1. Як виглядає звук
2. Комп'ютер? Це зайве
3. Музика, що механіка

Можливістю надрукувати звуки на папері ми зобов'язані двом чудовим співвітчизникам - геніальному радянському винахіднику Євгену Мурзіну і талановитому російському програмісту Олександру Золотова.

Скільки в музиці нот? Класичний дитячий відповідь на це питання - сім. Поступово в музичну школу, учень знайомиться з чорними клавішами і відповідає, що нот дванадцять. Подивившись індійське кіно, він звертає увагу, що кокетлива актриса співає незвичайні ноти, яких немає на фортепіано, - частки півтонів. Нарешті, злегка заглибившись в історію, молодий музикант дізнається про різноманіття музичних строїв (і що стоять за ними математичних теорій) і про те, що до цих пір не вщухають суперечки, як правильно налаштовувати піаніно.

Сучасні музиканти, а також математики і фізики добре знають, що кількість нот нескінченно і в музиці можна використовувати звуки будь-якої частоти за умови, що вони помітні на слух. Деякі інструменти, наприклад дзвін, за один удар видають на гора практично всі частоти чутного спектру. Однак переважна більшість інструментів можуть надати в розпорядження музиканта лише обмежений набір тонів і тембрів. Цей факт ще в першій половині XX століття глибоко засмучував радянського винахідника Євгена Олександровича Мурзіна.

Синтезатор АНС добре зберігся і періодично дає невеликі концерти. Побачити і послухати його можна в Музеї музичної культури імені М.І. Глінки.

Професійний шлях Мурзіна багато в чому визначила вiйна. Він розробляв обладнання для звукометричний розвідки наземної артилерії, системи наведення для винищувачів-перехоплювачів, прилади керування зенітним вогнем. Його розробки були прийняті на озброєння Радянської армії. Однак в історію Мурзін увійшов як творець першого в світі електронного синтезатора. Його дітище і сьогодні залишається наймогутнішою аналоговим музичним інструментом сучасності. Синтезатор АНС може не тільки створювати неземні музичні ландшафти, але навіть імітувати звуки природи і людську мову. Звучання машини, яка існує всього в двох примірниках, увічнено в фільмах Тарковського, а також в аудіозаписах радянських, російських і зарубіжних музикантів. Реліз збірки ANS-Sessions очікується в цьому році, що зайвий раз підтверджує: радянський суперсінтезатор не втрачає актуальності. Назвою АНС апарат зобов'язаний Олександру Миколайовичу Скрябіну. Творчість російського композитора надихало винахідника: так само, як Скрябін прагнув вийти за рамки традиційних тональностей, Мурзін хотів вийти за рамки самого музичного ладу.

Як виглядає звук

Принцип роботи синтезатора АНС найзручніше пояснити, відштовхнувшись від його сучасної цифрової копії. Комп'ютерну програму Virtual ANS написав програміст і музикант з Єкатеринбурга Олександр Золотов. Ця ідея заволоділа ним на початку 2000-х на хвилі захоплення музикою Едуарда Артем'єва, композитора фільмів Тарковського. Олександр спочатку поставив собі за мету створити універсальний мультиплатформенний інструмент, який буде корисний численним музикантам. Сьогодні Virtual ANS доступний для комп'ютерів, планшетів і смартфонів на Windows, Linux, iOS і Android.

Інтерфейс програми Virtual ANS, нехай і виглядає набагато сучасніше, по суті практично в точності імітує скляну пластину, покриту мастикою, на якій композитори писали партитури для синтезатора АНС.

Погляньте на сонограмму (вона ж спектрограмма): по горизонтальній осі на ній відкладені одиниці часу, а по вертикальній - висоти (частоти) тони. Щоб музиканту було простіше орієнтуватися на сонограмі, на осі ординат зображена фортепіанна клавіатура в десять октав. Однак насправді дозвіл графіка набагато вище. У синтезаторі АНС кожна октава ділилася на 72 частоти (а кожен тон - на 12 частот), що дозволяло створювати дивовижну мікротональную музику з небаченими потойбічними звуками.

Дозвіл сонограми в Virtual ANS практично нескінченно як по частоті, так і за часом. Завдяки цьому програмний синтезатор, по суті будучи музичним інструментом, може відтворювати звуки людського голосу, оркестрову музику, шумові ефекти - так практично будь-які звуки чутного діапазону. Причому, кажучи «відтворювати», ми точно описуємо враження від прослуховування, але трохи лукавим з точки зору технології: синтезатор не програє звуки, а відтворює їх заново з найдрібніших цеглинок - найпростіших синусоїдальних хвиль.

Якщо ви намалюєте на сонограмі горизонтальну лінію товщиною в один піксель і довжиною, скажімо, в три секундних поділу, синтезатор програє вам звук відповідної частоти протягом трьох секунд. Звук синусоїдального генератора безликий і нудний, навряд чи він може претендувати на естетичну цінність. Проте все міняється, варто намалювати лінію товстіший: в справу вступають сусідні синусоїди; взаємодіючи один з одним, вони утворюють природні гармоніки - звук стає повним і багатим.

Малюючи сонограмму, ніби художник, музикант може домагатися практично будь-яких звукових ефектів. Переривчасті горизонталі навпаки відповідних нот дадуть йому мелодію, хвилясті лінії - вібрато, висхідні або низхідні - гліссандо (плавне наростання або спадання тони), широкі напівпрозорі смуги - шуми. Фактично у сонограми є і третя вісь: яскравість точки або лінії визначає гучність звучання відповідного тону, або амплітуду синусоїди. Сама по собі спектрограмма використовується не тільки і не стільки в музиці: з її допомогою аналізують найрізноманітніші звуки, що потрібно, наприклад, для ідентифікації голосу в криміналістиці.

Потужність сонограми як аналітичного інструменту Virtual ANS демонструє повною мірою: програма може створити зображення з аудіофайлу, а потім вважати це зображення і відтворити по ньому звук. Варто повторитися, мова йде не про відтворення, а про генерування звуку заново - як якщо б хтось записав чиюсь мова на папері, а потім прочитав її з листа, намагаючись наслідувати голос автора.

Щоб «грати» на Virtual ANS, музикант малює сонограмму: завдає на неї точки, лінії і плями, використовує кисті і гумки, регулює яскравість (вона ж прозорість) окремих елементів. Гра може бути як абстрактним перформансом, так і цілком усвідомленим музичним виконанням. На Virtual ANS можна грати і в реальному часі: комп'ютер раз по раз програє сонограмму певної довжини, а музикант в цей же час додає до неї нові деталі.

Принципова схема синтезатора АНС Генератор чистих тонів аналогового синтезатора АНС складався з чотирьох оптичних дисків. Вони були абсолютно однаковими, але оберталися з різною швидкістю. Разом вони давали 576 тонів, по 72 тони на кожну з 8 октав. Для кращого розуміння схеми партитура на ній зображена прозорою. Насправді ж рухається пластина була покрита непрозорою мастикою, і композитор процарапивают на ній ділянки, вибираючи з 576 тонів ті, які були потрібні йому.

Комп'ютер? Це зайве

Спектрограма, дозвіл, синтез - самі ці поняття міцно асоціюються з цифровим століттям. Однак, як не важко це уявити, Virtual ANS - це практично точна функціональна копія синтезатора Мурзіна. Хіба що лінії на сонограмі в оригіналі не малювати пальцем на сенсорному екрані, а прошкрябувалося спеціальним різцем в шарі фарби на склі.

Синтезатор АНС - це дуже складний електромеханічний прилад, зрозуміло, повністю аналоговий. Над його конструкцією Мурзін почав працювати ще в кінці 1930-х років, однак готова машина побачила світ лише в 1958-му. Принцип звуковидобування для неї підказав кінематограф: на кіноплівці звук записується і відтворюється за допомогою світла.

Музика, що механіка

Додаток «Популярна механіка. Звук »використовує технологію PhonoPaper, розроблену творцем Virtual ANS Олександром Золотовим. PhonoPaper є тією ж сонограмму з тією лише різницею, що гучність звуку визначається не яскравістю точки, а її кольором - від білого (тиша) до чорного (максимальна гучність). Смуги-маркери зверху і знизу від сонограми допомагають смартфону визначити, де саме знаходиться інформація про звук.

Генератор чистих тонів (тих самих синусоид-цеглинок) АНС складається з чотирьох однакових дисків. На кожному диску - 144 концентричні доріжки з хвилеподібною зміною прозорості. При пропущенні світла кожна доріжка дає мерехтливий синусоїдальний світловий сигнал. Химерний візерунок доріжок Мурзін наносив на диски фотографічним способом за допомогою спеціально сконструйованого верстата. На створення одного диска йшло до 50 годин безперервної кропіткої роботи.

Диски обертаються з різною швидкістю, і всі їхні доріжки разом взяті дають 576 світлових синусоид - 8 октав по 72 ступені в кожній. Оптична система збирає світло з усіх доріжок і фокусує її на тонку щілину. Ця щілина - фізичне втілення вертикальної осі спектрограми. У нижній її частині зосереджені сигнали низької частоти, а у верхній - високі тони.

Над щілиною розташовується ряд фотоелементів, підключених до столамповому підсилювача сигналу і гучномовцях. А між щілиною і фотоелементами з регульованою швидкістю рухається скляна пластина, покрита чорною фарбою. Рух цієї пластини є не що інше, як фізичне втілення тимчасової осі спектрограми. А малюнок, який композитор видряпує на фарбі, змушуючи світло від певних доріжок проникати до фотоелементів і видавати звук, - це і є сонограмма, вона ж - записане заздалегідь музичний твір.

Щоб композиторам було зручно працювати з АНС, Мурзін виготовив спеціальну лінійку ( «кодер») із зображенням фортепіанних клавіш, а на ній - пересувну каретку з позначенням основних обертонів. Кодер встановлювався перед пластиною, допомагаючи музикантові орієнтуватися в практично нескінченному різноманітті звуків.

Одна з найважливіших особливостей АНС полягає в тому, що з ним повинен був працювати сам композитор без посередників у вигляді нотного запису, музикантів, диригента. У той же час синтезатор надавав композитору оркестровий діапазон тонів і тембрів, а сам процес роботи припускав негайну запис (читай - увічнення) твори.

Сам Мурзін говорив, що на АНС не варто виконувати твори композиторів-класиків. Апарат будувався для створення принципово нової музики. Цілком ймовірно, що навіть сам винахідник не усвідомлював усіх можливостей свого інструменту: до недавнього часу прекрасно зберігся екземпляр АНС знаходився в МГУ, де використовувався для експериментів по симуляції мови.

Відчуйте себе композитором прямо зараз. Технологія PhonoPaper дозволяє не тільки роздруковувати сонограми з програми, але і малювати їх від руки. тут малюнок , Який намалювали ми. Послухайте, як він звучить, і спробуйте підмалювати до нього нові звуки прямо на сторінці, роздрукувавши її.

Стаття «повновладним правителем звуку» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2015 ).