Введение. Общая теория звукообразования на духовых инструментах.

Общая теория звукообразования на духовых инструментах.

Введение

Необходимо, хотя бы вкратце изложить суть «Остро-вихревой резонансной теории звукообразования на всех духовых инструментах», которая позволила нам перевести процесс «обучения» на духовых инструментах – из стихийного, трудно управляемого, в осмысленный процесс их “ освоения”, и довести этот процесс до уровня гармонизации системы «Человек-Инструмент». Приведенная здесь модель фонационного сферозвука, легла в основу технологии СТОДИ и, одновременно, явилась иллюстрацией цели – предпосылкой рождения общей теории звукообразования для всех духовых инструментах, и научным обоснованием «Сферозвуковой технологии освоения духовых инструментов всех групп.

Основные подходы к объяснению сферозвука, воспроизводимого голосом, возникали довольно последовательно. Происходило это в процессе практики его воспроизведения: начале родился «Сферозвук», воспроизводимый голосом – так символически изображенного на рис. 1.

Рис. 1. Иллюстрация “Сферозвуковой голосовой фонации”, при которой формируется сферическое акустическое звуковое пространство. Иллюстрация выполнена не совсем точно по построению звуковых сфер, которые начинаются с самой большой (но это станет ясно по мере освоения основ Сферодинамики). По аналогии с голосовой фонацией выстраивается и “Сферозвуковая технология для всех духовых инструментов”, которая позволяет формировать такое же качество их звучания.

Сферозвук, воспроизведенный голосом, значительно отличался по звучанию от обычного вокального звука. Первый раз он был воспроизведен в 1992 году, тогда не было возможности сформулировать механизмы его формирования, а также не было возможности его визуализировать. При воспроизведении этого звука возникало ощущение того, что голосовые мышцы перестают колебаться, и становятся чем-то вроде острых рассекающих граней, формирующих импеданс. Они действовали по типу механизма зарождения звука в свистковых инструментах: в детских свистульках, блокфлейтах, а также в органе.

Так, родилось первое предположение механизмов воспроизведения подобного звука путем его фонации голосом: голосовые мышцы (голосовые складки) приобретают некие новые свойства – они под действием рефлекторных механизмов, увеличивают свою упругость и приобретают свойство неких острых рассекающих граней, и создающих устойчивый «импеданс». Возникающий при плотном взаимодействии «рассекающих граней» (роль которых выполняют голосовые складки-мышцы (не путать со связками: см. В.Л. Чаплин [17]), они создают твердую преграду на пути воздушного потока. Рассечение воздушного потока, поступающего на эти рассекатели при его подаче мышцами гладкой мускулатуры бронхов (см. Ярославцева Л.К. [18]), образует два потока турбулентных завихрений (Рис. 2):

Рис. 2. Иллюстрация импеданса как физического явления: 1 – рассекающая грань; 2 – воздушный поток, направляемый на нее; 3 – турбулентные потоки, образуемые воздушным потом, направляемый на нее. Наиболее ярко проявляется импеданс при звукообразовании на блокфлейте. На ее примере можно проследить механизм звукообразования и отчетливо выявить все составляющие этого процесса.

Попадая в резонансные полости гортани, а затем в лобные пазухи, они-то и создают там звуко-резонансные потоки. Открывая рот для воспроизведения звука, в определенном диапазоне, необходимо следить за тем, чтобы эти потоки направлялись в пространство, сохраняя при этом верхнюю позицию в фонации. Позднее появилась компьютерная технология «ОРФЕЙ», которая позволила зафиксировать и визуализировать этот голосовой сферозвук (см рис 3, 4):

Рис. 3. Иллюстрация компьютерного изображения слога Ми ² (второй октавы) спетого баритоном

Рис. 4. Иллюстрация Сферозвука в компьютерном изображении слога Ми ¹ (первой октавы) спетого тенором.

После проявления голосового Сферозвука, начался поиск аналогов «Сферозвука на духовых инструментах» – это стало возможным на основе специальных – системных алгоритмов, приближаdщих губной аппарат к состоянию «рассекающих граней» и созданию впоследствии «Сферозвуковой технологии», благодаря которой стали формироваться подобные аналоги сферозвука в начале на медных инструментах (1988). Затем, по аналогии, проявился подобный звук и на флейте (1989). На этом этапе утвердилось наша уверенность в том, что губы действительно выполняют роль рассекающих граней, образующих механизм импеданса. После того, как мы разобрались с механизмом работы губ на этих инструментах, в которых именно губы играют безусловную роль в процессе возбуждения звука, начался поиск алгоритмов проявления Сферозвука на инструментах в которых роль импеданса выполняет трость или двойная трость: на саксофоне-кларнете, затем на гобое и фаготе. Так понемногу расширялся круг инструментов с проявленным звуко-резонансным результатом, что приближало нас к рождению новой – «Сферозвуковой технологии для всех духовых инструментах», сокращенно – СТОДИ. Полученные звуковые результаты оказались ярким доказательством того, что эта технология работает и ей требуется научное обоснование.

В 2004 году была защищена диссертация на тему; «Методологические основы гармонизации системы “Человек-Инструмент” на примере духовых нструментов» (В.Н. Говор [9]), где были заложены основные философские и научные основы СТОДИ. В ней были сделаны попытки теоретического осмысления общей теории звукообразования на всех духовых инструментах.

Чтобы осознать и оценить значение этого явления для методической практики и, в целом для науки, необходимо было сформулировать научно-теоретическую базу этой технологии, в которой были бы заложены общие аналоговые подходы в создании новой – общей теории звукообразования на всех духовых инструментах. Кстати подобной теории в традиционном обучении на духовых инструментах не существует, в силу определенных обстоятельств, существуют отдельные – эмпирические догадки, основанные на не очень точных посылках.

Нам же пришлось пройти долгий, и довольно не легкий путь, чтобы подойти к решению подобной теоретической задачи, но уже несколько другом уровне, т.е. с позиции реализации СТОДИ. Для этого нам пришлось обратиться к теоретическим рассуждениям Б.В. Гладкова [3-5], в том числе и о механизме рождения резонанса в цвето-звуковой аналогии.. А также к описаниям общих теоретических основ и принципов А.П.Смирнова [14-17], автора теории динамики реальных процессов, и многих других процессов и явлений, чтобы подойти к решению вопроса о создании научной основы к уже работающей в практике технологии освоения духовых инструментов. Активное участие в разработке уже обсужденной теории, и имеющей свое обозначение, принял А.П. Смирнов, доктор физико-математических наук, профессор, вице-президент Международного клуба ученых.

Вдохновляющим моментом для А.П. Смирнова, послужило концертное выступление трубача – артиста оркестра Михайловского театра оперы и балета, Тимура Штукмейстера, на концерте для родителей класса В.Н. Говора в музыкальной школе Старого Петергофа (2009 г.). Тимур сыграл два произведения: одно традиционным звуком (Скерцо В. Щелокова); а второе – мелодию Ч.Чаплина, было сыгранно звуком, полученным в процессе освоения «Сферозвуковой технологии». Это звучание трубы вызвало восторг у слушателей и, конечно же, у А.П. Смирнова, приглашенного на этот концерт. На основе этих впечатлений и наших общих обсуждений, ему удалось сформулировать теоретические условия и правила рождения Сферозвука на трубе – в качестве аналога для всех духовых инструментов,

В начале А.П. Смирнову был предложен вариант наименования общей теории на основе двух механизмов, согласующихся между собой и выявленных в процессе поиска аналогии:

1 – возникновения острых рассекающих граней, создающим явление импеданса;

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).

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 формулировки третьего закона И.Ньютоном, 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, необходимое для возбуждения звука: на необходимой высоте, в достаточной динамике и тембре, а также в течение какого-то времени.

Это замечательное положение чрезвычайно существенно для понимания динамики процессов, ибо приложение действия предполагает необходимость энергетических затрат для свершения процесса, что и обеспечивается прилагаемой мощностью (силой).

˂ …˃ Именно поэтому И.Ньютон и говорит о необходимости приложенной силы, то есть силы, приложенной с определенной скоростью, чтобы изменить количество движения. Такая ситуация с 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 Архимеда, произошло совершенно не понятное (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. 5).

Рис. 5. Схема действия Рычага Архимеда.

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 и явилось результатом некорректных переводов и трактовки сути этого закона.

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, c.125].

Этот закон, описывая превращение вещества в Природе, предсказывает поведения многообъектной системы в зависимости от действий на нее внешних объектов. Из биологии известно, что схожей зкспоненциальной зависимостью описывается и адаптация биологических объектов к внешним воздействиям – общеизвестная биологическая зависимость «доза эффект». ˂ …˃ Было показано, что посредством подбора оптимальных параметров взаимодействия человека с окружающей средой, коррекцией «фазового» состава тела[2] человека можно за относительно короткий срок значительно изменить его состав (см. там же [15, с.146]). Очевидно, что биологическая понятие «адаптация» (лат. аdaptare – приспособлять) тождественно физическому «эволюция многообъектной системы под влиянием внешних воздействий».

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 значительно облегчить процесс освоения всех групп духовых инструментов: на основе нахождения основного механизма возбуждения звука в духовых инструментах.

Сегодня можно с уверенностью сказать, что подобная теория звукообразования разработана окончательно, а основным механизмом звукообразования является импеданс, 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.

Проявлению различных видов рефлексии в процессе практического использования «Остро-вихревой резонансной теории …». В том числе, с особенностями работы мозга в процессе формирования: мышления, механизмами памяти и внимания Именно она (эта теория), и явилась, той методологической основой создаваемой, на базе которой были разработаны практические – системные алгоритмы: последовательного, сравнительно быстрого, легкого для организма и качественного освоения любого духового инструмента. Полученные практические результаты удалось запечатлеть благодаря инновационной компьютерной технологии «ОРФЕЙ» (см. Рис. 6 и 7):

Рис. 6. Иллюстрация компьютерного изображения Сферозвука на ноте Ми ² сыгранного на трубе

Рис. 7. Иллюстрация Сферозвука на ноте Ля ¹ (первой октавы) сыгранного на трубе