Zpívající kondenzátor: Jak Theremin funguje

Když talíř přistane a místní úřady se dožadují získání kontroly, pravděpodobně uslyšíte ve zvukové stopě děsivé tóny kvílení thereminu. Leon Theremin vynalezl zařízení v roce 1928. Začal svůj život jako sovětská laboratorní kuriozita, než se vyvinul v nástroj, který známe dnes.

Theremin, inspirovaný mávajícími pažemi dirigentů orchestru, použil svou technologii detekce blízkosti k vytvoření bezkontaktního nástroje. Od té doby je theremin charakteristickým znakem béčkových filmů a experimentální hudby a také dokonalým DIY projektem pro zvídavé hudebníky.

Kousky Thereminu

Klasický design thereminu je zdánlivě jednoduchý. Na první pohled to vypadá, že je to pouze dřevěná krabice s hrstkou ovládacích prvků a dvěma nápadně průmyslově vyhlížejícími anténami na obou koncích.

Vertikální anténa ovládá výšku nástroje, zatímco horizontální anténa upravuje jeho hlasitost. Ty jsou známé jako výškové a objemové antény.

Jak to tedy funguje?

Dvě antény vytvářejí širokými tahy elektromagnetická pole, která interagují s vlastní elektrickou kapacitou umělce.

Mávnutím rukou v těchto elektromagnetických polích může umělec přesně modifikovat proměnné oscilátory v obvodech výšky a hlasitosti thereminu. To jim umožňuje točit složité melodie, zdánlivě ze vzduchu!

Je tam toho hodně k vybalení. Abyste získali lepší představu o tom, jak to funguje, pojďme prozkoumat dvě základní části, které tvoří jakýkoli syntezátor: oscilátory a modifikátory.

Co je oscilátor?

Když mluvíme o syntezátorech, můžete si představit oscilátor jako zdroj zvuku. U analogových syntezátorů, jako je theremin, je oscilátor elektrická součást, která generuje střídavé napětí. To je často vizualizováno jako sinusová vlna:

Tento analogový oscilátor a jeho střídavé napětí jsou srdcem našeho syntezátoru. Všechno ostatní je a modifikátor – tj. jak se dostaneme od prostého střídavého napětí k zpívajícímu, znějícímu, syntezátoru!

Příbuzný: Jaký je rozdíl mezi AC a DC a jak je můžete převést?

Každý oscilátor může vydávat vždy pouze jeden zvuk. První syntezátory jako theremin používaly malou hrstku oscilátorů, takže mohly produkovat pouze monofonní výkon. To znamená, že bez ohledu na to, jak harmonicky složitý nebo bizarní je syntezátor, umělci mohli hrát vždy pouze jednu notu!

To vyvolává otázku: jak se dostaneme od generování singulárního střídavého napětí k provedení hudební stupnice, natož celé skladby?

Modifikátory dělají hudbu

Pokud oscilátory syntetizéru jsou motorem, modifikátoryjsou každou další částí auta. Bez nich bychom uvízli bez jakéhokoli způsobu, jak se pohybovat, přesněji řečeno, dělat hudbu!

Jak již bylo zmíněno, ze své podstaty mohou analogové oscilátory produkovat pouze jeden tón v každém daném čase. Ale stále můžeme hrát hudební stupnici s jediným oscilátorem, jednoduše změnou jeho frekvence pro každý tón.

Chcete-li tuto myšlenku lépe demonstrovat, zvažte kytarovou strunu:

Tato struna je náš oscilátor a náš prst je modifikátor. Tlakem na strunu měníme její napětí a v důsledku toho měníme frekvenci zvukové vlny, kterou vydává. Čím výše se pohybujete po krku kytary, tím vyšší je napětí na struně a tím vyšší je tón, který vychází, když na ni zabrnknete.

Stejným způsobem můžete použít různé modifikátory ke změně výšky jedné noty oscilátoru. To vám umožní hrát komplikované, i když monofonní, melodie na theremin.

Modifikátory nejsou omezeny na změnu frekvence signálu; můžete je také použít k úpravě amplitudastřídavého napětí. V naší situaci zvýšení amplitudy vede ke zvýšení výstupní hladiny zvuku a naopak.

Příbuzný: Elektrické nástroje, které můžete použít k tichému cvičení

Skládání kusů dohromady

Klasický theremin se skládá ze tří oscilátorů: dva pro vertikální anténu a jeden pro horizontální objemovou anténu.

Pitch Antenna

Obvod pitch antény se skládá z pevného oscilátoru (ten, který kmitá na nastavené frekvenci) a proměnlivého oscilátoru (ten, jehož frekvenci hráč upravuje). Variabilní oscilátor je připojen k vertikální anténě. Tato výšková anténa funguje jako jedna polovina kondenzátoru a druhá polovina je ruka umělce.

Aniž bychom se do něj dostali příliš hluboko, vzdálenost mezi dvěma polovinami kondenzátoru je nepřímo úměrná jeho kapacitě. Proto, jak se umělec pohybuje rukou blíže k výškové anténě, kapacita obvodu se zvyšuje.

S proměnným oscilátorem zapojeným tak, aby se frekvence měnila podle kapacity antény, můžete měnit výšku thereminu pohybem ruky sem a tam od výškové antény!

Příbuzný: Midi ovladače, které si můžete postavit pomocí Arduina

Nebo spíše skoro.

Frekvence proměnlivého oscilátoru je mimo dosah lidského sluchu. V důsledku toho ji musíme kombinovat s frekvencí pevného oscilátoru. To využívá principu heterodyningu: dvě nebo více jednoduchých vln se spojí a vytvoří složitější výslednou vlnu.

Pro theremin má výsledná vlna frekvenci dobře v lidském rozsahu slyšení, což jí dává přibližný rozsah pěti oktáv.

Objemová anténa

Objemová anténa funguje v podstatě stejně jako výšková anténa, akorát bez heterodynizace dvou oscilátorů. Místo toho je k objemové anténě připojen jediný variabilní oscilátor. Variace tohoto oscilátoru určují objem thereminu.

Konečně jste připraveni hrát! Přiblížení ruky k výškové anténě zvýší výšku thereminu. Přiblížením ruky k anténě hlasitosti se její hlasitost sníží. Zní to jednoduše, ale zvládnutí thereminu je stejně složité jako kterýkoli jiný nástroj. Alespoň už nikdy nebudete muset shánět trsátko na kytaru!

Zpívat elektřinu

Theremin, vynalezený v roce 1928 Leonem Thereminem, představuje jedinečnou výzvu pro hráče i elektronické fandy.

Nejen, že máte možnost prozkoumat jedinečný okruh, ale také máte možnost experimentovat s jedním z nejznámějších, ale mimozemsky znějících zabarvení, jaké kdy bylo vytvořeno.

Jediná věc, která je náročnější než pochopit theremin, je vytvořit dobrý zvuk!

Co znamená kvalita zvuku a jak se běžné komponenty liší?

Vylepšují komponenty reproduktorů zvukové kvality reproduktory? Co dělá tyto komponenty audio na prvním místě a stojí vůbec za ty peníze?

Přečtěte si další

O autorovi