Śpiewający kondensator: jak działa Theremin

Gdy spodek ląduje, a lokalne władze domagają się przejęcia kontroli, prawdopodobnie usłyszysz upiorne dźwięki theremina w ścieżce dźwiękowej. Leon Theremin wynalazł urządzenie w 1928 roku. Rozpoczął swoje życie jako sowiecka ciekawostka laboratoryjna, zanim rozwinął się w instrument, który znamy dzisiaj.

Zainspirowany machaniem ramion dyrygentów orkiestry, Theremin wykorzystał swoją technologię wykrywania zbliżenia do stworzenia instrumentu zbliżeniowego. Od tego czasu theremin stał się znakiem rozpoznawczym filmów klasy B i muzyki eksperymentalnej, a także doskonałym projektem DIY dla ciekawskich muzyków.

Kawałki Theremin

Klasyczny projekt theremina jest zwodniczo prosty. Na pierwszy rzut oka wygląda to tylko na drewniane pudełko z garścią elementów sterujących, a także dwiema uderzająco industrialnymi antenami na obu końcach.

Antena pionowa kontroluje nachylenie instrumentu, podczas gdy antena pozioma modyfikuje jego głośność. Są one znane odpowiednio jako anteny wysokości i głośności.

Więc jak to działa?

Szerokimi pociągnięciami dwie anteny wytwarzają pola elektromagnetyczne, które oddziałują z własną pojemnością elektryczną wykonawcy.

Machając rękami w tych polach elektromagnetycznych, wykonawca może dokładnie modyfikować zmienne oscylatory w obwodach wysokości i głośności theremina. To pozwala im kręcić złożone melodie, pozornie znikąd!

Jest tam co rozpakować. Aby lepiej zrozumieć, jak to działa, przyjrzyjmy się dwóm podstawowym elementom, które składają się na dowolny syntezator: oscylatory i modyfikatory.

Co to jest oscylator?

Mówiąc o syntezatorach, można pomyśleć o oscylatorze jako o źródle dźwięku. W przypadku syntezatorów analogowych, takich jak theremin, oscylator jest elementem elektrycznym, który generuje napięcie przemienne. Jest to często wizualizowane jako fala sinusoidalna:

Ten oscylator analogowy i jego napięcie AC są sercem naszego syntezatora. Wszystko inne jest modyfikator – czyli jak przechodzimy od prostego napięcia AC do śpiewającego, brzmiącego syntezatora!

Związane z: Jaka jest różnica między AC a DC i jak je przekonwertować?

Każdy oscylator może generować tylko jeden dźwięk na raz. Wczesne syntezatory, takie jak theremin, wykorzystywały niewielką garść oscylatorów, więc mogły wytwarzać tylko monofoniczny wydajność. Oznacza to, że bez względu na to, jak skomplikowany lub dziwaczny harmonicznie syntezator, wykonawcy mogli grać tylko jedną nutę na raz!

Rodzi to pytanie: jak przejść od generowania pojedynczego napięcia prądu przemiennego do wykonania skali muzycznej, nie mówiąc już o całej kompozycji?

Modyfikatory tworzą muzykę

Jeśli oscylatory syntezatora to silnik, modyfikatorysą każdą inną częścią samochodu. Bez nich utknęlibyśmy bez możliwości poruszania się, a dokładniej tworzenia muzyki!

Jak wspomniano, oscylatory analogowe ze swej natury mogą generować tylko jedną nutę w danym momencie. Ale nadal możemy grać skalę muzyczną za pomocą jednego oscylatora, po prostu zmieniając jego częstotliwość dla każdej nuty.

Aby lepiej zademonstrować ten pomysł, rozważ strunę gitarową:

Ta struna jest naszym oscylatorem, a nasz palec jest modyfikatorem. Naciskając na strunę, zmieniamy jej napięcie, a w rezultacie częstotliwość emitowanej przez nią fali dźwiękowej. Im wyżej poruszasz się w górę gryfu gitary, tym wyższe jest napięcie struny i tym wyższy dźwięk wydobywa się, gdy go szarpiesz.

W ten sam sposób możesz użyć różnych modyfikatorów, aby zmienić wysokość pojedynczej nuty oscylatora. Pozwala to na odtwarzanie skomplikowanych, choć monofonicznych melodii na thereminie.

Modyfikatory nie ograniczają się do zmiany częstotliwości sygnału; możesz ich również użyć do modyfikacji amplitudanapięcia AC. W naszej sytuacji wzrost amplitudy powoduje wzrost poziomu dźwięku wyjściowego i odwrotnie.

Związane z: Instrumenty elektryczne, których możesz używać do cichej praktyki

Składanie elementów razem

Klasyczny theremin składa się z trzech oscylatorów: dwóch dla anteny pionowej i jednego dla anteny poziomej.

Antena skokowa

Obwód anteny pitch składa się ze stałego oscylatora (który oscyluje z ustaloną częstotliwością) i zmiennego oscylatora (którego częstotliwość jest modyfikowana przez gracza). Zmienny oscylator jest podłączony do anteny o skoku pionowym. Ta antena o skoku działa jak połowa kondensatora, a druga połowa to ręka wykonawcy.

Nie zagłębiając się w nią zbyt głęboko, odległość między dwiema połówkami kondensatora jest odwrotnie proporcjonalna do jego pojemności. Dlatego też, gdy wykonawca zbliża rękę do anteny skoku, pojemność obwodu wzrasta.

Dzięki zmiennemu oscylatorowi podłączonemu do zmiany częstotliwości wraz z pojemnością anteny, możesz zmieniać wysokość Theremina, przesuwając ręką w tę iz powrotem anteny pitch!

Związane z: Kontrolery Midi, które możesz zbudować za pomocą Arduino

A raczej prawie.

Częstotliwość zmiennego oscylatora jest znacznie poza zakresem ludzkiego słuchu. W rezultacie musimy połączyć to z częstotliwością stałego oscylatora. Wykorzystuje to zasadę heterodynowania: dwie lub więcej prostych fal schodzących się razem, tworząc bardziej złożoną falę wynikową.

W przypadku thereminy powstała fala ma częstotliwość dobrze mieszczącą się w zakresie ludzkiego słuchu, co daje około pięciu oktaw.

Antena głośności

Antena głośności działa w podobny sposób jak antena pitch, tylko bez heterodynowania dwóch oscylatorów. Zamiast tego pojedynczy oscylator zmienny jest podłączony do anteny głośności. Wariacje tego oscylatora określają objętość thereminu.

Wreszcie jesteś gotowy do gry! Zbliżając rękę do anteny nachylenia, podnosisz wysokość theremina. Zbliżenie dłoni do anteny głośności zmniejsza jej głośność. Brzmi prosto, ale opanowanie theremina jest tak samo skomplikowane, jak każdego innego instrumentu. Przynajmniej nigdy nie będziesz musiał szukać kostki do gitary!

Śpiewanie energii elektrycznej

Theremin, wynaleziony w 1928 roku przez Leona Theremina, stanowi wyjątkowe wyzwanie zarówno dla gracza, jak i elektronicznego hobbysty.

Nie tylko masz szansę zbadać wyjątkowo wyjątkowy obwód, ale także masz okazję poeksperymentować z jednym z najbardziej rozpoznawalnych, ale obco brzmiących barw, jakie kiedykolwiek stworzono.

Jedyną rzeczą trudniejszą niż zrozumienie theremina jest sprawienie, by jeden brzmiał dobrze!

Co oznacza klasa dźwięku i czym różnią się zwykłe komponenty?

Czy komponenty głośnikowe klasy audio sprawiają, że głośniki są lepsze? Co sprawia, że ​​te komponenty są przede wszystkim jakościowe i czy są w ogóle warte swojej ceny?

Czytaj dalej

O autorze