Spievajúci kondenzátor: Ako funguje Theremin

Keď tanier pristane a miestne úrady sa dožadujú kontroly, pravdepodobne budete počuť strašidelné tóny kvílenia thereminu v soundtracku. Leon Theremin vynašiel zariadenie v roku 1928. Začal svoj život ako sovietska laboratórna kuriozita, než sa vyvinul do nástroja, ktorý poznáme dnes.

Inšpirovaný mávajúcimi rukami dirigentov orchestra, Theremin použil svoju technológiu detekcie blízkosti na vytvorenie bezkontaktného nástroja. Odvtedy je theremin charakteristickým znakom béčkových filmov a experimentálnej hudby, ako aj dokonalým DIY projektom pre zvedavých hudobníkov.

Kúsky Thereminu

Klasický dizajn thereminu je zdanlivo jednoduchý. Na prvý pohľad to vyzerá, že je to len drevená krabica s niekoľkými ovládacími prvkami a dvoma nápadne priemyselne vyzerajúcimi anténami na oboch koncoch.

Vertikálna anténa ovláda výšku tónu nástroja, zatiaľ čo horizontálna anténa upravuje jeho hlasitosť. Tieto sú známe ako výškové a objemové antény.

Ako to teda funguje?

Širokými ťahmi vytvárajú dve antény elektromagnetické polia, ktoré interagujú s vlastnou elektrickou kapacitou umelca.

Mávnutím rúk v týchto elektromagnetických poliach môže umelec presne modifikovať variabilné oscilátory v obvodoch výšky a hlasitosti thereminu. To im umožňuje točiť zložité melódie, zdanlivo zo vzduchu!

Dá sa tam toho veľa rozbaliť. Ak chcete získať lepšiu predstavu o tom, ako to funguje, preskúmajme dve základné časti, ktoré tvoria akýkoľvek syntetizátor: oscilátory a modifikátory.

Čo je oscilátor?

Keď hovoríme o syntetizátoroch, môžete si predstaviť oscilátor ako zdroj zvuku. Pre analógové syntetizátory, ako je theremin, je oscilátor elektrický komponent, ktorý generuje striedavé napätie. Toto sa často zobrazuje ako sínusová vlna:

Tento analógový oscilátor a jeho striedavé napätie sú srdcom nášho syntetizátora. Všetko ostatné je a modifikátor – tj ako sa dostaneme od jednoduchého striedavého napätia k spievajúcemu, znejúcemu syntetizátoru!

Súvisiace: Aký je rozdiel medzi AC a DC a ako ich môžete previesť?

Každý oscilátor môže súčasne produkovať iba jeden zvuk. Prvé syntetizátory ako theremin používali malú hrsť oscilátorov, takže mohli produkovať iba monofónne výkon. To znamená, že bez ohľadu na to, aký harmonicky zložitý alebo bizarný je syntetizátor, interpreti mohli hrať naraz iba jednu notu!

To vyvoláva otázku: ako sa dostaneme od generovania singulárneho striedavého napätia k predvedeniu hudobnej stupnice, nehovoriac o celej skladbe?

Modifikátory tvoria hudbu

Ak oscilátory syntetizátora sú motor, modifikátorysú každá iná časť auta. Bez nich by sme uviazli bez akéhokoľvek spôsobu, ako sa pohybovať, alebo presnejšie, robiť hudbu!

Ako už bolo spomenuté, svojou povahou môžu analógové oscilátory produkovať iba jednu notu v akomkoľvek danom čase. Ale stále môžeme hrať hudobnú stupnicu s jediným oscilátorom, jednoduchou zmenou jeho frekvencie pre každý tón.

Ak chcete lepšie demonštrovať túto myšlienku, zvážte strunu na gitaru:

Táto struna je náš oscilátor a náš prst je modifikátor. Zatlačením na strunu meníme jej napätie a v dôsledku toho meníme frekvenciu zvukovej vlny, ktorú vydáva. Čím vyššie sa pohybujete po krku gitary, tým vyššie je napätie na strune a tým vyššia je nota, ktorá vychádza, keď na ňu brnknete.

Rovnakým spôsobom môžete použiť rôzne modifikátory na zmenu výšky tónu oscilátora. To vám umožňuje hrať komplikované, aj keď monofónne melódie na theremin.

Modifikátory nie sú obmedzené na zmenu frekvencie signálu; môžete ich použiť aj na úpravu amplitúdastriedavého napätia. V našej situácii zvýšenie amplitúdy vedie k zvýšeniu výstupnej hladiny zvuku a naopak.

Súvisiace: Elektrické nástroje, ktoré môžete použiť na tiché cvičenie

Skladanie kusov dohromady

Klasický theremin pozostáva z troch oscilátorov: dva pre vertikálnu výškovú anténu a jeden pre horizontálnu objemovú anténu.

Pitch Antenna

Obvod výškovej antény sa skladá z pevného oscilátora (takého, ktorý kmitá na nastavenej frekvencii) a premenlivého oscilátora (takého, ktorého frekvenciu upravuje hráč). Variabilný oscilátor je pripojený k vertikálnej anténe. Táto výšková anténa funguje ako jedna polovica kondenzátora, pričom druhá polovica je ruka umelca.

Bez toho, aby sme sa do neho dostali príliš hlboko, vzdialenosť medzi dvoma polovicami kondenzátora je nepriamo úmerná jeho kapacite. Preto, keď sa umelec pohybuje rukou bližšie k výškovej anténe, kapacita obvodu sa zvyšuje.

S variabilným oscilátorom zapojeným tak, aby menil frekvenciu podľa kapacity antény, môžete meniť výšku thereminu pohybom ruky tam a späť od výškovej antény!

Súvisiace: Midi ovládače, ktoré si môžete postaviť pomocou Arduina

Alebo skôr skoro.

Frekvencia premenlivého oscilátora je mimo dosahu ľudského sluchu. V dôsledku toho ho musíme skombinovať s frekvenciou pevného oscilátora. Toto využíva princíp heterodyningu: dve alebo viac jednoduchých vĺn sa spojí, aby vytvorili komplexnejšiu výslednú vlnu.

V prípade teremínu má výsledná vlna frekvenciu v rozsahu ľudského sluchu, čo jej dáva približne päťoktávový rozsah.

Objemová anténa

Hlasitá anténa funguje takmer rovnakým spôsobom ako výšková anténa, len bez heterodynizácie dvoch oscilátorov. Namiesto toho je k objemovej anténe pripojený jeden variabilný oscilátor. Variácie tohto oscilátora určujú objem thereminu.

Konečne ste pripravení hrať! Priblížením ruky k výškovej anténe sa zvýši výška tónu thereminu. Priblížením ruky k anténe hlasitosti sa zníži jej hlasitosť. Znie to jednoducho, ale zvládnutie thereminu je rovnako zložité ako ktorýkoľvek iný nástroj. Aspoň už nikdy nebudete musieť hľadať trsátko na gitaru!

Rozospievať elektrinu

Theremin, vynájdený v roku 1928 Leonom Thereminom, predstavuje jedinečnú výzvu pre hráčov aj elektronických nadšencov.

Nielenže máte možnosť preskúmať jedinečne jedinečný okruh, ale tiež máte možnosť experimentovať s jedným z najznámejších, no mimozemsky znejúcich timbrov, aké boli kedy vytvorené.

Jediná vec, ktorá je náročnejšia ako pochopenie thereminu, je vytvoriť dobrý zvuk!

Čo znamená kvalita zvuku a ako sa bežné komponenty líšia?

Robia komponenty reproduktorov na úrovni zvuku reproduktory lepšími? Prečo sú tieto komponenty na prvom mieste pre zvuk a stoja za to peniaze?

Prečítajte si ďalej

O autorovi