Історія розвитку електромузичного інструментарію. Фотоелектричні інструменти

Фотоелектричні інструменти, що виникли у першій половини XX ст., за принципом роботи можна поділити на два типи:

- модулятором світлового променю виступає непрозорий диск із отворами або скляний диск із нанесеним затемненням; форма і частота коливань змінного струму на виході фотоелемента обумовлені фізичними параметрами диска (швидкістю обертання і формою отворів/контуру затемнення);

- модулятором виступає фрагмент кіноплівки із заздалегідь записаним звуковим сигналом (так звана оптична фонограма), що рухається відносно світлового променя, змінюючи його форму або яскравість.

Ключовим моментом для появи фотоелектричних музичних інструментів першого типу став винахід сонячного елементу (фотоелементу). Перший фотоелемент був сконструйований у кінці XIX ст. російським фізиком О. Столєтовим. У 1890 р. інженер- телеграфіст Е. Меркадьєр вперше використав здатність фотоелементу генерувати електричний струм, пропорційний інтенсивності світлового потоку, що потрапляв на його поверхню. За допомогою перфорованого диска-модулятора Меркадьєр отримав перемінний струм, частота якого змінювалась у залежності від швидкості обертання диска.

Отже, Меркадьєром був сконструйований перший фотоелектричний генератор змінного струму, основний принцип якого був використаний у майбутньому при створенні ранніх електромузичних інструментів (рис. 1) [60].

Рис. 1. Схема роботи фотоелектричного звукового генератора: а -- джерело світла, б -- диск-модулятор, в -- фотоелемент, г -- змінний струм на виході фотоелемента, д -- електроакустичний перетворювач (гучномовець)

Одним із перших фотоелектричних інструментів став оптофон (англ. Optophonic Piano), сконструйований у 1916 р. російським митцем-авангардистом В. Барановим-Россіне у фарватері ідей О. Скрябіна. Оптофон являв собою унікальний гібридний світлозвуковий інструмент. Ядро інструменту складали різноманітні оптичні пристрої, що модулювали світловий промінь: кольорові скляні диски (розфарбовані власноруч автором), фільтри, дзеркала, призми, лінзи тощо. Кожна клавіша клавіатури (діапазоном у 3 октави) була пов'язана із певним елементом: відповідно, у процесі гри виконавець створював унікальну багатошарову динамічну світлову композицію, що проектувалась на великий екран -- «хромотроп». Паралельно модульований промінь світла потрапляв на фотоелемент, що дозволяло доповнити сюрреалістичні світлові пейзажі відповідним звуковим супроводом.

У 1920-х В. Баранов-Россіне дає перші світлозвукові концерти, схвально сприйняті публікою: у Театрі Вс. Мейерхольда (1923) тау Большому театрі (1924). Емігрувавши у 1925 р. до Франції, художник засновує Оптофонічну академію, веде аудіовізуальні дослідження, дає концерти, усіляко пропагуючи новий інструмент.

Таким чином, Баранов-Россіне активно розвивав ідею синтезу мистецтв, поєднавши візуальну та аудіальну сфери на основі оригінальної технічної конструкції оптофону, та заклав підґрунтя для майбутнього розвитку світломузичного мистецтва. Можна з упевненістю сказати, що виставки та концерти Баранова-Россіне за участю нового інструменту були попередниками сучасних мультимедійних інсталяцій [169].

Одним із перших фотоелектричних інструментів став Superpiano (1928) австрійського винахідника Е. Шпільмана. Інструмент передбачав у якості модулятора прозорий диск із нанесеним затемненням. За подібним принципом були побудовані наступні інструменти: С elullophone (1927) П. Тулона і К. Басса (Франція), Radio Organ of a Trillion Tones (1931) ла. Poly lone Organ (1934) А. Лесті та У. Семіса (США), Welte Licht-Ton Orgel (1935) E. Велте (Німеччина).

Цікавим є той факт, що використання прозорих дисків- модуляторів замість непрозорих дисків із отворами дозволяло більш гнучко формувати майбутній тембр інструменту шляхом нанесення затемнення із певним контуром (рис. 3).

Рис. 2. Диск-модулятор Welte Licht-Ton Orgel

Рис. 3. Схема органа І. Єремєєва

З іменем російського винахідника І. Єремєєва пов'язано кілька електромузичних інструментів різного принципу дії: Photona, Syntronic Organ, Gnome тощо. Photona, або орган Єремєєва (рис. -I) належав до фотоелектричних інструментів першого типу. Інструмент був побудований у 1935 р. за підтримки радіостанції «WCAU» (США, Філадельфія), тому у літературі часто можна зустріти назву WCA U-Photona.

Конструкція інструменту передбачала 12 дисків (тон-валів), кожен з яких мав шість рядів щілин, розташованих на різній відстані від центру, що дозволяло відтворювати певну ноту для усього шести-октавного діапазону (пригадаємо конструкцію телармоніуму Кахіла). Наприклад, диск, що відповідав за ноту «соль», мав 8 щілин у внутрішньому контурі і 256 у зовнішньому і, обертаючись зі швидкістю 6.125 об/с, модулював світловий промінь із кратними частотами 49, 98, 196, 392, 784, 1568 Гц. На кожен такий диск пе- редбачалось по 70 електричних ламп, тож усього їх було 840. Слід додати, що лампи не перебували у роботі постійно, а вмикались за допомогою контактів на клавішах, що дозволяло значно подовжити термін їх використання. Інструмент Єремєєва передбачав також механізм контролю гучності, що варіювалась в залежності від кількості ламп, увімкнених одночасно [60]. Характерною особливістю органа Єремєєва була «перкусійна» атака звуку, що згодом була змодельована Хаммондом у його власному інструменті і стала невід'ємною якістю класичного звучання електрооргана.

Фотоелектричним інструментам першого типу були властиві певні недоліки, обумовлені конструктивними особливостями: необхідність одночасної роботи кількох тон-валів, обмеженість у моделюванні тембру і перехідних процесів звуку тощо. З винайденням фотографічного методу звукозапису і впровадженням його у кінематографі (поява звукового кіно) перед винахідниками відкрились принципово нові можливості для створення електромузичних інструментів.

Починаючи з кінця XIX ст., неодноразово робились спроби синхронно поєднати кінозображення та звук (кінетофон Т. Едісона, хронефон Л. Гомона тощо), проте досягти справжньої синхронності вдалося тільки після винаходу технології запису звуку на спільному із зображенням носії -- кіноплівці.

Фактично, з винайденням нового методу запису перед дослідниками відкрились небачені до цього часу можливості -- візуалі- зація звукової хвилі на фізичному носії (кіноплівці).

Варто згадати експерименти радянських дослідників і митців Аре. Авраамова, М. Воїнова, Г. Римського-Корсакова, М. Цеханов- ського, Є. Шолпо, Б. Янковського, якими у 1930-х була розроблена теорія «рисованого звуку». Аналогічні дослідження були проведені у Німеччині Р. Пфеннінгером та О. Фішингером: ними був створений метод візуального синтезу звуку, що отримав назву Tonende Handschrift (англ. Sounding Handwriting) [118].

Дослідження радянських та німецьких вчених 1930-х переслідували наступні цілі та завдання: фотоелектричний інструмент тембр фонограма

- запис та створення бази даних оптичних фонограм від різних джерел звуку;

- встановлення зв'язку між формою та спектром звукового сигналу;

- аналіз гармонічної структури тембру;

- класифікацію існуючих тембрів на основі аналізу попередньо записаних фонограм акустичних інструментів;

- створення ефективної методики візуального синтезу;

- ресинтез (штучне відтворення) акустичних тембрів;

- синтез нових тембрів та звукових ефектів.

Фактично, процес розвитку фотоелектричних інструментів демонструє перехід від концепції «синтезу» (створення штучних тембрів) в інструментах першого типу до концепції «семплінгу» (відтворення натуральних тембрів) в інструментах другого типу. Поява технологій звукового кіно стимулювала наукові дослідження у сфері музичної акустики, а технічна база склала основу для нових фотоелектричних інструментів.

Syntronic Organ, сконструйований Єремєєвим у 1934 р., втілював у собі конструктивні принципи фотоелектричних інструментів обох типів. Розглянемо його більш детально (рис. 4).

Ключовим елементом інструмента була так звана матриця формування тембру (б), що являла собою поділену на сегменти целулоїдну плівку із нанесеним зображенням (так звана оптична фонограма). Матриця могла рухатись відносно джерела світла (д) за допомогою ручного приводу (в) або електромотору (г), що дозволяло створювати численні темброві варіації.

Рис. 4. Схема будови Syntronic Organ'.

а -- плівка-модулятор, б -- матриця тембрів, в -- орган ручного керування матрицею, г -- електромотор, д -- джерело світла, е, є -- тоновані диски, ж -- затвор, з -- клавіатура із системою важелів

Після проходження крізь матрицю промінь світла потрапляв на спеціальні тоновані диски (е, є), за допомогою яких можна було змінювати інтенсивність світлового потоку і, відповідно, керувати динамікою звуку і створювати ефект тремоляції. Роль модулятора світлового променю (аналог «пропелера» у ранніх інструментах) в органі Єремєєва виконувала плівка, що рухалась по колу (а). Зображення на плівці являло собою набір доріжок із періодичною зміною світлих і темних ділянок, що під час руху плівки дозволяло переривати промінь світла із певною частотою. Кількість доріжок дорівнювала 88-ми, тобто відповідала повному діапазону фортепіано. Виконавський інтерфейс інструменту складала фортепіанна клавіатура, педалі для керування динамікою та органи управління матрицею тембрів.

Поява Syntronic Organ мала широкий резонанс у музичних колах. Показовим є той факт, що інструментом зацікавився і видатний диригент Л. Стоковський. Наведемо характеристику, надану ним інструменту Єремєєва: «Звукові ефекти, на кшталт тремоло, послаблення, або взагалі зникнення звуку після зняття рук із клавіатури, можливість змінювати гучність і чудові ефекти, що залежать лише від туше, -- усе це беззаперечно підкорюється волі виконавця» [61]. У планах Єремєєва було створення цілого оркестру із 35(!) інструментів, де кожен із органів мав би свій індивідуальний тембр.

Вершиною розвитку фотоелектричних інструментів можна вважати унікальний синтезатор АНС, сконструйований у 1958 р. радянським винахідником Є. Мурзіним. На відміну від більшості ранніх фотоелектричних інструментів, АНС був повністю функціональним прототипом і продуктивно використовувався впродовж тривалого часу, про що свідчать записи творів видатних радянських композиторів (А. Шнітке, Є. Губайдуліної, Е. Артем'єва).

Втім, історія розвитку фотоелектричних інструментів не завершилась з появою АНС. Заслуговує на увагу також система Oramics, сконструйована англійським композитором Д. Орам у 1959 р. (рис. 5) [99].

Рис. 5. Д. Орам і система Oramics

На відміну від попередників, у системі Oramics фотоелементи слугували не для створення власне звукових коливань, а для контролю електронних генераторів (осциляторів), фільтрів і підсилювачів. Пізніше подібний принцип (використання напруги для контролю параметрів осцилятора) був використаний у перших електронних модульних синтезаторах Р. Муґа, з ім'ям якого, власне, і пов'язаний широко вживаний термін VCO (Voltage Controlled Oscillator).

Основу Oramics складав стрічкопротяжний механізм, що одночасно приводив до руху 10 фрагментів плівки, організованих у два банки по 5. Нанесений на плівку малюнок модулював світловий промінь, що потрапляв на фотоелементи під час руху плівки. Унікальність системи Орам полягала у тому, що існувала можливість контролю не тільки тривалості і висоти звуку, як у синтезаторі АНС, а й гучності, що, в свою чергу, дозволяло моделювати перехідні процеси звуку (фази атаки, згасання тощо). Крім того, система фільтрів дозволяла маніпулювати тембральними якостями звуку, що відкривало шлях до створення нових комбінацій. У 2007 р. компанією «Paradigm Discs» був виданий подвійний альбом під назвою «Oramics », що містив оригінальні композиції Орам, створені та записані за допомогою її інструменту [170]. Oramics можна вважати першою гібридною системою, перехідною ланкою між фотоелектричними й електронними інструментами та ще одним кроком на шляху становлення візуального звукового синтезу.

У процесі історичного розвитку фотоелектричні музичні інструменти пройшли довгий шлях. Втілення оригінальних інженерних рішень, вдосконалення виконавського інтерфейсу, пошук нових звучань -- усе це сприяло утвердженню фотоелектричних інструментів у якості однієї з рушійних сил прогресивної музичної думки початку XX ст.

Народження звукового кінематографу започаткувало новий етап розвитку фотоелектричних інструментів і стимулювало продуктивні дослідження у сфері музичної акустики (теорія «рисованого звуку»).

Своєрідною перехідною ланкою між образотворчим і музичним мистецтвом став феномен візуального звукового синтезу, репрезентований унікальним інструментом АНС Є. Мурзіна, системою Oramics Д. Орам та першим музичним комп'ютером UPIC Я. Ксенакіса (про систему UPIC див. дещо нижче).

Принципи, що лягли в основу фотоелектричних інструментів і систем візуального синтезу, успішно використовуються і донині, будучи реалізованими вже на новому, програмному рівні.

Размещено на Allbest.ru