Легендарные электроклавиши. Историческое предисловие. Часть 1.

Звуки струны и мембраны, звучание воздуха и твёрдых тел известны были ещё в глубокой древности. А звук, образуемый электричеством, люди услышали относительно недавно. Существует множество мнений относительно того, какой именно инструмент имеет право называться первым в истории электронным музыкальным инструментом. Многие считают, что таковым является терменвокс, другие утверждают, что к классу электронных музыкальных инструментов можно причислить электроклавесин Жана-Батиста де Лаборда, построенный им в 1761 году. В действительности, достаточно сложно сказать, чьё изобретение являлось первым электронным инструментом в силу того, что любой инструмент, так или иначе использующий физические процессы с участием электрического тока, можно формально считать электронным. Здесь необходимо подробное рассмотрение процессов возбуждения и преобразования колебаний внутри музыкального инструмента, а также чёткое определение используемых понятий. Например, в упомянутом выше электроклавесине статическое электричество играло лишь роль "спускового крючка", а звуковые колебания возникали в результате механического воздействия на колокола.

Инструменты, в которых электроника лишь усиливает звук и придает ему различные тембры, а сами колебания возбуждаются электрическим, а точнее, электромагнитным способом, называются электрическими.

Инструменты, в которых колебания возбуждаются обычным способом, а затем усиливаются и преобразуются электроникой, называются электрифицированными.

И наконец, в инструментах третьего отряда сами колебания возникают благодаря электронным устройствам. Раньше их основу составляли радиолампы, а сейчас - полупроводниковые приборы.

Разумеется, не нужно относить к электромузыкальным такие инструменты, в которых электричество только помогает устройству, но никак не участвует в образовании звука и его тембра. Например, в современном органе электродвигатель лишь нагнетает воздух, а электромеханическая трактура только передает сигналы от клавиш к клапанам труб. Орган нисколько не потеряет в качестве звучания, если отказаться от помощи электричества и вернуться к прежнему способу нагнетания воздуха мехами и к обычной механической трактуре.

Нам предстоит столкнуться в той или иной степени с представителями всех трёх отрядов, но говорить по большей части будем о тех клавишных электроинструментах, чьё звучание со временем стало хрестоматийным в основном благодаря их активному участию в революции, произошедшей в популярной музыке во второй трети прошлого века. Речь пойдёт главным образом о клавишах рок-н-ролла и пограничных жанров: джаз-рока, фьюжн и т.д., и, разумеется, о талантливых исполнителях-клавишниках, знаменитых и подзабытых в наши дни, а также о тех, кто, вовсе не будучи виртуозом, тем не менее, наряду с общепризнанными корифеями, смог выразить завораживающие музыкальные мысли, со временем ставшими эталоном звучания своей эпохи.

Тут ещё вот какое дело. Конечно, не такой уж проблемой было подбирать видеоролики для серии постов "Легендарные электрогитары": гитаристы, они - парни видные, вместе со своими легендарными гитарами, и если уж они и не очевидные лидеры своих команд, то наверняка почти всегда на равных сражаются с фронтменами за внимание фанатов и объективов видеокамер. С клавишниками – всё не так: стоят себе где-то там, в глубине сцены, и порой на съёмке не видать не то, чтобы инструмента, но и самого музыканта. В общем, с видео - получилось так, как получилось, порой приходилось заливать ролики и со статичной заставкой. Добавки видео с участием обсуждаемых в соответствующих статьях клавиш приветствуются и принимаются с большой благодарностью.

Начнём так, как уж повелось: с длинной и занудной исторической части. Вернее сказать, с двух частей.

В середине XIX века Герман Гельмгольц (Hermann von Helmholtz, 31.08.1821 — 08.09.1894), исследуя акустические сигналы, пытался с помощью незамысловатого электромагнитного приспособления заставить колебаться (т.е. звучать) камертон. Это был, конечно, ещё не электроинструмент, но это был первый известный опыт комбинации электричества и музыкального прибора, лишь только в конце XIX века человечество узнало, что электромагнитные колебания сами способны производить звук. В числе первых "электрически контролируемых" музыкальных устройств был резонатор Гельмгольца, изобретенный в 1863 году. Резонатор представлял собой полый шар с узким отверстием и служил для анализа акустических сигналов. При создании низкочастотных звуковых колонок идея резонатора используется для усиления низких частот, или, наоборот - для подавления нежелательных частот в помещениях.

                                                                  После начатого Гельмгольцем исследования звука многие ученые принялись создавать первые электроакустические и электрические инструменты, используя различные походы. Примерно в одно время с опытами Гельмгольца, а точнее, в 1852 году, была сделана попытка электрифицировать фортепиано, чтобы заставить его струны звучать, не затухая. Суть замысла показана на рисунке.

Принципиальная схема первых электрических пианино. Когда музыкант нажимает клавишу одновременно с ударом молоточка, о струну замыкается контакт клавиши. Струна, колеблясь, отклоняется влево и прикасается к контакту струны. Ток идет на электромагнит, и он притягивает струну. Но контакт при этом размыкается, и электромагнит перестает действовать. Струна снова отклоняется влево, замыкает контакт, и цикл повторяется. Так струна звучит, не затухая, пока нажата клавиша.

МУЗЫКАЛЬНЫЙ ТЕЛЕГРАФ 

Один из методов создания музыкального звука предложил американский изобретатель Илайша Грей (Elisha Gray, 02.08.1835 – 21.01.1901) в 1876 году. Грей вошел в историю не только как человек, подавший заявку на изобретение телефона часом-двумя позже Александра Белла (это вообще была довольно тёмная история на грани детектива), но и как создатель первого электрического музыкального инструмента. Это произошло случайно: инженер обнаружил, что может контролировать звук, исходящий от вибрирующего электромагнитного круга — простейшего осциллятора. Поработав над открытием, он представил миру "музыкальный телеграф", в основе работы которого лежали вибрации стальных прутьев. Модуляция полем электромагнитов позволяла посылать сигнал через телефонную линию. Позже Грей собрал громкоговоритель, состоящий из вибрирующей в магнитном поле диафрагмы. Осциллятор теперь можно было слышать. "Музыкальный телеграф" мог воспроизводить две октавы, позже модель была снабжена колесом для контроля тонов.

В 1877 году Томас Эдисон (Thomas Alva Edison, 11.02.1847 – 18.10.1931) изобретает фонограф – первое устройство для записи звука. В качестве носителя Эдисон использует железный цилиндр, покрытый слоем парафина. Роль звукоснимателя играет металлическая игла, передающая свои колебания усилительному рупору. Одновременно с Эдисоном аналогичный способ записи звука предлагает Эмиль Берлинер. Однако его аппарат способен работать как с цилиндрическими валиками Эдисона, так и с круглыми пластинами. Эти изобретения показали принципиальную возможность сохранения и воспроизведения музыкальных звуков и послужили базой для развития звукозаписи.

ПОЮЩАЯ ДУГА

Если рассматривать эволюцию электромеханических и электронных музыкальных инструментов, то с точки зрения истинно электронной генерации колебаний первым электронным музыкальным инструментом следует считать "Поющую дугу" (Singing Arc). Уже упомянутый Эдисон является также изобретателем первой в мире лампы накаливания. А до его изобретения обычно использовались лампы на дуговом разряде. Такая лампа представляет собой два графитовых электрода; при возникновении между ними напряжения появляется дуговой разряд, излучающий свет. Подобные источники освещения имели массу недостатков, но главным из них был постоянный шум при работе. В 1899 году Уильям Даддл (William Du Bois Duddell, 01.07.1872 – 04.11.1917) начинает искать способ избавиться от шума. Во время своих экспериментов он замечает, что звук лампы меняется при изменении напряжения между электродами. Для зажигания коронного разряда (дуги) Даддл использовал шунтирующую схему, питавшуюся от источника постоянного тока, посредством которой создавался переменный ток. В зависимости от относительных значений ёмкости и индуктивности менялся тембр звучания дуги, а на его громкость влияло значение активного сопротивления. В получившемся инструменте тон издаваемого звука напрямую зависел от частоты электромагнитных колебаний в контуре, т.е. природа колебаний носила истинно электронный характер. Для наглядного и удобного управления изобретатель применял фортепианную клавиатуру. Таким образом, впервые был создан электронный музыкальный клавишный инструмент, "поющая дуга", не требующий дополнительных усилителей звука, в отличие от электрогармоники Грея.  

В 1899 году в Лондонском обществе электроинженеров Уильям Даддл провел демонстрацию "поющей дуги", во время которой дуговые лампы, находившиеся в других помещениях, тоже "запели" "Rule, Britannia!

" Это вызвало удивление и слухи о том, что спонсором представления являлась городская служба электросетей. В действительности, это явление объясняется "проседанием" (падением напряжения под нагрузкой) общего для всех ламп источника питания. Данный, случайно возникший, широковещательный эффект является весьма интересным, поскольку для его реализации не потребовалось каких бы то ни было передатчиков, усилителей и громкоговорителей. Формально упомянутую демонстрацию можно считать первой (и, кажется, единственной) трансляцией электронной музыки по электрическим сетям общего назначения. Сам Уильям Даддл рассматривал своё изобретение как шуточное, совершенно не искал получения посредством него материальной выгоды и даже не запатентовал "поющую дугу". К сожалению, как музыкальный инструмент "поющая дуга" распространения не получила, так как была очень тяжела и перемещалась с трудом, что делало крайне затруднительной организацию концертов с её использованием. Немногим позднее Даддл обнаружил, что при помощи подсоединения к поющей дуге антенны возможно проведение радиотрансляций исполняемых композиций. В настоящее время наследниками "поющей дуги" Уильяма Даддла являются высокочастотные плазменные громкоговорители Hi-End класса. В них используется тот же принцип управления режимом горения разряда с целью создания акустических колебаний окружающего воздуха. Благодаря малой массе драйвера (собственно плазмы) линейная характеристика громкоговорителя сохраняется в пределах 50Гц – 250kГц, что является просто выдающимся показателем. Несмотря на то, что сама поющая дуга не получила распространения, идеи, лежащие в её основе, десятью годами позже были использованы Таддеусом Кэхиллом. Вот так, казалось бы, шуточный музыкальный инструмент, внёс неоспоримый вклад в развитие электронных музыкальных инструментов, акустических систем и радиовещания.

ТЕЛАРМОНИУМ

В 1897 году 30-летний инженер из Айовы по имени Таддеус Кэхилл (Thaddeus Cahill, 18.06.1867 – 12.04.1934) получил патент за номером 580 035 на "Принцип и устройство для произведения и распространения музыки с помощью электричества". С момента выдачи патентного свидетельства прошло ещё девять лет, прежде чем законченная версия описанного устройства увидела свет. Вернее, наоборот: свет увидел и услышал его. Агрегат этот получил название "Динамофон", или "Телармониум" (Telharmonium).

Это была поразительная по своим размерам машина: аппарат весил около 200 тонн, имел в длину порядка 20 метров, и стоил целое состояние. Огромный комплекс включал в себя 145 генераторов переменного тока, роторы которых вращались с разной скоростью. Ротор каждой машины состоял из нескольких блоков в форме утолщённых дисков с разным количеством выступов. Частота генерируемого при этом тока была пропорциональна угловой скорости вращения ротора и числу выступов на диске. Каждый из генераторов создавал звук определенной частоты. Шум, создаваемый множеством генераторов и приводящими их в действие электромоторами, был настолько сильным, что пришлось установить всё это сооружение в подвале большого здания на массивных бетонных фундаментах. Работая, электромузыкальная машина невероятно шумела, поэтому музыкант, чтобы не оглохнуть, сидел в другом помещении, где у него было три органных клавиатуры, причём клавиатуры были динамическими, т.е. отвечали на силу нажатия.

 Однако вес и шум - не главные курьезы первого электроинструмента. В то время не было ни радиоламп, ни вообще никакой электроники. Не было и динамиков-громкоговорителей. Как же преобразовать колебания, вырабатываемые генераторами, в звуки и донести их до слушателей? Сперва звук выводился через исполинских размеров трубы вроде граммофонных, а впоследствии сигнал поступал прямо в телефонную сеть. Любой абонент Чикаго, сняв трубку своего телефона и подсоединившись к машине Кэхилла, мог услышать музыку. Сила нажатия на клавишу преобразовывалась через сложную систему электромеханического преобразования (с помощью двух катушек индуктивности) в пропорциональное изменение напряжения выходного сигнала, который затем через трансформатор подавался по телефонным линиям на телефоны. Инструмент работал по принципу аддитивного синтеза, когда для создания музыкального тона использовалось сложение нескольких простых тонов с гармоническим отношением частот. Опытный образец "Телармониума" с 35 вращающимися цилиндрами был изготовлен в 1900 году. После "коммерческого дебюта" "Телармониума" в Массачусетсе пресса отмечала "полноту, округлость и чистоту звучания", некоторые репортёры заявили, что Кахилл "предвосхищает развитие музыкальной индустрии". Публичные демонстрации инструмента в 1904 году позволили собрать деньги, на которые Кэхиллу удалось построить еще один инструмент в 1906 году. Двухсоттонный "Телармониум" разобрали, погрузили в тридцать (!) железнодорожных вагонов, и повезли из Массачусетса за славой в Нью-Йорк, где для этого инструмента построили целый "Телармонический зал". Первый концерт прошёл с бешеным успехом, несмотря на провальное качество звучания. Виной тому было низкое качество электрических кабелей, да и, по некоторым сведениям, частые ошибки исполнителей.

Оказалось, что "Телармониум" был способен даже имитировать некоторые акустические инструменты, вроде флейт и барабанов, что тоже способствовало восторженному приёму изобретения Кэхилла.

 В 1911 году Кэхилл построил свой третий (и последний, как оказалось) "Телармониум". Он был ещё больше и ещё дороже двух своих предшественников, поскольку эта модель была технически более совершенной, в ней использовались динамо-машины, механизм регулирования скорости которых обеспечивал более точное интонирование. С точки зрения исполнителя эта модель также была удобнее: интерфейс состоял из трех ручных клавиатур и одной ножной, набора педалей для изменения громкости, выключателей и регуляторов громкости для отдельных гармоник. Управлять инструментом должны были два человека — исполнитель и ассистент. 

К тому времени за амбициозным Кэхиллом уже стояла New England Electric Music Company, вместе с ней изобретатель собирался развернуть бурную коммерческую деятельность: предполагалось, что через телефонные линии музыку "Телармониума" можно будет слушать в каждой гостинице и даже в собственных домах. Увы, вскоре выяснилось, что мощность "Телармониума" оказалась слишком велика для тогдашних телефонных линий, а кроме того, во время его работы по всей сети шли помехи. Существует легенда, по которой один бизнесмен, разъярённый тем, что "Телармониум" мешает ему делать деньги, вломился в здание, где находился агрегат, и разнёс его вдребезги. Но это, судя по всему, не более чем слухи. 

В любом случае, предприятие провалилось. Необычная клавиатура инструмента требовала привычки, кроме того, исполнители говорили, что, несмотря на всё разнообразие тембров, у "Телармониума" была масса совершенно посторонних призвуков, которые постепенно начинали действовать на нервы, причём совершенно невыносимым образом. Опять же, телефонные компании были в бешенстве от перебоев, которые вызывал агрегат.

Ну и, наконец, по некоторым сведениям, люди, которые должны были привлекать новых инвесторов, благополучно скрылись со всеми деньгами.

 "Телармониум" умолк навсегда в 1916 году. Спустя восемнадцать лет его изобретатель умер в нищете и одиночестве, и, к сожалению, ни одной записи звучания "Телармониума" так никогда и не было сделано. Зато сохранились основные принципы, придуманные Кэхиллом, а его инструмент можно считать первым предшественником современных синтезаторов.

(Продолжение следует: история жизни нашего выдающегося соотечественника, в которую порой просто невозможно поверить, и про изобретённый им поразительный музыкальный инструмент, совершенно не клавишный, но, тем не менее, оказавший существенное значение на развитие синтеза звука.)

Источники первой части:

 С. Газарян. В мире музыкальных инструментов, 1989

Joel Chadabe. Electric Sound: The Past and Promise of Electronic Music, New Jersey: Prentice Hall, 1997

Б. Сибиркин. Поющая плазма, 2007

Ю. Ильин. Музыка и электричество, 2002