Деки - Автоматизированная Интернет-система формирования баз данных репродуктивных и формализованных описаний естественнонаучных и научно-технических эффектов

Дека (от нем. Decke - крышка) - часть корпуса некоторых струнных инструментов, служащая усилителем и излучателем звука. Рассмотрим натянутую струну, которая возбуждается щипком в ее средней части. Поскольку все четные гармоники имеют узлы посередине, они будут отсутствовать, и колебания будут состоять из нечетных гармоник основной частоты, равной f₁ = v/2l, где v – скорость волны в струне, а l – ее длина. Таким образом, будут присутствовать только частоты f₁, 3f₁, 5f₁ и т.д. Относительные амплитуды этих гармоник показаны на рис.1.

Данный пример позволяет сделать следующий важный общий вывод. Набор гармоник резонансной системы определяется ее конфигурацией, а распределение энергии по гармоникам зависит от способа возбуждения. При возбуждении струны в ее середине доминирует основная частота и полностью подавляются четные гармоники. Если же струну закрепить в ее средней части и ущипнуть в каком-нибудь другом месте, то будут подавлены основная частота и нечетные гармоники.

В инструментах обычно имеется воздушная полость, дека или рупор для излучения звука. Все это и обусловливает структуру обертонов (составляющих сложного колебания с частотой более высокой, чем основной тон) и возникновение формант.

Как сказано выше, качество звука музыкальных инструментов зависит от распределения энергии по гармоникам. При изменении высоты звука многих инструментов и особенно человеческого голоса распределение по гармоникам изменяется так, что основные обертоны всегда располагаются примерно в одном и том же частотном диапазоне, который называется диапазоном формант. Одной из причин существования формант является применение резонансных элементов для усиления звука, таких, как дека и воздушный резонатор.

Дека работает по принципу вынужденных колебаний . Продольные и поперечные колебания раскачивают деку и тем самым вносят свой вклад в акустическое звучание струнных музыкальных инструментов. Дека колеблется под влиянием струны и, несмотря на разницу в размерах, с той же частотой, производя тот же звук, как и струна, только с другим тембром. Также одинакова и излучаемая энергия с декой или без нее; из-за большей площади она просто быстрее преобразуется в звук. Другими словами, дека может вызывать колебания большего объема воздуха, тем самым производя более громкий звук. Дека оказывает решающее влияние на формирование тембра, силы и длительности излучения звуков. Идеальная дека должна обеспечивать минимальные потери при передаче энергии упругих колебаний струн окружающей воздушной среде и равномерно усиливать колебаний всех частот спектра возбуждения. Важной характеристикой деки является ее упругая податливость: чем выше податливость, тем ниже собственные частоты, включая частоту основного тона, и выше амплитуды колебаний.

Резонансная дека, прежде всего, это тонкостенная конструкция. Размеры и форма деки определяют вид музыкального инструмента. У классических гитар и скрипок дека напоминает восьмёрку, у мандолин и домр - неправильный овал, у балалаек - треугольник. У одних инструментов дека плоская, у других - пространственная криволинейная. Стенка, как правило, имеет переменную толщину.
Деки отличаются большим разнообразием форм. В настоящее время идёт широкий поиск новых форм (конфигураций), однако этот поиск проводится исключительно эмпирическим путём.
Несмотря на указанные различия, все деки содержат однотипные элементы: резонансный щит в виде пластинки или оболочки, пружинки, подставку для струн. В резонансных щитах предусматриваются отверстия - круглые или в виде буквы "S" ("эфы" у скрипок). Отверстия служат для передачи акустических колебаний столба воздуха, заключённого внутри корпуса, в окружающую воздушную среду. Разрывая поверхность верхней деки, они не только оказывают влияние на её собственные формы колебаний, особенно в области высоких частот, но и, что важнее, усиливают звук в области низких частот. Это происходит за счет явления "воздушного резонанса Гельмгольца", при возвратно-поступательном движении через отверстия воздуха.
Для увеличения жёсткости резонансного щита применяются пружинки. Пружинки представляют деревянные бруски, приклеиваемые к внутренней поверхности деки.
Материалом для изготовления дек традиционно служит резонансная древесина. Акустические свойства древесины характеризуются акустической константой, или константой излучения Н.Н. Андреева:

,

где Е - модуль упругости, р - плотность, с - скорость распространения звука в древесине. Чем больше величина K, тем лучше древесина.
Наиболее подходящими материалами для дек считаются ель, сосна, пихта кавказская, кедр сибирский. Из них наибольшее распространение получила резонансная ель.
К настоящему времени резонансные породы древесины становятся уникальным природным сырьём. Высокая стоимость резонансной древесины заставляет производителей вести энергичный поиск альтернативных материалов.
В качестве заменителей древесины находят применение металлы, картон, клеёная фанера, стекло, различные пластмассы. Однако ни один материал не получил широкого распространения. Опыты НИИ музыкальной промышленности показали, что замена конструкционного материала должна сопровождаться изменениями формы деки. Только при этих условиях достигаются удовлетворительные результаты.

Скрипка, альт, виолончель, контрабас, гитара имеют две деки — верхнюю и нижнюю, они соединены между собой обечайкой; деки составляют наибольшую часть инструмента. Верхняя дека делается из более мягкого дерева и имеет небольшие отверстия для резонанса; нижняя - делается из твердого дерева, для отражения звука. Верхняя дека снабжена резонаторными отверстиями. Есть инструменты с одной декой, например, банджо. У фортепиано дека представляет собой щит, склеенный из небольших дощечек и находящийся внутри корпуса инструмента под струнами. У арфы дека расположена под струнами.

Качество звука музыкальных инструментов зависит от распределения энергии по гармоникам. При изменении высоты звука многих инструментов и особенно человеческого голоса распределение по гармоникам изменяется так, что основные обертоны всегда располагаются примерно в одном и том же частотном диапазоне, который называется диапазоном формант. Одной из причин существования формант является применение резонансных элементов для усиления звука, таких, как дека, воздушная полость или рупор для излучения звука.

Иногда говорят, что дека или корпус "усиливают" звук струн. Технически, усиления не происходит, потому что вся энергия для звучания приходит от колеблющейся струны. На самом деле резонатор инструмента предоставляет струне в распоряжение большую поверхность. Эта вибрирующая поверхность передаёт свои колебания воздушной среде, производя более громкий звук.

Достичь тональных характеристик, которые будут эффективны и приятны на слух — это целое искусство. Мастера струнных инструментов часто для этого отбирают древесину очень высокого качества, особенно ель (за её лёгкость, прочность и гибкость) и клён (очень твёрдый). Из ели делается корпус инструментов от скрипки до фортепиано.

Знаменитый испанский мастер Антонио Торрес (1817-1892) доказал более чем столетие назад, что верхняя дека является основой качественного звука гитары - он сделал сделал корпус гитары из папье-маше, а верхнюю деку из цельной ели.Из "музыкальных материалов" для верхней деки наиболее широко используется ель. Есть несколько разновидностей ели, используемой в изготовлении музыкальных инструментов. Для классических гитар высшего качества в первую очередь используют альпийскую ель (Picea abies), которую также называют немецкой елью (German spruce). Она растёт в исчезающих лесах Швейцарии, Германии и Югославии, и в последние годы её заготовление сопряжено с большими трудностями. Используют также sitka spruce и englemann spruce. Ель Хоккайдо используется японскими мастерами.

В 60-годах XX-го столетия высококачественная немецкая ель стала дорогой и труднодоступной. Хосе Рамирес III (1922-1995) начал исследовать возможности, предлагаемые красным кедром (Thuya plicata).

Выбор между елью и кедром (при прочих равных условиях)- вопрос вкуса. Гитары с декой из кедра более чувствительны к низкочастотному (басовому) диапазону звучания. В целом, гитары с кедровыми деками имеют более "тёмную" тональность. Звук хорошо выдержанной ели имеет непревзойдённую открытость, ясность,чистоту .
Кедровые деки, в отличие от еловых, не улучшаются со временем. А еловые деки "разыгрываются" постепенно, раскрывая своё особое благородное звучание. Чем дольше выдержка материала,тем лучше звучит гитара. Для обечайки и нижней деки (корпуса) в классических гитарах обычно используются два вида палисандра (Rosewood) - бразильский и индийский. Оба материала плотные, смолистые и очень красивые. Для изготовления корпуса гитары также применяется орех, кипарис и красное дерево.
Столетиями для изготовления классических и фламенковых гитар использовался клён. Его текстура позволяет делать гитары с открытым, светлым, нежным и сильным звуком.Из клёна, как и из кипариса, изготавливаются тонкие обечайки и деки. Это усиливает громкость инструмента.


Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты

Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

	Деки