Безимянный прохожий

Великая Гармоническая Теория

Глава 3

ПУФ-кластеры как основы формант скрипичного звука

1. Понятие и виды формант
В составе сложного звука (звука естественного происхождения как сложной смеси разных частот) есть основной тон(fundamental), составляющий ядро сложного звука, его базовую частоту, и обертоны(overtones) – призвуки, вносящие в тембр сложного звука акустические оттенки,частоты которых кратны частоте основного тона и образуют натуральный ряд гармоник в соответствии с фрактальной природой звука. Тембр представляет собой обертоновую характеристику сложного звука, это понятие объединяет в себе те свойства звука, которые не относятся к его громкости, высоте и длительности,
а лежит в области квантования звука, определёнными частотными преобразованиями.
Тембр обусловлен различной степенью выраженности обертонов в спектре извлекаемого звука(соотношением амплитуд обертонных колебаний), основа которого положена на уровне фононных резонаторных колебаний, запрограммированных в деке муз.инструментов.
На складывание специфического индивидуального тембра оказывает влияние весь набор обертонов сложного звука, однако в 1894 г. Л.Германом было обнаружено, что каждый сложный звук имеет в своем обертоновом составе две основные относительно усиленные области частот, которые были названы формантами (лат. formans – образующий).Форманты – это области устойчивых резонансно усиленных обертонов,формирующих специфический тембр инструмента независимо от высоты основного тона, выраженные особенно ярко. Формантные участки частотного спектра характеризуются максимальной концентрацией акустической энергии, источниками которой являются области дек муз. Инструментов, названные ПУФ-кластеры (Площади Упорядоченных Фононов)
Существует три основных разновидности формант – речевые, низкие и высокие.
Речевые форманты – это акустические характеристики гласных звуков речи,связанных с уровнями частот их голосовых тонов и образуемых ими собственными тембрами звуков. На акустическом восприятии речевых формант основано такое свойство слуха, как частотная ассоциация тембра (frequency associated timbre) или тембральная слуховая ассоциация, в соответствии с которым та или иная гласная воспринимается как соответствующая той или иной высоте тона (например, У интуитивно воспринимается как звучащая ниже, чем А). На этом принципе построенфонетический формантный ряд –«и-е-э-а-о-О-у-ю», которыми можно управлять на уровне энергии ПУФ-кластеров, обусловленной энергетическими показателями поведения фононов в фононных резонаторах деки.
Именно благодаря наличию речевых формант и воспринимаются различия между гласными звуками речи.Гласные звуки имеют большое значение для идентификации звуков речи, каждый из которых обладает своим набором частот, порождаемых разным положением органов речи при звукоизвлечении; каждой гласной фонеме соответствует своя форма вокального тракта, которая варьируется за счет изменения положения органов речи и определяет положение речевых формант на частотной шкале.

Вложение 80692

Независимо от речевых формант существуют вокальные (певческие) форманты– низкая и высокая. При этом при повышении интенсивности звука эти форманты в нем выделяются сильнее, чем речевые.Постоянное присутствие высокой и низкой формант на всех гласных и на протяжении всего диапазона делает голос, инструмент ровным по тембру, но отличным по голосу, на примере скажем скрипок Страдивари и Дель Джезу, про которые сказано что в каждой поёт своя певица, что объясняется разно-компонентностью по соотношениям, минерального состава ПУФ-кластеров в инструментах Страдивари и Гварнери, что подтверждено современными исследованиями, и объясняет разные резонансные свойства фононных резонаторов, в силу их формирования в разно-процентном соотношение элементов, формирующих атомные решётки элементов.
Форманты возникают в основном под влиянием, как макро - резонаторов деки (имеют резонансную природу), так и на квантовом уровне ПУФ-кластеров, дающих запрограммированный энергетический потенциал макро-резонаторам деки, программируя так же макро-колебания образующихся формант, на их высотное же положение это мало влияет высота извлекаемых звуков, они придают звуку специфический певческий(вокальный) тембр.
Низкая форманта – это группа резонансно усиленных по амплитуде гармоник диапазона 350 – 700 Гц(Соль 1 октавы – Фа 2 второй октавы), придающая звуку округлость, полноту,глубину, мягкость, объемность, силу,мощность, массивность, интенсивный резонанс, дающий поддержку каждой ноты,даже на пианиссимо, бархатистость»,объемность. Подавление низкой форманты делает звук жидким, пустым, колючим, обеленным, плоским. Низкая форманта обнаружена в вокальном звуке в 1927 г. С.Н. Ржевкиным и В.С. Казанским. Регулировка же низких и высоких формант лежит так же в области квантования звука как такового, и понимание поведения того или иного элемента входящего в состав кристаллической решётки фононных резонаторов ПУФ-кластеров, можно варьировать формантный голос инструмента, как это опять же можно наблюдать в староитальянских инструментах.
Высокая певческая форманта –это группа резонансно усиленных по амплитуде гармоник диапазона 2400 – 3500 Гц (Ре – Ля 4 октавы, значимы частоты до 6000 Гц, частоты до 12000 Гц придают дополнительный блеск, более высокие –носкость звука), а также выше, придающая звуку силу, яркость, чистоту, блеск,звонкость, серебристость, хрустальность,насыщенность, полетность, пульсацию(эффект расцветания), льющийся тембр,мгновенное привлечение внимания слушателя. Наличие резонансных ультразвуковых колебаний, в тембрах инструментов Гварнери Дель Джезу и Антонио Страдивари, наглядно указывают на аномальную - квантовую природу звука их инструментов, данную аномалию можно наблюдать в существенно меньших пропорциях в звуках любого инструменты,но именно выявленность данного аномального явления в знаменитых инструментах Кемоны и показывают на исключительное мастерство мастеров в умении максимально выявить эти аномальные явления, заложенные природой в естественных природных фононных резонаторах, сформированных отложениями минеральных веществ по толще стволов растущих деревьев, а в процессе транспортировки и условий хранения и складирования древесины в то время преобразовавшихся в более ёмкие фононные резонансные кластеры, усиленные дополнительными элементами, попавшими в дерево в условиях лесозаготовок того времени. А так же следует брать во внимание и тот фактор что мастера старой Кремоны, прекрасно понимали воздействие природных условий на акустические свойства древесины, и отталкиваясь от этого понимания, нашли способы формирования и выделения этих аномальных зон, названных в современности ПУФ-кластерами, путём дополнительной обработки заготовок для своих инструментов, что привело к различным фантастическим историям современности про сверх секретные недоступные технологии того времени. Но сегодня понимая первопричину появившегося в те времена звука староитальянских инструментов, можно не только воссоздать звук самых выдающихся скрипок, но и превзойти его, верным расчётом компонентов составляющих атомные решётки фононных резонаторов, которые в свою очередь формируют данные аномальные зоны ПУФ-кластеров.
Подавление высокой форманты делает звук тусклым,напряженным, глухим, невыразительным,нечетким, слабым, гнусавым, неразборчивым.Средний уровень в певческом голосе – около 30 – 35% акустической энергии (в зависимости от силы и характера голоса, инструмента может быть в пределах от 20 до 50%).Высокая форманта обнаружена в вокальном звуке в 1934 г. У.Т.Бартоломью.
В диапазоне между низкой и высокой формантами расположена неблагозвучная область частот назального характера(гобойный спектр), которая в звуке вокала и инструментов скрипичного семейства придает не раскрытость, зажатость,гнусавость. Эти частоты воспринимаются слухом как недостаточно чистые,неопределенные. Ниже них частоты слышатся как басовые, низкие, выше них – как высокие, блестящие. Наличие же гармонически выстроенного энергетического потенциала высоких формант в смеси с гобойным спектром, дают эффект речевых формант.
2. Инструментарийизучения формант
Основным и главным инструментом изучения и оценки формант является слуховой аппарат человека. Физиологические особенности слуха человека таковы, что максимум чувствительности восприятия звуков приходится на область 2 – 3 кГц(область частот высокой форманты).
Объективным эквивалентом тембра является спектр сложного звука,который может быть объективно зафиксирован с помощью спектрометра. При этом возможно получение двух видов графиков –спектрограмм и амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), в которых приведены громкость (в дБ) по ординате и частота(в Гц) по абсциссе. При этом согласно акустическому закону Ому любое колебание может быть представлено как сумма гармонических колебаний, таким образом,волну сложного звука можно структурировать по его гармоническим составляющим посредством быстрого преобразования Фурье (FFT), при котором она разделяется на компоненты согласно частотам гармоник.Эта методика позволяет исследовать состав колебаний произвольной формы.
При этом спектрограммы показывают уровень громкости всех гармоник конкретного звука, на них каждая гармоника этого отдельно взятого звука представлена пиком – более или менее высоким в зависимости от большего или меньшего уровня громкости гармоники в спектре звука. От спектрограмм следует отличать АЧХ инструмента в целом (responsecurve),получаемого посредством записи отклика,сделанной с помощью не менее шести микрофонов в заглушенной акустической камере с минимальной реверберацией при возбуждении струнной одежды инструмента электродинамическим вибратором через подставку с помощью иглы или механическим способом с помощью молоточка. Только на таких графиках можно понять механизмы,образования формант в составе сложного звука.
Наиболее простым и доступным инструментом изучения формант является эквалайзер (EQ)представляет собой программу, позволяющую выравнивать АХЧ звукового сигнала,корректируя спектр обертонов сложного звука по амплитуде в зависимости от их частоты.
Эквалайзер mp3-проигрывателяWinampс наиболее благоприятным расположением тумблеров:

Вложение 80691

Он открывается путемнажатия на кнопку EQ:

Вложение 80690

Эквалайзер представляет собой делитель частот по методу Фурье с получением широких частотных полос,регулируемых тумблерами. Наиболее значимы тумблеры 600, 1К и 3К. Частотам гобойного спектра соответствует 1К (он должен стоять на 0), а его соседи слева(нижняя форманта) и справа (начало верхней форманты) – на максимуме (самый нижние и самые верхние лучше не на самый максимум).
Порядок проведения анализа формантного состава звука с помощью эквалайзера (основные позиции).
1. Нормальное звучание.
2. Поднять средний тумблер –усиление гобойного спектра.

Вложение 80689

Плохие скрипки увеличат громкость значительно, очень сильно, по скольку они гнусавы. Хорошие скрипки незначительно теряют в тембре и мало обретают в силе звука, гнусавости не проявляется.
Вернуть исходную позицию.
3. Опустить верхний тумблер –вырезание верхней форманты.

Вложение 80688

Плохие скрипки немного теряют в звуке, тембр почти не меняется. Хорошие скрипки теряют блеск и звучность,возникает ощущение надетой сурдины,звук глушится и сильно портится.
Вернуть исходную позицию.
Ко всему вышеизложенному следует добавить субъективизм восприятия звука, лежащий в области, не звуковых волн, а резонансными свойствами бинауральных ритмов, на которых работают нейроны головного мозга человека, перерабатывающих частотные показатели акустических волн в резонансные показатели Альфа, Бета, Гама, Тета и Дельта ритмов, отвечающих, как за бинауральные особенности слуха человека, так же и за способность резонансного анализа поступающих звуковых волн в раковины среднего и внутреннего уха. Наличие сложного тона состоящего из широкого диапазона гармоник, порождает череду резонансных импульсов в областях головного мозга. Управление частотными показателями сложных тонов, благодаря резонансным способностям в выявленных ПУФ-кластерах инструментов, даёт возможность погружать слушателя в глубокие резонансные состояния, доказательсва чему мы слышим в волшебных звуках выдающихся кремонских инструментах, являющихся неким психо-оружием, работающем на принципе квантовых резонаторов.
3. Структура АЧХ скрипоки место формант в их спектре
Так выглядит АЧХ скрипкиА.Страдивари «JulesFalk»(1723).

Вложение 80686

Вложение 80687

1. Самые низкие частоты скрипки, имеющие уровень громкости выше 50 дБ (уровень громкости разговорной речи), располагаются выше отметки 150 Гц (Ре-диез малой октавы).Таким образом, скрипка может излучать частоты даже ниже своего диапазона, что так же указывает на квантование звука.
После этой отметки кривая показывает рост уровня громкости звука вплоть до достижения пика на уровне частоты воздушного резонанса(ЧВР).ЧВР являетсяодной низких формант, определяемойсвойствами резонатора Гельмгольцаскрипичного корпуса (система внутри-корпуснойвоздушной подушки и эфов), который отвечает за басовые частоты, придает звукам скрипки глубокий сочный насыщенный тембр. ЧВР скрипки«JulesFalk»- 258 Гц (почти До первой октавы).

Вложение 80685

2. После прохождения первого важного пика кривая делает прогиб – спад и взлёт к паре следующих пиков, которые фиксируют частоты корпусного резонанса (ЧКР). Если ЧВР –это тон воздуха, то ЧКР – это суммарный тон дерева корпуса. ЧКР представлен на АЧХ двумя близко расположенными пиками(тоны деки и дна). У скрипки «JulesFalk»они соответствуют нотам Соль-диез и Ля первой октавы. Это довольно низкие значения этих частот. Известны следующие данные этой пары для разных скрипок А.Страдивари. Например, скрипка «Schreiber»(1712) имеет частоты 448 и 513 Гц, то есть Ля первой октавы и До-диез второй октавы.Значения для некоторых скрипок А.Страдивари:
1709 – 451 и 547 Гц
1714 – 436 и 544 Гц
1715 – 457 и 551 Гц
1717 – 438 и 539 Гц
1717 – 452 и 542 Гц
Эти данные соответствуют нотам Ля-Ля-диез первой октавы и До-До-диез второй октавы. ЧКР отвечает за легкость отзывчивости инструмента.

Вложение 80684

3. Далее кривая делает довольно длинное плавное снижение по частотам гобойного ряда,нежелательным в спектре звука. И после этого поднимается к главному пику высокой форманты. В скрипке «JulesFalk»этот пик приходится на Ля-диез второй октавы.

Вложение 80683

За первым пиком открывается широкая полоса высокой форманты, уходящая в своем верхнем диапазоне в ультразвуковые частоты,придающие звуку носкость (формирование акустических куполов). Как видно из графика частоты до 10 кГц имеют уровень громкости не ниже 50 дБ. Ярко выраженная высокая форманта дает в спектре звука яркий полетный блестящий тембр. В извилистой кривой области высокой форманты имеется два важных участка.Первый на уровне частот 1300 – 1600 Гц именуется сонорным провалом. Сонорные(носовые) звуки должны быть максимально снижены для получения хорошего тембра. Второй важный сектор – это участок оперных частот, соответствующий высотам высокой певческой форманты вокала школы бельканто (2500 – 3200 Гц).

Вложение 80682

Прослеженные объективно зафиксированные закономерности могут быть прослежены в структуре звука других инструментов, например скрипки А.Страдивари «Schreiber»(1712).

Вложение 80681

(на графике– серым цветом)

Вложение 80680

Ко всему вышесказанному, можно добавить что, к сожалению не было проведено анализа по влиянию данных аномально звуковых явлений на мозг человека. Это не сложно пополнить с учётом возможностей современных энцефалографов, дабы понять реакции мозга на звук выдающихся инструментов, а так же резонансные соотношения бинауральных ритмов человека с действием фононных резонаторов ПУФ-кластеров дек старо-итальянских скрипок излучающих аномально-волшебные колебания. Данная медецинская область исследований имеет свой потенциал для новых открытий в таких отраслях медицины как - оториноларинлогия и психиатрия. .....

Великая Гармоническая Теория

Глава 3 (дополнение)

Квантованные форманты в составе скрипичного звука и причины их образования

Визитной карточкой староитальянских скрипок золотого века лютерии является вокальная природа их голосов, имитация сопрано бельканто. Сходство скрипичного звука с человеческим голосом порождает впечатление, что инструмент живой. Присутствие в скрипичном звуке высокой и низкой формант придает ему специфически певческий тембр. Даже та легкая гнусавость, которая присутствует в той или иной малой степени во всех итальянских скрипках, обусловлена формантами – особенностями речевых формант итальянского языка. В звуке итальянских скрипок слышны фонемы центральной части формантного ряда – от открытого А до закрытого О, что достигануто путём естественного квантования гармоник, образующих высокие форманты.
Помимо квантованного звука, происхождение формант тесно связано и с особенностями строения корпуса – наличием в нем двух резонаторов: твердотельного (система «подставка – душка») и воздушного (система «внутрикорпусная воздушная подушка – эфы», действующий как резонатор Гельмгольца с накачкой изнутри). Первый ответственен за присутствие в спектре звука верхней форманты, второй – нижней. При этом особенности формирования в корпусе стоячих макро-акустических волн приводит к возникновению двух относительно самостоятельных, но взаимосвязанных процессов звукообразования в скрипичном корпусе – первичного (по первому резонатору) и вторичного (по второму). При этом окончательный скрипичный звук складывается в пространстве над инструментом ввиду действия интерференции волн с учётом их квантовонного состояния, излученных с деки и выпущенных через эфы. Эфы и дека излучают различные частоты и благодаря частотам фононных резонаторов, преобразованной суммацией образуют вышеописанные эффекты.
Колеблющаяся струна распространяет свои вибрации во все стороны: в воздушное пространство над струной, под струной с отражением от грифа, деки, в очень малой степени вибрации излучаются колковым и подгрифковым отрезками струн, также производится передача вибрационной энергии верхнему порожку – довольно жесткой опоре для незначительного усиления вибраций шейкой, и подставке, что имеет ключевое значение для усиления звука и запуска процессов резонансного усиления струнных колебаний.
Важное значение в механизме образования звука с высокой формантой имеет подставка. Не случайно звук, лишенный высокой форманты, вопринимается как засурдиненный. Сурдина, надеваемая на подставку, повышает ее массу и препятствует вибрациям, резонансно усиливающим частоты высокой формантной области. Подставка ответственна за передачу высокочастотных колебаний от струн к деке и их первичное усиление. Такое резонансное усиление связано с тем, что СРЧ подставки находится в пределах верхнего формантного диапазона – 2800 – 3000 Гц (Фа# - Соль третьей октавы).
Механизм образования в звуке верхней форманты связан с макро-вибрациями деки, которая ведет себя как пластинчатая мембрана, усиливающая, как способностями ПУФ- кластеров деки, так и структурирующая квантованный звук своим сводом, основные механические коллебания которого образуются подставкой. Особенное значение имеют центральные участки деки, расположенные между эфами, подставкой, грифом и подгрифком (грифовый и подгрифковый формантные участки).
При излучении звуковых волн струнами энергия проходит через подставку от ее верха до лапок, подставка действует как рычаг раскачки деки, запускающей процесс распространения по ней бегущих акустических волн, порождая вынужденные колебания деки и их резонансное усиление осевыми модами деки, возбуждающие в свою очередь заны фононных резонаторов. Возникающие в деке стоячие волны и бегущие волны звуковой волны интерферируют, и благодаря высокачастотным колебаниям ПУФ кластеров деки, получается формантное усиление звука, излучаемого с деки, вибрации деки отбрасывают звуковые волны по нормалям поверхности деки, резонансным образом усиливая их. Часть бегущих звуковых волн переходит от свода через галтели и рамку обечаек и через душку на дно, инициируя механизм действия воздушного резонатора на внутрикорпусной стадии скрипичного звкукообразования. Для механизма действия твердотельного высокоформантного резонатора принципиально важно полированное лаковое покрытие поверхности формантных участков деки, образованного так же компонентами и элементами формирующими поверхностные ПУХ-кластеры, гладкость и жёсткость поверхности так же учитывается, необходимые для лучшего отражения и излучения звуковых волн.
Способность деки усиливать частоты в формантной зоне обусловлено, помимо рецепторов квантования, и особенностям материала и настройкой кривизны сводов согласно речевым формантам. Связь акустической фонетики с топоакустикой состоит в использовании метода выбора гласных для моделирования кривизны свода. Замечено, что определенная гласная фонетического ряда соответствует той или иной степени кривизны поверхности.
Топоакустический принцип формантности кривизны оказывает существенное воздействие на складывание итальянского тембра с выраженными формантами в их квантованном состоянии.
Формирование в звуке нижней форманты связано с частотой воздушного резонанса (ЧВР) как СРЧ внутрикорпусной воздушной подушки. Уменьшение объема воздуха внутри корпуса повышает ЧВР и жесткость воздушной подушки.
Воздушный резонатор усиливает не все частоты, а только те, которые находятся в пределах резонансной полосы действия фононных резонаторов так и пропускания (адмиттанса) эфов, фильтруя и диспрегрируя таким образом волны высоких частот, которые угасают внутри корпуса или переходят сквозь деку и используются твердотельными резонатором основанном на принципе формирования ПУФ-кластеров в ксилеме деки и помимо этого адмиттанс эфов так же тесно связан с их формой и расположением на деке, которые обусловливают их свойства демпфировать нежелательные частоты (в частности, частоты гобойного спектра) и пропускать резонансно усиленные воздушной подушкой в совокупности с диспреграторными функциями фононных резонаторов, аттрактивные частоты (результат внутрикорпусного преобразования звуковых волн), обогащенные низкой формантой. Так, замечено, что раздвижение эфов дает сдвиг адмиттанса по частотам вниз, а сближение – вверх. Верхняя граница адмиттанса эфов находится на уровне 1200 Гц (Ре третьей октавы), частоты выше этой отметки эфами практически не излучаются.
Наличие в корпусе смычкового инструмента двух макро-резонаторов помогает эффективно решить проблему формантного усиления звука как в низкой, так и в высокой формантных областях. При этом один только твердотельный поверхностный резонатор неэффективен для низких частот из-за действия процесса огибания деки длинными волнами и гашения колебаний. Равно же и воздушный резонатор неэффективен для высоких частот ввиду наличия верхней границы адмиттанса эфов. Только комбинированное и слаженное действие всех - макро и микро резонаторов порождает формантно усиленный скрипичный звук. В результате этого скрипичный корпус действует как сложный формантный квантовый усилитель различных частот – усилитель зон низкой и высокой формант и гаситель средней зоны гобойного спектра. Излученный струнами сложный звук, попадая в условия системы скрипичного корпуса, получает резонансное усиление тем или иным резонатором тех его гармоник, которые совпадают с формантными частотными полосами (полосой усиления частот твердотельным резонатором, адмиттансом эфов). Наличие таких полос, которые должны быть достаточно широкими для равномерного усиления гармоник, связано, помимо действия ПУФ-кластеров с СРЧ деки и СРЧ внутрикорпусной воздушной подушки (ЧВР). При совпадении этих СРЧ и частот гармоник излучаемого струнами звука случается эффект резонанса – возрастание амплитуды звуков струн и как результат формирование многомерного, богатейшего звука, лежащего в плоскостях от инфра до ультразвука, обогащённого квантованными гармониками, усиленными в свою очередь эффектами макро-резонаторов инструментов, пример чему мы можем видеть на в выдающихся инструментах кремонских мастеров.