Качество звучания инструмента и струны

Прежде чем мы приступим к разбору влияния характеристик струн на качество звучания инструмента, необходимо определить критерии, по которым мы будем оценивать это самое качество. На первый взгляд может показаться, что, в силу субъективизма слуховых ощущений, сделать это невозможно (попробуйте-ка, например, определить критерии вкусовых или цветовых ощущений), но, тем не менее, они существуют. Называя их для ясности привожу к ним их антонимы.

	Критерий качества звука	Антоним
1	хорошая стройность звучания	фальшь и неправильное положение флажолетов
2	"носкость звука" (способность звука пробивать большое расстояние)	близость звука ("звук под ухом")
3	большая динамика звучания	слабая разница между тихим, средним и громким звучанием
4	"тембристость" (богатство тембра)	глухой или "узкий" звук
5	длинная "педаль" (долгое затухание звука)	быстрое затухание звука.

Теперь, когда критерии определены, можно приступать к нашему исследованию. Пойдем по порядку.

Стройность звучания

Несмотря на то, что критерий стройности может считаться объективным, само это понятие отчасти относительно - известно, что при игре на безладовых инструментах не только допускается, но даже требуется небольшая фальшь для большей гармонической красоты исполнения. Как пишет в своей книге "Скрипка и ее происхождение" Раабен Л., "Может возникнуть вопрос, а не лучше ли снабдить скрипичный гриф ладами и таким образом облегчить игру? Нет, этого сделать нельзя. Безладовый гриф имеет много преимуществ по сравнению с грифом, снабженным ладами. Лады помешали бы окрашивать звук скрипки вибрацией, а, как известно, вибрация является одним из самых сильных и привлекательных свойств скрипичной кантилены. Потерялась бы и возможность пользоваться такими эффектами, как глиссандо или портаменто. Наконец, даже сама интонация заметно проиграла бы при наличии ладов: они сковали бы ее. В целях усиления выразительности мелодии скрипач едва заметно повышает или понижает высоту звуков. Потребность в различных интонационных обострениях возникает во время игры постоянно, а самая «чистая», с точки зрения акустики, но неподвижная интонация, как правило, бывает маловыразительной".

Согласен. То же самое можно сказать о настройке фортепиано, точнее любого клавишного инструмента - квалифицированный настройщик специально несколько завышает настройку верхних регистров и занижает нижние. Конечно, речь идет о весьма небольших величинах, но факт остается фактом. Существует даже несколько типов/школ таких "темпераций", так настройщик и изготовитель инструментов эпохи барокко Борис Муратов из Санкт-Петербурга предлагает собственную http://clavecin.spb.ru/temperament.html.

Хроматическую или продольную стройность струн безладовых смычковых инструментов проверить невозможно, поэтому здесь музыканты ориентируются не на продольную, а на поперечную стройность струн по квинтам (или квартам для контрабаса) в верхних позициях, слушая насколько чисто звучит интервал между соседним струнами, зажатыми одним пальцем. За отсутствие чистоты в квинтах/квартах струны, безусловно, можно подвергать критике, однако, за такую стройность они отвечают не более, чем форма грифа инструмента или высота подставки, а точнее высотные пропорции, которые она задает в отношении соседних струн комплекта.

Что касается струн ладовых инструментов, то на них проверить продольную стройность струн легче, хотя и здесь не все упирается в струны. Так, например, если у акустической гитары с металлическими струнами порожек не имеет скоса, позволяющего несколько увеличивать длины басовых струн, то 3-я струна без обмотки не может правильно строить в верхних позициях.

Отсюда следует, что проблемы с качеством изготовления грифа, ладов и правильного скоса порожка в не меньшей степени будут отражаться на стройности инструмента.

Если же с инструментом все в порядке, то продольная стройность струны определяется довольно простой вещью - степенью равномерности распределения ее массы на любом участке ее длины, которую на ладовых инструментах можно проверить по сравнительному положению флажолетов над ладами, а вот на безладовых - только на слух в процессе игры. Что касается стройности соседних струн ("поперечной", как я ее называю), то она определяется несколькими параметрами: силой продольного натяжения каждой из струн, степенью удлинения материала основы струн, а также высотами каждой из струн над грифом инструмента.

Нестройность струн не обязательно может быть изначальной, лишь постепенно проявляясь в процессе их эксплуатации, что опять-таки связано с изменением равномерности массы. Дело в том, что в местах частого контакта струны с пальцами и ладами, она истирается больше, чем там, где ее касаются реже, и равномерность распределения массы и симметричность этой массы относительно центральной оси струны ухудшается. Одновременно с этим происходит и неравномерное утяжеление отдельных участков струны за счет потовых загрязнений от пальцев исполнителя.

Носкость звука

Причина различной способности инструментов "пробивать звуком" большое расстояние еще не достаточно изучена наукой, и, по-видимому, кроется в чувствительности человеческого слуха к определенным звуковым колебаниям или их сочетаниям, которые инструменты способны генерировать в неравной мере. Несмотря на то, что у автора этой статьи имеется гипотеза, которая если не полностью, то хотя бы частично объясняет этот феномен, в данное время я не готов ее обнародовать по двум причинам. Первая состоит в том, что, не являясь лютьером (мастером-изготовителем инструментов), считаю себя отчасти не вправе обсуждать этот важный профессиональный вопрос, а, во-вторых, мне совсем не хочется приближать закат мануфактурного и ручного производства музыкальных инструментов. Поясню - если бы нашелся человек, который бы доказал, какие факторы влияют на этот важнейший параметр звука, то в очень скором времени музыкальные фабрики завалили бы магазины инструментами с выдающимися звуковыми характеристиками по бросовым ценам, а уникальным лютьерам пришлось бы остаться без работы. И хотя я уверен, что все к этому идет, торопить это время не стоит - пусть пока в мире будет больше тайн.

Говоря о степени влияния качеств струн на носкость звука инструмента, можно отметить, что они мизерны. Лишь в небольшой степени на этот критерий звука влияет тип конструкции струны, что в большей степени относится к смычковым инструментам.

Динамические характеристики

Динамические характеристики инструмента, или его способность выдавать большой диапазон громкости (от пианиссимо до фортиссимо), также лишь в небольшой степени зависит от качества струн, а потому и этот критерий звучания, подобно предыдущему, обсуждать подробно не станем. Отметим лишь один аспект - увеличение громкости звучания инструмента за счет применения более тяжелых струн с большим натяжением.

Как известно, продольное натяжение струн, а значит и сила их давления на деку, определяется их массой. Более тяжелые, сильнее натянутые струны заставляют инструмент звучать громче, но при этом для слушателя разница в громкости скорее всего будет казаться незначительной, а то и вовсе незаметной, так как наше ухо способно различать разницу в громкости при ее изменении не менее, чем на 25-30%, чего за счет незначительного подъема натяжения струн получить невозможно. Если же использовать значительно большие величины натяжения, то можно добиться заметного увеличения громкости, но при этом сам динамический диапазон инструмента отнюдь не станет шире, а вот дополнительных недостатков будет немало: в тихом диапазоне его тембр станет беднее, поскольку звук станет менее насыщен обертонами (утяжеленные струны менее гибки, а значит менее чувствительны к вибрациям), также возможно некоторое уменьшение "педальности"/длительности звука и, даже если не учитывать тот неприятный для исполнителя факт, что для прижима тяжелых струн ему потребуются дополнительные усилия, повышающие усталость и снижающие пальцевую технику, заметно возрастет риск деформации инструмента.

Тембристость звука

Влияние особенностей струн на этот критерий звучания инструмента уже более значимо, хотя в данном случае не вполне безупречен сам критерий оценки - субъективность в вопросе тембральных пристрастий музыкантов поистине безгранична, начиная от академических сурдин и заканчивая мульти-современными компьютерными эффектами. И хотя эта тема широка и интересна, она выходит за рамки данной работы, заслуживая отдельного внимания. Сейчас же речь идет исключительно о красоте естественного тембра акустических струнных инструментов и их струнах.

Тембристость струн определяется по тому, какой тембр они способны придать звучанию инструмента. Являясь первоисточником колебаний, струна, а точнее характер ее колебаний напрямую влияет на насыщенность звука инструмента обертонами, на которых остановимся несколько подробней.

Сравните звук гитары или скрипки со звуками камертона или телефонного гудка, лишеннми обертонов, т.е. имеющими только одну базовую гармонику. Мало кто станет спорить с тем, что звук струнного инструмента гораздо благозвучней. А все потому, что в нем присутствуют обертоны (верхние тоны) или гармоники - добавочные звуки, частоты которых кратны частоте основного тона. Если в колебаниях струны мало обертонов, то и в звуке инструмента их также будет не много. Богатого тембра не получить и в случае, если виновата не струна, а сам инструмент, хотя на плохих, "глухих" струнах его тембр будет еще беднее. Только когда струна дает сильный богатый обертонами импульс, а инструмент отвечает на имеющиеся в струне колебания мощной вибрацией всех частей корпуса, возникает сложная взаимовлияющая резонансная система, способная породить то самое "богатое" звучание, которое радует искушенный слух ценителя.

Часто под словом "тембристость" музыканты понимают присутствие в звуке большого числа сильных верхних гармоник, что хотя и является важным условием, не вполне соответствует правильному представлению об этом термине. На восприятие тембра влияет все созвучие обертонов, количество и индивидуальная громкость которых характеризуют, как говорят, "голос" инструмента. В звучании любой ноты высококлассных инструментов всегда присутствует большое число гармоник, которые, по выражению известного российского скрипичного лютьера начала XX века Анатолия Лемана, "превращают одиночный звук в полноценный аккорд, поскольку в богатом обертонами звуке просто больше составляющих его нот".

В доказательство важности присутствия максимально большого числа обертонов для повышения субъективной оценки качества тембра инструмента приведу пример - при анализе спектра звука великолепной скрипки Страдивари, на которой играл один из величайших скрипачей XX века Давид Ойстрах, с помощью компьютерного спектрального анализа я обнаружил около 15-ти обертонов на 1-й струне "ми" и более 30-ти(!) в звучании басовой ноты "соль". При этом не сомневаюсь, что анализируемый звук был искажен несовершенной записывающей техникой, поскольку, во-первых, запись была вторичной, взятой с компакт-диска, т.е. уже претерпела изменения при перезаписи с пластинки, а, во-вторых, сам оригинал был датирован 1947 годом. Можно только догадываться о том, сколько обертонов было в живом звуке этого инструмента, и как это богатство услаждало слух при прослушивании в хорошем зале.

Как уже отмечалось, для восприятия тембра, помимо количества гармоник, не менее важен и баланс их громкости. И хотя очень редкий музыкант может расслышать в звучании отдельной ноты больше 5 гармоник, при сравнении идентичных звуков, т.е. звуков одинаковых по громкости и с идентичным набором гармоник, но имеющих разный баланс громкости, легко определить, какой из звуков тембрально богаче. Прослушайте гитарные аккорды (примеры 1А и 1Б) с одинаковым числом гармоник, но у которых мы специально изменим их баланс громкости, оставив суммарную громкость в децибелах идентичной.

Пример 1А.
Гитарный аккорд:

а) без обработки;
б) с заниженными на 20% частотами выше 1КГц;
в) с заниженными на 50% частотами выше 1КГц.

Пример 1Б.
Гитарный аккорд:

а) без обработки,
б) с заниженными на 20% частотами ниже 1КГц;
в) с заниженными на 50% частотами ниже 1КГц.

При прослушивании примера 1А слышно, как, изменяя громкость полосы гармоник выше 1 КГц, мы не только заметно меняем окраску тембра, но и субъективно снижаем громкость. В примере 1Б мы понижали только нижние частоты. Обеднение тембра здесь воспринимается гораздо меньше, а громкость наоборот субъективно повышается. Это говорит нам о том, что для ощущения богатства тембра, громкость верхних частот важнее нижних.

Возвращаясь к влиянию качества струн на тембр инструмента, отметим, что для получения максимально большого числа обертонов в звуке, струна должна быть максимально гибкой, чтобы свободно делиться на максимально большее количество колеблющихся составных частей. Именно по этой причине в конце XVIII века на струнах стали применять обмотку, что произвело переворот в струнном деле, которое многие столетия до этого, почти не совершенствовалось. Именно благодаря этому открытию смог появиться на свет такой инструмент как рояль, который, за счет струн с обмоткой (в отличие от своего предшественника клавесина), получил возможность иметь сильное и тембрально насыщенное звучание в низком диапазоне.

Говоря о факторе гибкости струн с обмоткой, не могу не коснуться вопроса о переходной 3-ей гитарной струне на металле. Некоторые "знатоки" утверждают, что помимо долговечности, которая бесспорно у голой струны заметно выше, струна без обмотки и звучит лучше. Спор этот давний, и в общем бессмысленный, поскольку лежит в субъективной области тембральных пристрастий, но не могу удержаться, чтобы не встать на защиту струн с обмоткой. Чтобы представить себе различие в принципах работы голой и "витой" струн достаточно ответить на простой вопрос: какой струне легче изгибаться - монолитной или витой? Если вы не знаете, то представьте себе толстую струну и гвоздь того же диаметра. Как вы думаете, что вы согнете с меньшим усилием? Так вот, поскольку заставить "витую" струну изгибаться намного легче, то в момент колебаний количество гармоник в ней будет большим, а значит и тембр богаче обертонами. При этом нельзя не признать, что в "голой" струне, сделанной из твердой высокоуглеродистой стали, будет больше "звона" об лады, усиливающего отдельные верхние гармоники, но число их при этом будет все же небольшим, и такой "тембр" может удовлетворить лишь непрофессиональное ухо.

Педальность звука / длительность педали

(любители импортных заимствований употребляют английский термин "сустейн", но я буду использовать русскую терминологию)

Очень редко бывает так, чтобы при щипке струны любая нота инструмента имела бы одинаковую затухающую протяженность. Обладатель такого инструмента должен по праву им гордиться - таких инструментов меньшинство. Но нет худа без добра - хоть на одной ноте, но любой инструмент будет иметь выраженный резонанс, что, конечно, не говорит о том, что тембр такой ноты будет полноценным и красивым (см. раздел о тембре). Отметим также и другую особенность струнных инструментов - на любом, без исключения, инструменте невозможно добиться того, чтобы все сыгранные на нем ноты имели бы абсолютно одинаковую громкость, что было проверено на специальном оборудовании американскими исследователями еще в 1970-х годах. Это, как и в случае с длительностью звучания ("педальностью"), связано с многорезонансной природой их колебаний.

Если в случае с тембральными характеристиками еще можно спорить о том, какой тембр богаче, а какой беднее (особенно если при этом не иметь спектрограммы сравниваемых звуков), то о длительности педали спорить бесполезно, поскольку этот параметр музыкант легко может проверить сам, просто замерив время затухания звука секундомером. На инструменте, который обладает длинной педалью, всегда можно укоротить послезвучие, но если звук быстро глохнет, удлинить его, как ни старайся, не получится.

В отношении длительности педали, как и в случае с тембром, качество струн стоит не на последнем месте. Сразу отмечу, что эти понятия независимые - на длительность педали тембр струны не оказывает никакого воздействия - струна может иметь богатый тембр и быстрое затухание, а может быть "глухой" и иметь длинную педаль (например, в силу своей конструкции или используемых для ее изготовления материалов). На длительность педали отчасти влияет гибкость струны, но решающее значение все же оказывает равномерность распределения по ее длине массы и симметричность этой массы относительно продольной оси струны. Чем больше неравномерность (не важно чем вызванная - износом ли струны, или ее некачественным изготовлением), тем более несимметричный, неустойчивый характер будут носить ее колебания, приводя к преждевременному затуханию. И несмотря на то, что хороший инструмент своим резонансным откликом будет пытаться "завести" струну, большого успеха не будет - звук все равно будет затухать слишком быстро. В отношении тех нот, на которых сам инструмент не имеет хорошего резонанса, этот эффект будет особо заметен.

На струнах без обмотки ("голых", как их называют профессионалы) или с одним слоем обмотки (подавляющее большинство "витых" струн для гитар) неравномерность распределения массы можно измерить микрометром, проведя замеры диаметра струны по всей ее длине (если неравномерность очень велика, то ее можно определить даже наощупь). Если же струна имеет несколько слоев (большинство струн смычковых инструментов), то неравномерность массы проверить намного сложнее. Здесь уже недостаточно измерить отклонение диаметра внешнего диаметра струны, а оценить неравномерность внутренней/их обмотки/ок невозможно без того, чтобы не испортить саму струну, отчего музыканту приходится полностью полагаться на квалификацию производителя и свой слух.

---

Заканчивая статью, подытожим наиболее важные моменты:

• при оценке качества звучания инструмента нельзя списывать все его недостатки на струны, так как огрехи с конструкцией и качеством изготовления самого инструмента имеют первостепенное значение;
• нельзя ожидать от струн долгой полноценной службы при их активной эксплуатации, поскольку находясь в постоянном контакте с пальцами исполнителя, струна постепенно ухудшает такие свои параметры как симметричность относительно продольной оси и равномерность распределения массы по всей длине;
• помимо обязательных требований к струне, чтобы она была прочной и упругой, крайне желательно, чтобы она была максимально гибкой, ровной; симметричной, однородной по всей длине.