Цель этой публикации - еще раз обратить внимание музыкальных лютьеров (мастеров) на возможность и необходимость изменения свойств используемого дерева. Особые звуковые качества дерева для музыкальных инструментов, некоторые лютьеры определяют при простукивании дерева, по таким абстрактным аналогам как: 1) звук, получаемый от простукивания ногтем пальца яичной скорлупы; 2) звук от простукивания картона; 3) внутренняя наполненность звука и впечатлении о месте расположения источника звука (внутри комнаты, у стены, за пределами комнаты).
При легком постукивании ногтем пальца по дереву от старой итальянской скрипки и по современному дереву (даже спиленному много лет ранее) мы легко слышим различие в характерном звуке. Это различие опытный скрипичный лютьер слышит, не зависимо от места простукивания, возраста древесины, толщины образца или силы простукивания. Характер звучания, сопоставимый со звуком от картона, на более научном языке можно сравнить с декрементом затухания, который определяет скорость уменьшения звуковой волны. Другие абстрактные понятия трудно соотнести с какими-либо известными в науке константами или величинами. Исследования в этой области, убедительно подтвердили полезность контролируемого гидролиза и минерализации древесины, что позволяет значительно увеличить модуль Юнга /1,2/.
Однако модуль Юнга не дает лютьеру никакой информации о изменении характерного тона дерева. Исследования доктора Надживари подтвердили также повышенную пористость древесины в старых итальянских скрипках. По мнению некоторых Украинских скрипичных лютьеров, фибриллы дерева во многих старых итальянских скрипках - искусственно препарированы, очищены. Надо особо отметить, что в результате минерализации и гидролиза происходят такие положительные изменения в свойствах дерева как:1) увеличение доли кристаллической части смолистых соединений; 2) увеличение пористости дерева за счет удаления из фибрилл легко гидролизуемых полисахаридов и гемицеллюлоз. Увеличение процентного соотношения кристаллической части смол по отношению к аморфной, препятствует, например, деформации свода скрипки во времени, а также дает нам возможность не бояться этого при изготовлении свода с меньшими толщинами. Увеличение пористости древесины позволяет увеличить декремент затухания, что положительно сказывается на разборчивости быстро меняющихся звуков при виртуозной игре.
Независимо от других исследователей, с 1990 года я начал эксперименты по минерализации и гидролизу древесины, а в 1992 - 1993 годах профинансировал работу по созданию компьютерной приставки, позволяющей записывать и выводить на экран запись звуковых сигналов, а также их спектр Фурье. При времени записи звукового сигнала 0,32768 с количеством точек для быстрого преобразования Фурье (FFT) составляло 16384. Соответственно, частота дискретизации записываемых сигналов составляла 50000 Hz. Программа позволяла детально просматривать сигналы, смещать их по временной шкале, уменьшать окно просмотра и анализа до 0,005с, уменьшать негативные явления, характерные для анализа сигналов ограниченных во времени (Фото1а).
Для экспериментов по минерализации использовалась карельская ель и традиционный лучистый клен. Использовался раствор специального состава с щелочными свойствами. Температура раствора была комнатной. Опыт предварительных испытаний показал, что раствор проникает и взаимодействует с древесиной на глубине до 6-8 мм, для ели и клена при времени около 2-х месяцев. Поэтому вначале изготавливался внешний свод скрипки с запасом 6мм по высоте, а затем аналогично внутренний свод. После этого склейка в средней части размывалась водой и образцы сохли около 10 дней. Перед записью характерного звука дерева на заготовках делались пометки, примерно в верхней и нижней 1/3 частях. Эти помеченные места, соответственно, были местами удержания и местами для постукивания при записи звуковых сигналов. Эксперименты проводились с 3-4 образцами ели и клена. После записи звуковых сигналов в компьютер образцы погружались в раствор на два месяца. В дальнейшем, образцы затапливались в Черном море, в условиях небольшого течения, на глубине около 6 м. В верхней и нижней частя заготовок имелись заранее высверленные отверстия, у краев заготовок, сквозь которые протягивался канат для большого груза и поплавка. Таким образом заготовки находились на расстоянии около 0,6 м от морского дна а поплавок - на расстоянии около 4,5 м от поверхности воды. Дерево при этом подвергалось воздействию морских микроорганизмов и бактерий. В результате гидролиза в щелочной среде гемицеллюлозы и полисахариды превращаются в более легко перевариваемые бактериями сахара. Избыток щелочной среды вымывается также за этот период времени. Для климата Одессы наиболее благоприятным в этом отношении является август месяц, характерный тем, что в это время наблюдается сильное фосфоресцирующее свечение воды в ночной время. Весь август дерево находилось в море. За этот период времени на поплавке и дереве успевает вырасти большое количество ракушек круглой формы, достигающих в периметре 4-5 мм.
Заготовки очищались от ракушек механически, при помощи куска рыболовной сети. В дальнейшем заготовки помещались на несколько дней в большую емкость с пресной водой, при этом происходила диффузия солей морской воды из заготовок в воду этой емкости. В дальнейшем древесина высушивалась 3 месяца в сухом помещении без яркого света и движения воздуха. Образцы клена заворачивали в один слой ткани для предотвращения резкого усыхания и растрескивания заготовок по краями их искривления. Образцы ели сушились без этих мер предосторожности. Звук от простукивания высохших образцов записывался и анализировался, места удержания и постукивания были прежними. Для этих условий различие в спектрах в результате обработки было явным. На рис.2 видны кривые звукового давления и спектры, обработанного и необработанного дерева.
Белый цвет соответствует звуку до обработки древесины, голубой соответствует обработанному дереву, общая часть спектра показана малиновым цветом. На фото 3 изменен масштаб.
Относительный уровень звукового давления первого и второго, анализируемых сигналов составляет 46,7% и 40,5% (фото 2, 3, 4). Значение максимальной спектральной полосы принималось за единицу. В сравнении мы видим, что амплитуда гармоник обработанного дерева значительно увеличилась в области низких и высоких частот. На фото 4 показано устранение паразитных составляющих спектра FFT, появляющихся из-за конечного временного окна анализа.
Субъективное восприятие при помощи слуха (однако высказанное многим людьми) показывает, что в характерном звуке обработанного таким способом дерева, появляются качества присущие итальянскому дереву. Можно также сказать, что звуковой спектр от простукивания всех образцов ели и клена изменился и стал более дискретным, художественным, менее "размытым". Из обработанного таким способом дерева уже сделаны скрипки и альты, обладающие намного лучшими звуковыми качествами, чем сделанные из необработанного дерева. При этом учитывается, что инструменты изготавливаются тем же самым лютьером. В заключение, можно отметить, что одна из скрипок, верхняя дека которой была обработана, участвовала в международном конкурсе скрипичных лютьеров (Москва, 1998), она получила большое количество баллов по акустическим критериям, а также получила высокую оценку профессиональных музыкантов за рубежом.
Конечно, не только хорошие свойства дерева могут дать хорошую акустику для музыкального инструмента. Огромное значение имеют толщины и правильно сделанный свод. Но надо предположить, что при использовании дерева с лучшими характеристиками, мы можем получать более хороший результат.
Для тех, кому все это интересно, добавлю, что сравниваю на компьютере со специальной приставкой и программным обеспечением к ней - звуковые качества различных скрипок в сравнении с одной из скрипок А.Страдивари, и хотел бы иметь взаимовыгодное сотрудничество с людьми и лютьерами, имеющими намерение заниматься подобными исследованиями.