Общая теория звукообразования на всех духовых инструментах

Говор Вячеслав Николаевич,

доктор философии (наука и искусство),

в области «Управления в биологических системах».

Смирнов Анатолий Павлович,

доктор физико-математических наук,профессор.

«Первый опыт всегда странен и может

 показаться безумием»

                                           Сатпрем[1]

 

Речь, в этой статье, пойдет о весьма неординарном событии – создании  научной теории звукообразования для всех групп духовых инструментов. Это событие имеет мировое значение, так как ничего подобного до их пор не было: ни в науке, ни в теории обучения игре на духовых инструментах. Дело в том, что духовые инструменты, не только являются музыкальными инструментами. С научных позиций они являются открытыми многоструктурными, биологически импедансными, т.е. реимпедансными системами. Они являются источником продольной звуковой волны, которая имеет объемную структуру. Именно об этом подробно поведут речь в этой статье: музыкант-инструменталист и ученый-исследователь, доктор философии в области «Управления в биологических системах» В.Н. Говор, а также доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Государственных премий СССР А.П. Смирнов. Они и явились авторами столь знаменательного открытия.     

Общая теория звукообразования на всех  

духовых инструментах.

 

1. Введение

Для краткого введения в данную тему нам необходимо, хотя бы вкратце, изложить суть общей «Остро-вихревой резонансной теории звукообразования на всех духовых инструментах».  «Остро-…» – относится к острым рассекающим граням, создающим импеданс (сопротивление) на пути воздушной струи (см. рис. 35), которая образует два «вихревых» потока, которые, попадая в некую полость (к примеру, в блокфлейту, орган, духовые инструменты и т.д.), трансформируются   в звуковой «резонанс». Таким образом, в духовых инструментах возникает новое звуковое качество – «Сферозвук».

Именно эта теория позволила нам перевести процесс «обучения» игре на духовых инструментах – из стихийного, трудно управляемого, в осмысленный и легко достижимый процесс их «освоения». А также довести его до уровня гармонизации системы «Человек-Инструмент» (В.Н. Говор [9]). Приведенный рисунок 1 стал схематической моделью фонационного (голосового) Сферозвука,  оказавшийся звукоакустическим аналогом для всех духовых инструментов. Он, по существу, явился реальным его прототипом, на достижение которого, была направлена новая инновационная «Сферозвуковая технология освоения духовых инструментов» (СТОДИ).

Основные подходы к обоснованию природы голосового «Сферозвука», возникали довольно последовательно. Происходило это в практике его воспроизведения: родился он довольно спонтанно, как бы невзначай. Сначала, нам не удавалось  найти точное теоретическое обоснование этому феномену и, конечно же, найти необходимую иллюстрацию этому звуку. Примерный рисунок этого голосового звука, сходного со Сферозвуком, был найден в работе Р. Юссона «Певческий голос» ([19] см. Рис. 1). «Сферозвук», возбуждаемый голосом, значительно отличался от обычного вокального звука, впервые он был воспроизведен в 1992 году. При его возбуждении, возникало странное ощущение,

Рис. 1. Иллюстрация “Сферозвуковой голосовой фонации”, при которой формируется сферо- акустическое звуковое пространство. Иллюстрация выполнена не совсем корректно (в отношении построения звуковых  волн, расположенных по сферам). Однако это станет понятно по мере вхождения в основы Сферодинамики.

что голосовые мышцы (г.м.) перестают колебаться[2]. Они становятся, чем-то, вроде жестких рассекающих граней, которые создают сопротивление (импеданс) воздуху, поступающему на них, благодаря подсвязочному давлению. Создавалось впечатление, что с ними (г.м.) происходит, нечто схожее с процессом, формируемым импедансом –  основным механизмом, действующим в свистковых инструментах: в детских свистульках, блокфлейтах, а также в органе. Объяснение этого механизма найдены в исследованиях А. Carse [20] – см. на рис. 2.

Рис. 2. Иллюстрация импеданса как физического явления: 1 – рассекающая грань; 2 – воздушный поток, направляемый на нее; 3 – турбулентные потоки, образуемые воздушным давлением, направляемым на рассекающую грань. Наиболее ярко проявляется импеданс при звукообразовании  на блокфлейте (рис. 3).

Судя по объемной структуре подобного звука, он имел резонансную природу, следовательно, данный механизм вполне мог рассматриваться в виде его (резонанса) возбудителя. Именно, поэтому у нас родилась первая гипотетическая версия воспроизведения подобного звука голосом: как мы и предполагали, во время фонации голосовые мышцы (голосовые складки, не путать со связками: см. В.Л. Чаплин [18])) приобретают некие новые свойства. Под воздействием рефлекторных механизмов, они увеличивают свою упругость и приобретают свойства тех самых острых «рассекающих граней» (о которых речь шла выше), создающих устойчивый «импеданс» (см. Рис. 3) – основной механизм возбуждения «Сферозвука». Который правильно будет называть реимпедансом, так как он имеет биологическую природу и напрямую связан с т.н. «обратной акустической связью[3]»

Рис. 3. Иллюстрация действия импеданса: а – рассекающая грань, на которую попадает воздушный поток, посылаемый исполнителем через мундштук в звуковой канал инструмента – б; этот воздушный поток, попадая на рассекающую грань, формирует т.н. турбулентные потоки – в,  которые трансформируются в звуко-резонансный процесс. Ядром звука блок-флейты является звон (или металлический призвук), который являет собой верхнюю певческую форманту (ВПФ).

Рассечение воздушного столба, возникающего, при выдохе с помощью мышц гладкой мускулатуры бронхов (см. Л.К. Ярославцева [20]), образует два потока турбулентных завихрений. При попадании в резонансные полости головы, они трансформируются в звуко-резонансный процесс и превращаются в «Сферозвук». Открывая рот для озвучивания пространства сферозвуком, необходимо сохранять певческий аппарат в верхней позиции – приближая его к зоне верхней певческой форманты (ВПФ).

По тому же принципу «Сферозвук» возбуждается и в духовых инструментах, т.к. он  в этом процессе происходят все описанные выше этапы. Благодаря инновационной компьютерной технологии «ОРФЕЙ», нам удалось зафиксировать компьютерное изображение этого феномена в частотной структуре каждого звука (см.: иллюстрации на  рис 4, 5, полученные посредством фотосъемки). Нам также удалось получить подтверждение наличия в звуке ВПФ – ее проекция наблюдается в самом центре изображения:

Рис. 4. Иллюстрация компьютерного изображения слога “А” на высоте Ми 1(первой октавы), спетого баритоном.

Рис. 5. Иллюстрация Сферозвука в компьютерном изображении слога “A”  на высоте Ми 2 (второй октавы),  спетого тенором.

Получив теоретические и визуальные подтверждения действия основных механизмов,  формирующих голосовой «Сферозвук», у нас появилась реальная перспектива выявления его на духовых инструментах по аналогии с голосом. Это стало возможным после разработки (начиная с 1986 г.) специальных системных (технологических) алгоритмов, создающих условия приближения губного аппарата к состоянию «рассекающих граней». На их основе была построена технология СТОДИ, с помощью которой были созданы условия получения сферозвуковых аналогов: вначале на медных инструментах (1988), затем нам удалось получить подобный результат и на остальных духовых инструментах. Однако, вначале он проявился на флейте (1989) – инструменте, наиболее близком (по способу звукоизвлечения) к медным духовым инструментам.

На этом этапе мы окончательно убедились в том, что губы, также как и голосовые мышцы (складки) в процессе возбуждения звука, действительно выполняют роль рассекающих граней. Их функция формирует основной  механизм звукообразования на духовых инструментах – реимпеданс, необходимый для формирования «Сферозвука». После того, как мы разобрались с механизмом работы губ в процессе возбуждения звука (Сферозвука), началась разработка соответствующих алгоритмов для инструментов, где механизм импеданса оказался более сложным, чем на медных и лабиальных инструментах.

В этой группе инструментов, кроме губных мышц, роль рассекающих граней также выполняют в кларнете и саксофоне – край мундштука и наложенная на нижнюю губу трость. В гобое и фаготе – эту роль выполняет двойная трость при активном воздействии на нее обеих губ (верхней и нижней). Так расширялся круг инструментов с проявленным звуко-резонансным результатом, что приближало нас к созданию вышеуказанной общей теории звукообразования и рождению технологии (СТОДИ).

Полученные звуковые результаты оказались ярким доказательством того, что эта технология действительно работает и позволяет получать качественно новый звуковой результат на всех духовых инструментах. В 2004 году автором (В.Н. Говором) была защищена диссертация на тему: «Методологические основы гармонизации системы “Человек-Инструмент” как источника звуко-информационной среды (ЗИС) на примере духовых нструментов» (В.Н. Говор [9]). В ней были заложены важные философские и научные основы сферозвуковой технологии, а также сделаны попытки теоретического осмысления общей теории сферозвукового возбуждения на всех духовых инструментах. Однако, автору тогда не доставало физико-математической базы для того, чтобы сформулировать с научной точки зрения подобную теорию.

Тем не менее, чтобы до конца осознать и оценить значение приведенных выше методологических основ как для  методической практики, так и для науки в целом, чрезвычайно важно было создать научно-обоснованную и последовательную теорию «Сферозвука» в русле современной научной парадигмы. Отталкиваясь от этой теории, можно, не только осмыслить новизну и перспективность самой теории и обосновать «Сферозвуковую технологию», но также найти ее новые практические выходы, начиная с: механизмов возбуждения и раннего выхода на тембр звука,  создания новой классификации духовых инструментов, групповой и индивидуальной подстройки инструментов, достижения ансамблевого тембра и сценической расстановки музыкальных коллективов и т.п.

Кстати, в традиционном обучении на духовых инструментах отсутствует сколько-нибудь последовательная научная теория звукообразования для каждой группы инструментов. Имеются отдельные рекомендации по разным аспектам формирования исполнительского аппарата[4], изданные в методических сборниках,. но к этим рекомендациям возникают серьезные вопросы, с позиций зарождающейся методологии. Проводимые в этой области исследования не дали достаточных оснований для разработки стройной теоретической базы звукообразования, т.к. они велись вокруг одной единственной «Автоколебательной теории» (А. Харкиевича). Выйти за рамки этой теории оказалось невозможно по той же самой причине – отсутствия достаточной методологической базы в этих исследованиях. Подобное положение и не могло само по себе измениться, поскольку основные принципы современной методики были заложены еще в конце XVIII столетия. Усложняло ситуацию и сложившаяся за прошедшее время классификация духовых инструментов с ориентацией, в основном, на их конструктивные особенности.

На отсутствие подобной научной базы в современной методике игры на духовых инструментах одному из авторов (В.Н. Говору) указал основатель лаборатории «Физиологии пения и акустики» ГМПИ им. Гнесиных и его первый научный руководитель кандидат технических наук Ю.М. Отряшенков (1976 г.). Приведенная аргументация в его рассуждениях о звукообразовании на духовых инструментах совершила в судьбе автора крутой поворот в сторону научно-исследовательской деятельности с целью восполнения имеющегося пробела в традиционной методике,  поскольку музыканты-духовики работают по наитию,  без должной теоретической базы. А без теории нет понимания механизмов возбуждения звука в духовых инструментах, а без них невозможно построить правильную  методику, позволяющую управлять звуком .

Им также была сделана подсказка, благодаря которой, нам удалось, преодолевая существующие ограничения, разработать совершенно новую  общую теоретическую базу с выходом на «Сферозвуковое» качество на всех духовых инструментах. Тем самым мы нашли решение подобной задачи в совершенно другом – параллельном русле в технологии СТОДИ. Оно не является альтернативной существующей теории и методики обучения. Однако, она дает возможность достичь нового качества в звучании инструментов при меньшей затрате физических сил, поэтому теперь у желающих овладеть духовым инструментом имеется реальный выбор между традиционной методикой и указанной технологией.

Благодаря новому звуковому качеству нам удалось отыскать единственный механизм его формирования на всех духовых инструментах – реимпеданс. Однако этот механизм не является абсолютно очевидным для практиков, он смог проявиться только благодаря сложным и кропотливым теоретическим и практическим исследованиям. Для этого нам пришлось обратиться ко многим практическим и теоретическим исследованиям. В частности, к работам отечественных авторов:  В.П. Морозов [12]; В.Л. Чаплин [24],  Л.К. Ярославцева [26], а также зарубежных авторов: японских – J. Igarashi и M. Koyasu [28],  американских – A. Carse [27], D. Tetzlaff [31], R.D.Weast [32], F.J.Yung [33]  и других; французских – Р. Юссон [25], J.C. Risset [29,30]  и многих других (всего более 200 источников). Все они касались, в основном структуры и распространению поперечной звуковой волны и ее механизмов.

Среди них следует  выделить два исследования: кандидата технических наук Б.В. Гладкова [3,4], в которых мы отыскали указание на место рождения резонанса в структуре цвето-звуковой аналогии, хотя там ничего не было сказано о механизме его возбуждения. Второе, более глубокое – «Динамика реальных процессов»  доктора физико-математических наук А.П.Смирнова [13-15][5]. Здесь мы отыскали ответ на интересовавший нас вопрос: о качестве и действии механизма резонанса – непременного атрибута «Сферозвукового» возбуждения звука в духовых инструментах. У нас появилась реальная возможность с его помощью сформулировать необходимую общую теорию возбуждения звука (Сферозвука) на духовых инструментах.

Вдохновляющим моментом для А.П. Смирнова, в решении его участвовать в разработке подобной теории, послужило публичное выступление одного из участников практического эксперимента (по программе профессиональной реабилитации) с использованием технологии СТОДИ на трубе  артиста оркестра Михайловского театра оперы и балета Т. Штукмейстера. Он сыграл два произведения: одно – «Скерцо» С. Болотина, сыгранное традиционным (общепринятым) звуком; второе –  «Мелодию» Ч.Чаплина, которая и явилась иллюстрацией «Сферозвука». Подобное звучание оказалось убедительным подтверждением, того что подобная звуковая модель имеет место в исполнительской практике.

До этого момента, мы вели различные беседы о возможности достижения подобного звука на духовых инструментах, в частности, на трубе. Но после упомянутого выступления А.П. Смирнов получил акустический эталон «Сферозвука», на основании чего было принято решение о совместной разработке общей теории звукообразования для всех групп духовых инструментов.  Мне после этого не составило труда убедить его в существовании аналогов подобного звука и на остальных духовых инструментах.

Вначале А.П. Смирнову был предложен вариант наименования общей теории звукообразования – «Остро-вихревой резонансной теории звукообразования на духовых инструментах» на основе трех основных факторов, являющихся главными ее детерминантами, выявленных в ходе исследований:

1 – существование острых рассекающих граней, создающих эффект реимпеданса;

2 – попадания двух ветвей турбулентного потока завихрений в звуковой канал инструмента, образующих звуковой резонанс, имеющий свойство острого резонанса [6] ;

3 – острый резонанс возникает в зоне т.н. верхней певческой форманты (ВПФ; см. Б.В. Гладков [4]), что подтверждается спектром подобного звука, проявленным благодаря компьютерной технологии «Орфей» (см. рис. 4,5 и 7,8 ).

Благодаря этим условиям и рождается «Сферозвук» на духовых инструментах. Ниже приводится более точное обоснование А.П. Смирновым  этого явления:

1. Под явлением резонанса понимают увеличение амплитуды колебаний системы при совпадении частот колебаний внешнего воздействия с частотами собственных колебаний системы[7]. Эта форма проявления реакции на внешнее воздействие характерна для линейных систем, когда в этом процессе взаимодействия происходит только количественное изменение амплитудной характеристики колебаний – увеличение амплитуды колебаний системы при внешнем воздействии на нее.

Однако реальные системы, как правило, нелинейны, и поэтому реакция на внешнее воздействие может проявляться в другой форме, содержащей не только количественное изменение амплитуды колебаний, но и качественное изменение колебательной системы, на которую оказано воздействие: — изменение в реакции и частоте, и амплитуде колебаний, но при специфическом проявлении закона сохранения действия  в развитии энергетических процессов.

 

2.Тщательный критический анализ широкого круга процессов в явлениях разной природы показал, что в основе общей универсальной закономерности эволюции реальных систем  лежит общий принцип, отражающий фундаментальный закон взаимосвязи действия причины Fд Vд и реакции – следствия Fp Vp в процессе передачи действия от одного объекта, среды к другому объекту, среде». (Смирнов А.П. [16, c.29]. В математической форме он представляет равенство параметров действия и реакции при переходе причины в следствие следующим образом:

 

                              Fд Vд = — Fp Vp                                                ( 1 )

              

Эту форму можно рассматривать как математическое выражение фундаментального закона взаимосвязи при переходе действия от причины к следствию в элементарном акте изменения состояния. Это соотношение можно рассматривать и как математическую форму представления принципа наименьшего действия, необходимого для свершения элементарного акта изменения состояния, свершения факта, как принципа определенности параметров этого процесса (см. там же), который можно наблюдать на примере рычага Архимеда (см. ниже; доп. В.Г.)

Заметим, кстати, И.Ньютон нигде не использует математическую форму представления законов, определений, довольствуясь их словесным описанием. Именно это обстоятельство и привело, по-видимому, к столь фатальным осложнениям в представлении и трактовке закона. И остается непонятным смысл перевода  формулировки третьего закона И.Ньютона, выполненного Л.Эйлером с латинского,  который сформулирован как бы для частного случая равновесия в машинах, для “статики”. Это тем более непонятно, что в одном из определений  (в IV-ом) И. Ньютон дает, по существу, галилеевское понятие силы:

“Сила проявляется всегда только в действии, и по прошествии действия в теле не остается. Тело продолжает удерживать свое новое состояние вследствие только (силы) инерции”.

В отношении звукообразования на духовых инструментах, следует заметить, что под понятием силы, нужно понимать некое усилие в действии,   необходимое для возбуждения звука на необходимой высоте  в достаточной динамике и тембре, а также в течение какого-то времени, в котором срабатывает механизм инерции.       Это замечательное положение чрезвычайно существенно для понимания динамики процессов, ибо приложение силы действия предполагает необходимость энергетических затрат для свершения процесса, что и обеспечивается прилагаемой мощностью,  действием. При правильном соотношении всех компонентов исполнительского аппарата, сформированных на основе технологии СТОДИ, достигается эффект наименьшего действия при максимальном результате,  Этот аспект необходимо обсудить вне рамок этой статьи.

Именно поэтому И.Ньютон и говорит о необходимости приложенной силы, то есть силы, приложенной с определенной скоростью, чтобы изменить количество движения. Такая ситуация с некоторой неточностью в формулировках вызвана, возможно, тем, что И.Ньютон не мог, в силу известных обстоятельств, раскрыть сущность сакральных знаний, известных еще Лао Цзы (“Мощность порождения порождаемого”) и позднее Архимеду. И в отношении его закона, также как и закона действия рычага Архимеда, произошло совершенно непонятное непонимание его сути (см. там же с. 30).

Истинный закон действия рычага Архимеда выражается математически той же формулой, какой представлен и фундаментальный динамический закон взаимосвязи процессов: проигрывая в скорости, выигрываем в силе (рис. 6). Обратим внимание, что традиционное восприятие формулировки третьего закона И.Ньютона как равенства сил действия и противодействия отражает фактически процедуру компенсации этих сил, а не передачу действия от причины к следствию. Это обстоятельство явилось результатом некорректных переводов и трактовки сути этого закона на протяжении столетий. Отсутствие в арсенале эксплуатируемых знаний  закона перехода причины в следствие ликвидировало возможность познания реального Мира, данного нам в движении, законы которого – законы движения, законы процессов развития реально происходящего. Фактически отсутствие в основах научного знания  фундаментального универсального закона перехода причины в следствие, закона творения действительности (1 ) привело к развитию иррациональной науки, философии, формированию иррационального сознания и клипового мышления на базе псевдонаучных постулатов.

 

 Рис. 6. Схема действия рычага Архимеда.

Кстати, в «Математических началах натуральной философии» И. Ньютон определяет действие как произведение силы действия на скорость действия, ибо сила сама по себе ничего совершить не может, не будучи приложенной с определенной скоростью. Сила проявляется только в действии и по прекращении действия сила из тела исчезает, и тело удерживается в новом состоянии благодаря “силе инерции”. Таким образом, и сила, и импульс, и энергия – динамические характеристики процесса, проявляются только в действии (А.П. Смирнов [см. там же, 15,  c.125] ).

 

Этот закон, описывая превращение вещества в Природе, предсказывает поведения многообъектной системы в зависимости от действий на нее внешних сил.  Из биологии известно, что схожей зкспоненциальной зависимостью описывается и адаптация биологических объектов к внешним воздействиям – общеизвестная биологическая зависимость «доза эффект» (закон Вебера – Фехнера). Было показано, что посредством подбора оптимальных параметров взаимодействия человека с окружающей средой, коррекцией «фазового» состава тела[8] человека можно за относительно короткий срок значительно изменить его состав (см. там же, Прохорцев И.В. [15, с.146]). Очевидно, что биологическая понятие «адаптация» (лат. аdaptare приспособлять) тождественно физическому «эволюция многообъектной системы под влиянием внешних воздействий». Именно воздействие технологических алгоритмов СТОДИ, происходит адаптация к новым условиям функционирования многих процессов в организме, благодаря тем же «фазовым переходам».

Выявив инновационные свойства развивающих технологий в отношении многочастичных биологических объектов и проведя аналогию с некоторыми научными теориями, у нас появилась возможность построить модель будущетворения и прогрессивного развития личности с использованием технологии (СТОДИ). С полной уверенностью можно сказать, что с ее помощью можно не только значительно облегчить процесс освоения всех групп духовых инструментов, но и улучшить многие жизнеобеспечивающие и интеллектуальные системы организма,

Сегодня можно с уверенностью сказать, что подобная теория звукообразования разработана окончательно, что чрезвычайно важно для дальнейшего развития методической теории и реальной практики в области духовых инструментов (важным является то, что это сделано в России):

— основным механизмом звукообразования является реимпеданс, вызывающий, благодаря своему действию, – острый резонанс в канале любого духового инструмента:

— во-первых, благодаря острой рассекающей грани (губ или тростей) на пути воздушного потока;

— во-вторых, образованием того вида резонанса, в котором проявлен полный частотный спектр звука инструмента (певческого голоса).  Эта теория позволила заново осмыслить ценность практических алгоритмов СТОДИ и вывести новую классификацию духовых инструментов.

А также увязать ее:

— с некоторыми теориями и законами физики, акустики;

— энерго-информационной теорией;

— с различными аспектами психофизиологии и философии.

Удалось также выявить проявление различных видов рефлексии в процессе практического использования технологических алгоритмов СТОДИ в освоении духовых инструментов. В том числе, в связи с особенностями работы мозга в процессе формирования: мышления, механизмами памяти и внимания. Нам  удалось зафиксировать результаты «Сферозвука», полученного при звукоизвлечении на трубе благодаря инновационной компьютерной технологии «ОРФЕЙ» (см. рис. 7 и 8).

Рис. 7. Иллюстрация  компьютерного изображения Сферозвука на ноте Ми 2 сыгранного на трубе

 Рис. 8. Иллюстрация  Сферозвука на ноте Ля 1 (первой октавы) сыгранного на трубе

 2. Воздействие звуковой волны в рамках общей теории

звукообразования

 Развитие реальных дискретных квантовых процессов прослеживается в явлениях любой природы (А.П. Смирнов), но  с позиций более широкой научной трактовки.  Хорошо известно, что звуковые волны разной структуры оказывают воздействие на состояние человека, вызывая определенный характер реакции организма. Из этого можно сделать вывод, что звуковые волны влияют на характер физиологических процессов в клеточной структуре организма. С этой позиции чрезвычайно важным является знание и понимание специфики формирования и развития звукового воздействия, с одной стороны, и знание и понимание задач и целей такого воздействия на человека, общество и окружающую среду.

Рассмотрим два типа распространения звуковых волн: поле сферических звуковых волн и поле направленного излучения продольных волн. О специфике состояния движения при  распространении этого типа звуковых волн существует обширная литература, но мы коснемся очень важной особенности воздействия звуковой волны,  распространяющейся в среде, и процесса реакции среды  на изменение структуры распространяющейся звуковой волны.

Отметим, что в существующей литературе  по распространению звуковых и электромагнитных волн отсутствует знание и понимание закона взаимосвязи изменения структуры волны и реакции среды в процессе распространения волн. В классической динамике И.Ньютона  эта взаимосвязь определяется аксиомами и законами движения, по которым всякое изменение состояния движения определяется условиями внешнего воздействия  приложенных сил F, приложенных с определенной скоростью V, то есть локальной мощностью FД VД    (д — действие), которая передается от одного тела к другому или среде в направлении действия силы FД  с сохранением количества движения  FД VД в реакции в форме  FР  VР (P — реакция). Условия внешнего воздействия – то есть рассматриваемые системы всегда являются открытыми по отношению к Сущему, Движению, проявляемому в форме Пространства и Времени, а не замкнутыми  Отметим, что реализация этого процесса в каждом элементарном акте воздействия звуковой волны требует определенной мощности  QД(Д -действие), которая поглощается в реакции. Таким образом, полной характеристикой этого процесса изменения состояния  движения в элементарном акте воздействия  при распространении  звуковой волны в среде для открытых систем и ее реакции  является математическая форма записи закона сохранения действия:

 

                            FД  VД  +  Q Д   = > — FР VP  —  Q Р                                           ( 2 )

Это математическая форма представления процесса перехода действия причины в следствие, реакцию среды на это воздействие звуковой волны в элементарном акте изменения состояния движения звуковой волны в среде или при столкновении с телом, закона сохранения действия, то есть количества движения, в котором учитывается энергия, необходимая для изменения состояния движения звуковой волны и среды или тела.

И действительно, при столкновении шаров скорость изменения энергии при передаче количества движения от причины   ( EД  = 1/2 mД VД 2  ), где: Е — энергия,  в следствие  ( EР  =  1/2 m Р VР 2),    и определяется  скоростью изменения энергии в этом процессе действия от причины  d E Д / d t  = m Д V Д  d VД  / d t  =  m Д  a Д  VД  в скорость изменения энергии    d E Р / d t  =  m Р  V Р  d VР  / d t  =  m р  a Р  V Р   для следствия, то есть мерой изменения количества движения. Именно в этом процессе передачи количества движения от причины к следствию и состоит сущность так называемых  резонансных явлений[9] в реальных процессах, которые происходят не за время реализации  ν  колебаний за одну секунду, а за время  1/ 2πν = τ  одного колебания, за время действия одного цикла действий в колебательных процессах.  В этом и состоит специфика действий в развитии реальных дискретных квантовых процессов в явлениях любой природы.

Это означает, что при воздействии звуковой волны происходит поглощение тепловой энергии из окружающей среды,  если  VР  <  V Д  и увеличение  FР, то есть концентрации энергии в пространстве и времени, усиление звука. Подобный процесс многое объясняет в работе организма в момент воспроизведения звука и который должен быть заложен в основу технологии освоения духовых инструментов. Его мы и наблюдаем в практике использования технологии СТОДИ.

Опыт демонстрирует действительно охлаждение воздушной  среды при распространении продольной звуковой волны  при определенной мощности и структуре спектра, вплоть до образования снега. Этот механизм был известен в Древней Греции  и использовался при создании архитектуры амфитеатров, что и обеспечивало в них великолепную акустику. На основании этой специфики распространения звуковой волны разработана методика исполнения мелодий на духовых инструментах и пения, при которых от музыканта и певца не требуется больших усилий, которые требуются в традиционных методах исполнения.

Эффект концентрации энергии усиливается благодаря так называемому кинетическому эффекту, когда продольная звуковая волна увлекает в направлении ее распространения всю систему движущихся в разных направлениях атомов и молекул,  или когда сужается сечение потока движущейся среды, как это происходит на малых реках при строительстве водяных мельниц.  Скорость суженного потока связана со скоростями движения частиц среды в разных направлениях:

V2 = VX 2 + VY2+ VZ2 ,                     ( 3 )

что и приводит к увеличению кинетической энергии потока за счет тепловой, и температура потока среды понижается.

Подчеркнем,  что хорошо известная формула ( 5 )  демонстрирует тесную однозначную связь скорости  V  как характеристики  движения  с формами его проявления  —  пространственными ( протяженность ) и временными                                                              ( длительность )  характеристиками процесса изменения состояния, для описания которого в замкнутых системах используются законы сохранения энергии, импульса и т.д. как частные случаи проявления  движения, в которых не учитывается специфика качественной и количественной трансформации энергии, характерной для развития процессов изменения состояния в реальных открытых системах, наблюдаемых в явлениях любой природы.

Следует отметить, что этот механизм распространения волновых процессов очень ярко проявляется при воздействии электромагнитных волн, особенно в квантовых явлениях. Заметим, что в квантовой физике допущено некорректное определение кванта энергии    как порции энергии, необходимой для элементарного акта изменения состояния в квантовых явлениях. По определению,  –  это количество энергии за  ν  колебаний, то есть мощность.  Как показал опыт, реализация процесса изменения состояния в квантовых явлениях происходит за время  τ  =  1 / 2 π ν,  то есть для реализации элементарного квантового процесса требуется локальная мгновенная мощность  h / τ квант действия, то есть в  2 πν  раз меньше энергии, чем это принято в квантовой физике. Действие, по определению, оценивается количеством движения  FV (произведением силы действия  F  на скорость действия  V), а не мерой  P = m V, как это принято в механике и физике.

В реальных элементарных процессах взаимосвязи причины и следствия, действия и реакции в явлениях любой природы выполняется неукоснительно универсальный  закон сохранения количества движения для открытых систем:

                            F Д  V Д   + QД   =>  —  F Р  V Р  — QР  .                     ( 2 )

Отсюда следует специфика  алхимических процессов  в физике, химии, биологии и других науках.  Фактически   FVэто  элемент информации, а закон сохранения движения – универсальный язык обмена информацией в явлениях любой природы, ЗАКОН ТВОРЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ. Следует подчеркнуть, что этот закон  является  ЗАКОНОМ  РЕАЛЬНОГО  ФОТОЭФФЕКТА.

 

И действительно:  малая сила света  f , распространяющегося с большой скоростью С, в веществе с малой скоростью реакции  s  может вызвать силу  F, достаточную для разрушения вещества и даже атомов, трансформации веществ и даже атомов:

                                     f C  => —  F s                                                ( 4 )

 Предложенная методика рассмотрения воздействия звуковой волны разработана на базе научного обоснования решения фундаментальной проблемы задачи двух и более тел в рамках классической динамики, которая позволяет описывать формирование и развитие причинно-следственных связей в элементарном акте изменения состояния движения по закону творения реально происходящего и его интегральной форме по Принципу Порядка, принципу организации и развития систем в физике реальных процессов в явлениях любой природы.

Подчеркнем, что реально изучаемые процессы в реальных открытых системах происходят по единому универсальному  закону сохранения действия и его интегральной форме Принципу Порядка, поэтому предложенный анализ звукообразования может быть использован как своеобразное  клише для анализа и описания процессов и технологий в формировании, организации и развития явлений любой природы.

3. Факт рождения новой общей «Остро-вихревой резонансной теории звукообразования для всех духовых инструментов».

 Таким образом нам удалось получить единую формулу Закона творения действительности ( 2 ), закона, который  с полным правом можно применить к процессу звукообразования на всех духовых инструментах, используя приведенные выше составляющие:

— существование острых рассекающих граней, создающих эффект реимпеданса;

— попадание двух ветвей турбулентного потока завихрений в звуковой канал инструмента, образующих звуковой резонанс, имеющий свойство острого резонансавозникающей в зоне т.н. верхней певческой форманты (ВПФ).

Локально применив указанный Закон творения в виде научной теории в рамках процесса формирования явлений звукового острого резонанса при звуковозбуждении на всех духовых инструментах, а также «Сферодинамической теории» (Б.В. Гладков, 2002) возникла возможность теоретически обосновать новую  общую «Остро-вихревая резонансная теория звукообразования на всех духовых инструментах».

 Она включает в себя новые возможности:

— построения новой классификации духовых инструментов;

— воспроизведение акустической настройки/подстройки духовых инструментов, при помощи резонанса струн фортепиано, возникающего в качестве отзвука на определенный тон отдельно взятого духового инструмента;

— осуществление сферической сценической расстановки/рассадки музыкально-духовых коллективов, независимо от акустических возможностей помещения: класса, зала и т.п., с учетом структуры сферической (продольной) волны.

Подобные научно-практические перспективы новой теории звукообразования на духовых инструментах, нашли свое подтверждение в:

— общих законах динамики движения в структуре звукового пространства;

— законах его формирования на принципах Сферодинамики;

— принципах  действия рычага Архимеда в действии системных алгоритмов;

— принципа фазовых переходов в процессе освоения практических алгоритмов технологии СТОДИ.

Возможно формирование звуко-информационного пространства нового качества (по определению – «Экологичного») при разделении звуковых источников этого пространства в соответствии с новой классификацией духовых инструментов и обеспечивающей:

— возможность определения качества звучания каждого духового инструмента  визуальным индикатором качества, с помощью компьютерных технологий;

— необходимое предвидение последствий для здоровья при использовании обучающих технологий (с позиций валеологии),  заложенных в технологии  СТОДИ.

Подобная «Остро-вихревая резонансная теория звукообразования на духовых инструментах» явилась методологическим ядром современной духовой педагогики и получила свое воплощение в инновационном учебно-методическом пособии. Дальнейшее развитие данной теории, может привести к созданию новых научных решений, в т.ч. в рамках квантовой теории звука.

Это можно считать отличным подарком нашим коллегам (ученым, музыкантам-педагогам и музыкантам-исполнителям) в начале XXI века!

 Библиография

  1. Анохин П.К. Физиология функциональных систем. -М.: Медицина, 1975.

2.Багадуров В., Горбунов Н., Зимин П. и др. Музыкальная акустика. -М.: Наука, 1954.

  1. Гладков Б.В. Теоретические и экспериментальные исследования шкалы натурального музыкального звукоряда / Научный доклад … канд.тех. наук. /рукопись.  -СПб: ЛИТМО, 1995.

4.Гладков Б.В. Сферодинамика: Вводный курс. I часть / Учебное пособие.           -СПб.:  Изд. СПбГПУ, 2002. — 60.с., ил., библ.

5.Говор В.Н. Формирование навыков управления исполнительским аппаратом при игре на медных духовых инструментах / Методические рекомендации для преподавателей ДМШ, ДШИ и муз.училищ. -Кемерово, 1988.

6.Говор В.Н. Формирование навыков настройки и слухового контроля при игре на медных духовых инструментах / Методическая разработка для преподавателей ДМШ и ДШИ. -Кемерово,1988.

7.Говор В.Н. Динамический принцип освоения духовых инструментов (для профессионалов, любителей и профессиональной реабилитации) // Материалы 1-й конференции «Музыкальная культура: реалии и перспективы», 19–20 апреля2004 г. – Секция: профессионалы и любители. -Марсель, 2004.

8.Говор В.Н. Экология Звуко-Информационной Среды как объект мягких измерений. /Материалы международная конференция “По мягким вычислениям и измерениям” // Сб. докладов. Т.I. – СПб.; 1999, -С. 41-46.

9.Говор В.Н. Методологические основы Гармонизации системы “Человек-Инструмент” (на примере духовых нструментов). Сферодинамический подход /  Автореф. … докт. филос. (Наука и искусство) в области «Управления в биологических системах» // Рукопись. -СПб: ОУнЭИ-МАИСУ, 2004.

10. Декан К. Исследование духовых инструментов. -М.; 1979.

11. Зимин П. О проблемах акустики духовых инструментов. (Материалы Всесоюзной акустической конференции). -М.; 1935. -С.16.

12. Морозов В.П. Биофизические основы вокальной речи / Автореф. дис…. докт. биол.наук / Рукопись. -Л.;1969.

13. Мюльберг К.Э. Исследование некоторых компонентов техники кларнетиста. /Автореф. дис. … канд.иск. -М.; 1976.

14. Платонов Н. Пути развития исполнительского мастерства на флейте. /Автореф. … д. иск./МГК им. Чайковского. -М., 1954. -16 с.

15. Прохорцев И.В. Метафизика Реальности / Принцип Порядка. -СПб, 2002. с. 136–190.

16. Пушечников И. Значение артикуляции на гобое./ Методика обучения игре на духовых инструментах. М.: Музыка, 1971. Вып. 3.

17. Пушечников И. Музыкальный звук гобоиста как основа художественной выразительности.// Методика обучения игре на духовых инструментах. -М.: Музыка, 1976. Вып. 4.

18. Пушечников И. Особенности дыхания при игре на гобое.//Актуальные вопросы теории и практики исполнительства на духовых инструментах. Сб.тр. МГМПИ им. Гнесиных. -М.: МГМПИ им. Гнесиных, 1985. Вып.80. и т.д.

19. Смирнов А.П. Основы динамики реальности / Преклонение перед истиной. Труды I-ой международной научной катарсис-конференции. -СПб, 1999. -С.:3-31.

20. Смирнов А.П. Реальные фазовые переходы и принципы их описания / Системы особых температурных точек твердых тел. -М.: Наука, 1986. -С. 210-239.

21. Смирнов А.П. Физика Реальности / Принцип Порядка. -СПб, 2002 , c. 5 – 135.

22. Смирнов А.П. Точное естествознание – Основа Миропонимания / Материалы международного физического Конгресса: -СПб, 2004.

23. Усов Ю.А. Научно-теоретические основы постановки на медных духовых инструментах / Вопросы музыкальной педагогики. -М.: Музыка, 1991.

24. Чаплин В.Л. Регистровая приспособляемость певческого голоса / Автореф. … канд. иск. / Рукопись. -М.; 1976.

25. Юссон Р. Певческий голос. Исследование основных физиологических и акустических явлений певческого голоса. -М.: Музыка, 1977. -262 с., ил.

26. Ярославцева Л.К. Особенности дыхания у певцов / Автореф. … канд. иск // Рукопись. -М.; 1980.

27. Musical Wind Instruments. -London, 1939.

28. Igarashi J., Koyasu M. Acoustical Properities of Trumpets. -N.Y.,USA, Vol.25, N 1, 1952, p.122-128.

29. Risset J.C. Analise de sons de trompette a Laide a’nn calculateur electronique. C.R. Acad. Sc1. Paris , 1966, 262, № 26, p.1650-1653.

30. Risset J.C. Spectre de sons de trompette C.R. Acad. Se1. Paris 1966, 262, № 19, 1242-1248.

  1. Tetzlaff D. Audio-Visual Guide. The Instrumentalist. N.Y. 1963. p.81-82.
  2. Weast R.D.A Stroboscopic Analyses of lip Function. The Instrumentalist N.Y. June, 1963, p. 44-46.
  3. Yung F.J. “The Natural Frequencies of Musical Horns”, Acсоust., Vol.10,1960.

 


[1] См. Сатпрем. Шри Ауробиндо или путешествие сознания. -Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1989.

[2] В пределах существующих теорий голосового звукообразования — миоэластической (А.Музехольд, Л.Д.Работнов, И.И.Левидов и др.), а также Нейрохронаксической (Р. Юссон [19] и др.)

[3] Обратная акустическая связь – физическое явление, возникающее в открытых био-акустических системах. Например во время вокальной фонации она возникает при возникновении звуко-воздушного потока, который сталкивается с первой преградой, создающей импеданс, это голосовые складки. Этот импеданс, а точнее реимпеданс (включая его биологическую составляющую), заставляет часть потока возвращаться в своим истокам – мышцам гладкой мускулатуры бронхов, которые, обладая определенной упругостью, с новой силой выталкивают этот поток наружу. То же самое происходит и в духовых инструментах, по аналогичным механизмам.

[4] См.: Мюльберг К.Э. [13]; Платонов Н. [14]; Пушечников И. [16-18]; Усов Ю.А. [23], и т.д.

[5] А.П.Смирнов, доктор физико-математических наук, профессор, вице-президент Международного клуба ученых.

 

[6] Понятие «острый резонанс», наряду с «тупым»,  сформулировано японскими исследователями J.Igarashi, M Koyasu. [20]. Однако в их статье были определены только два вида резонанса, без теоретического обоснования этих видов, в отличие от обоснований, которые даны нами в данной статье.

[7] Подобное обоснование приведено из текста доклада А.П. Смирнова «Полиморфный резонанс», прочитанного им на очередной конференции МКУ (2007).

 

[8] Имеется в виду изменения «фазового» состава тела человека, систему известную в мире как шейпинг- система (см. автор этой системы  И.В. Прохорцев [13, с.146])

[9] Данная трактовка резонанса, данная здесь А.П. Смирновым, оказалась вполне корректным добавлением к трактовке, приведенной выше Б.В. Гладковым [4. с.37].

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

1 комментарий к записи “Общая теория звукообразования на всех духовых инструментах”

  1. Владимир:

    Блестяще!

Оставить комментарий

Powered by Moblie Video for WordPress + Daniel Watrous