотрев на спектры Примечания переводчика: критерий для определения, когда закончится простая гармоническая последовательность (1:2:3…) гармоник, – очень простой: когда длина волны следующей гармоники станет меньше диаметра флейты, то стоячие волны будут возникать не по длине флейты, а по ее диаметру.
Вариант 2
Без музыкальных инструментов не смогла бы существовать классическая музыка, которая является составляющей духовного мира и обогащает его. Моцарт, Бах, Римский – Корсаков, Бетховен – всего этого могло и не быть. Мало того, без инструментов не зародилась бы музыка в принципе. В мире достаточно много видов инструментов, например, духовые или струнные. Флейта – один из элементов музыки, причем, довольно важный. Но насколько?
Строение и создание флейты.
Флейта относится к духовым инструментам. Звучание этого инструмента зависит от воздушных потоков, которые рассекаются об острую внутреннюю часть флейты. Скорее всего, флейта является самым старым музыкальным инструментом. Самый первый прототип флейты – это обыкновенный свисток, вырезанный из дерева.
Данный духовой инструмент делится на 2 вида – продольная и поперечная. Отличаются они по способу их держания. Где – то в 15 – 17 веках флейта была широко распространена и известна в Египте, Индии, Китае, Японии, Центральной Европе; на Ближнем Востоке она и сейчас характеризуется как главный духовой инструмент. Флейта также была популярна в эпоху Средневековья. Флейта совершенствовалась и дорабатывалась такими рабочими, как Оттетер и Теобальд Бем. Особенно Бем приложил много усилий к этому инструменту. Все его труды перечислить сложно, но самое главное – это то, что благодаря Бему стало реальным воспроизведение хронической гаммы и произведений во всех тонах на флейте. Еще стоит отметить то, что именно после его наблюдений для создания флейт стали брать металлы, в частности, серебро.
Применения флейты и упоминания о ней.
Вибрирующая струя воздуха
Поток воздуха из губ музыканта пересекает открытое амбушюрное отверстие и ударяется о внешнюю его кромку. Таким образом, струя воздуха разделяется примерно пополам: внутрь инструмента и наружу. При этом небольшие волнообразные колебания распространяются по потоку воздуха, из-за завихрения, вызывая звук типа шума ветра. Скорость таких возмущений в струе воздуха равна половине скорости воздуха (которая обычно составляет от 20 до 60 метров секунду, в зависимости от давления воздуха во рту музыканта). В свою очередь, звуковые колебания, распространяющиеся в трубе флейты, вызывают возмущения потока воздуха, но только на резонансных частотах. Происходит это следующим образом: волна сжатия внутри флейты (а это и есть звуковая волна) распространяется до открытого клапана и возвращается назад, выталкивая струю воздуха наружу. В свою очередь, возвращаясь назад струя воздуха, подталкивает звуковую волну и она становится больше, т.е. звук становится громче (флейтовый термин – «раздувать звук» – очень точно отображает суть этого процесса). Аналогия – это небольшими толчками вы раскачиваете качели до очень большой амплитуды колебания. Такой процесс в физике называется параметрическим резонансом. Таким образом, чтобы сыграть чистую ноту, флейтист должен так подстроить свой амбушюр и скорость струи воздуха, чтобы первичные колебания струи усилили собственный резонанс трубки. Например, чтобы сыграть звук более высокого регистра, необходимо увеличить скорость потока, что, в свою очередь, увеличит скорость и частоту первичного возбуждения. Все это флейтист учится делать в самом начале обучения.На рисунке слева – струя ударяет в кромку амбушюрного отверстия и разделяется на два потока. Рисунок справа показывает поперечный разрез на уровне амбушюрного отверстия флейты и рта музыканта и показывает правильное направление потока воздуха.
Флейта – как открытая труба
Флейта открыта на обоих концах. Очевидно, что открыт дальний конец. Если вы внимательно посмотрите на того, кто играет на флейте, то вы увидите, что хотя губы играющего прикасаются к флейте и даже прикрывают часть выходного отверстия, но в тоже время часть этого отверстия остается открытой, как показано на рисунке выше.Давайте рассмотрим трубу, как самую простую модель флейты. Первое, мы предположим, что это обычная цилиндрическая труба, открытая с обоих концов (как будто все клапана закрыты); голова также цилиндрическая, и нам нужно перенести амбушюрное отверстие с боковой поверхности на конец трубы. В результате мы получаем скорее японскую сакухаши или перуанскую кену, чем флейту. Это грубое приближение, но оно позволяет гораздо проще объяснить все происходящие физические процессы.Эта анимация показывает, как импульс высокого давления отражается от открытого конца трубы, по очереди с обоих концов. Заметьте, что полный цикл колебаний равняется времени, необходимого чтобы импульс пробежал двойную длину трубы (L), т.е. туда и обратно. Импульс двигается со скоростью звука (v), поэтому цикл будет повторяться с частотой (v/2L).
Воздух внутри флейты сильнее колеблется на определенных частотах, называемых резонансными. Частота, нарисованная для импульса на анимированной картинке, – является примером такого резонанса. И называется фундаментальной или нижней резонансной частотой флейты.
Какие стоячие волны или резонансы возможны в открытой трубе? Мы попытаемся ответить на этот вопрос с точки зрения синусоидальной волны и гармоник.Тот факт, что труба открыта на воздух с обоих концов, означает, что давление в на ее концах равна атмосферному, или другими словами, акустическое давление (изменение давления в звуковой волне) равно нулю. Такие точки называются узлами в стоячей волне. Если быть совсем точными, то узел давления лежит чуть дальше среза трубы, примерно 0,6 от радиуса и эта разница называется концевой поправкой.Внутри трубы давление не обязано равняться атмосферному, и, например, для фундаментального резонанса максимальное изменение давления (пучность стоячей волны) будет точно по середине трубы. Стоячая волна нарисована ниже. Сначала показано изменение давления внутри трубы, ниже – показано распределение скорости молекул воздуха внутри трубы. Последняя кривая наоборот имеет пучность на концах, – это означает, что молекулы воздуха могут свободно двигаться на открытых концах.
Волна, показанная выше, является наиболее длинной стоячей волной, которая удовлетворяет условиям нулевого давления на обоих концах. На рисунке ниже видно, что она имеет длину волны в два раза больше, чем длина флейты. Частота (f) равняется скорости звука (v), деленную на длину волны (l), таким образом наиболее длинная волна соответствует самой низкой ноте инструмента: С4 на инструменте с нижним коленом “До” (флейтисты отметьте, что в наименовании нот используются стандартные фортепианные обозначения – С4 – это “До” первой октавы). Вы можете измерить дину вашей флейты, взять скорость звука (v=350м/с) в теплом влажном воздухе и посчитать ожидаемую частоту. Затем проверить ответ по таблице частот для нот (вы обнаружите, что ваше решение не будет точным, потому что вы не учли концевую коррекцию ) . Но с этой же самой аппликатурой вы можете сыграть не только эту ноту (С4), но и другие ноты, если вы будете дуть сильнее, или сузите губы (и то, и другое увеличивает скорость воздушного потока). Эти другие ноты соответствуют более коротким длинам волн стоячей волны, но при этом также удовлетворяют граничному условию нулевого давления на обоих концахПервые несколько таких гармоник показаны на рисунке ниже.
Последовательность нот с частотами f °, ° 2f, 3f ° т.д. называется гармонической последовательностью, и она показана ниже в нотной записи. Для флейты со всеми закрытыми клапанами, примерно все 10 резонансов будут удовлетворять этому простому соотношению, так что вы можете сыграть с такой аппликатурой, просто увеличивая скорость воздуха, 7 или 8 нот этой серии. Отметьте, что 7 гармоника попадает на середину между А6 и А#6
Нотная запись гармонической серии от базового тона флейты. Все, нарисованные выше стоячие волны, являются синусоидальными. Это предельно чистый тон. Реальный звук флейты значительно сложнее. В первом приближении его можно описать разложением на гармоническую серию от основного тона. Такое разложение называется спектром. Тихий звук более походит на чистый синусоидальный тон, т.е. интенсивность дополнительных гармоник мала по отношению к интенсивности основной гармоники. В более громком звуке, как правило, интенсивность дополнительных гармоник существенно выше.
Звучание
Флейта создает звук, когда струю воздуха пересекает отверстие, из-за чего создается колебание. Вдуваемый поток воздуха действует по закону Бернулли. Музыкант меняет диапазон звука открывая и закрывая отверстия на теле инструмента. Так изменяется длина резонатора, что отражается в частоте резонирующей поверхности. Управляя давлением воздуха, музыкант также может менять диапазон звучания с помощью одного рта.
Модели открытого типа звучат на октаву ниже закрытых аналогичного размера. Диапазон звучания большой модели: от H до C4.
В отличие от остальных музыкальных инструментов, разновидности флейт сильно отличаются как строением, так и звучанием.
Флейты без свисткового устройства имеют самую простую конструкцию. Музыкант вдувает воздух в одно отверстие, который выходит из другого со звуком. Звучание регулируется силой дыхания и перекрываемыми отверстиями для пальцев. Пример — традиционная индейская кена. Стандартная длина кены — 25-70 см. Используется в творчестве коренных народов Южной Америки. Схожие вариации без свисткового устроства: японская сякухати из бамбука и китайская деревянная флейта сяо.
Поперечная
Аэрофоны со свистковым устройством выдают звук образованный от прохождения потока воздуха через специальный механизм. Механизм называется мундштуком, в него дует исполнитель. Пример свистковой версии — блокфлейта. В головной части установлен блок. Нижние отверстия двойные. Нота берется с помощью вилочных аппликатур. Характер звучания — слабый, поперечные модели звучат громче.
Похожий тип — свирель. Распространен среди славянских народов. Характеризуется диапазоном звучания в 2 октавы. Длина 30-35 см. Родственные русские народные инструменты: дудка, пыжатка, двойная жалейка.
Двойная флейта представляет собой спаренную конструкцию с двойным свистковым устройством. Белорусский вариант называется парной дудкой. Длина первой трубки 330-250 мм, второй — 270-390 мм. При игре их держат под углом друг от друга.
Многоствольные версии выглядят как ряд скрепленных трубочек разной длины. Музыкант попеременно дует в разные трубочки, конец которых звучит разным тембром. Примеры: сиринга, панфлейта, кугиклы.
Современная флейта изготавливается из металла. Характеристика звука — сопрано. Высота звука меняется передуванием, а также закрытием и открытием клапанов. Относится к поперечным аэрофонам.
Вариант №2
Флейта относится к деревянным духовым музыкальным инструментам. Звук получается с помощью воздуха, выдуваемого в трубочку, который рассекается надвое. Но деревянной она была только в древности, сейчас их изготавливают в основном из металла.
Флейта считается одним из самых древних музыкальных инструментов. Историки полагают, что она существовала за 35-40 тысяч лет до нашей эры. Прототипом флейты служил обычный свисток. Со временем люди начали прорезать в свистках отверстия для пальцев, что позволило играть музыкальные произведения.
Существует два вида флейт — продольные и поперечные. В свою очередь, продольные бывают открытые, свистковые и многоствольные. Продольная была известна в Древнем Египте, а сейчас используется на Ближнем Востоке. В Европе использовалась в Средние века. С помощью такого инструмента можно выдуть октаву, а интервалы получаются с помощью неполного закрытия отверстий и перекрещивания пальцев. В наше время иногда применяется для исполнения старинной музыки.
Поперечная флейта была известна в древнем Китае, Индии и Японии. В Европу попала в Средневековье, и сейчас остается в списке лидеров самых популярных народных инструментов.
В 17 веке поперечная флейта была улучшена французскими умельцами. В ней, помимо отверстия, появились клапаны, что позволило исполнять полный хроматический звукоряд. После усовершенствований продольная флейта перестала составлять конкуренцию поперечной, и та заняла свое место в симфоническом оркестре.
Самым известным мастером, который внес усовершенствования в инструмент, является Теобальт Бём. После его модернизаций флейта уже почти не менялась. Инструмент претерпел множество изменений, но самым важным, чего добился мастер, можно назвать то, что благодаря новому клапанному механизму стало возможным воспроизводить произведения во всех тональностях. Также, мастер заметил, что чистоту звучания добавляет серебро. Так что в наше время его используют и для дешевых металлических моделей, и для дорогих сплавов из золота и платины.
В настоящее время в оркестре участвует большая флейта, малая, альтовая и басовая.
Интересные факты о флейте:
— Самая большая флейта имеет длину 3, 62 м.
— Для изготовления инструмента используется более чем сотня разных материалов. К ним относятся кость, дерево, хрусталь, пластик, стекло и другие. Даже существует флейта из шоколада.
— Самая дорогая платиновая флейта стоит более 600000долларов
— Самое продолжительное выступление флейтиста длилось более 25-ти часов.
— Флейта единственный духовой инструмент, где воздух вдувают поперек. Затраты воздуха у флейтистов больше, чем у других исполнителей на духовых инструментах.
— На свете существует более тридцати видов флейт
— Во Вьетнаме во время повстанческого крестьянского движения флейты использовали не только как музыкальный инструмент, но и как оружие.
— Считается, что занятия флейтой способствуют развитию интеллектуальных способностей, иммунитета.
1, 2, 3, 4, 5 музыкальный инструмент
