Андрей Смирнов

1916: синтетический звук
и физическое моделирование

Еще в 1916 году, в серии статей «Грядущая музыкальная наука и новая эра истории музыки» в журнале «Музыкальный Современник», Арсений Авраамов сформулировал ряд идей, опередивших время на десятилетия, в буквальном смысле ставших пророческими. Причем это не просто декларации, типичные для многих революционно настроенных мыслителей того времени. Каждая идея имеет четко описанные способы реализации, а многие идеи были физически реализованы Авраамовым впоследствии.

При этом важно помнить, что не существует еще ни магнитной звукозаписи, ни звукового кино, до создания первого терменвокса пройдет еще несколько лет, электронная музыка как жанр появится только через 35 лет, уже после смерти Арсения Михайловича, а электроакустическая музыка, к которой идеи Авраамова ближе всего концептуально, появится только спустя полвека.

«…Тембр — душа музыкального звука. Творить отвлеченные гармонические схемы и затем «оркестровать» их — уже в сущности, не творчество,— на таком пути можно дойти до полного разложения музыкально - творческого процесса на цепь сочинительских экспериментов: выдумать мелодическую последовательность тонов, облечь ее, затем, в какой-либо ритм, гармонизовать полученную мелодию, наконец, приняться за раскрашивание ее, пользуясь готовою исторически - данною палитрой... В акте истинного творчества каждый звук родится уже до конца воплощенным.

… А что, если уже сегодня возможно превратить выдержанный аккорд флейтового тембра на протяжении десятка секунд (абсолютно неощутимо для слухового анализа) в мощное медное tutti , и еще через три секунды привести его столь же неощутимо к спокойному и ясному тембру clarinetto?

… А чудесные тембры гласных человеческой речи? Где они в современной инструментальной музыке? В траурном марше Берлиоза? В «Прометее» Скрябина—ограниченные скромными диапазонами голосов хора? А если мне нужен гаммообразный пассаж на тембре, «о» до четырехчертной октавы вверх включительно? И не ради каприза, но по осознанной творческой необходимости?»

Этим занимались и занимаются композиторы – спектралисты 1980-х, - скажет искушенный читатель, - а в электроакустической компьютерной музыке все это напоминает концепцию спектро-морфологии Дениса Смолли, правда середины 1990-х. И то и другое требует хорошего знания акустики и, желательно, наличия приличного компьютера.

В 1916 году у Авраамова не было компьютера. Тем не менее, будучи практиком и великолепным акустиком, он сразу предлагает вполне реальное физическое воплощение идеи средствами аддитивного синтеза, основанного на воссоздании сложного звукового колебания в результате суммирования простейших синусоидальных тонов, называемых обертонами.

«… Такой опыт легко произвести при помощи весьма несложного прибора, представляющего из себя систему камертонов, установленных на поверхности резонирующего ящика и приводимых в звучание электромагнитными токами с особыми приспособлениями для включения и выключения из цепи тех или иных из них по желанию».

Звук синтезирован. Что дальше?

«… Скажу больше: зная способ фиксации сложнейших звуковых комплексов (фонограф), подвергнув анализу строение кривой, по коей движется игла резонирующей мембраны, я могу синтетически воссоздать любой, самый фантастический тембр, придав этой кривой должные падения и амплитуду».

Всего одна фраза, затерянная в многостраничных рассуждениях об ультрахроматизме, и можно смело пересматривать общепринятые сегодня исторические приоритеты.

Давайте же расшифруем эту фразу:

- единственным способом фиксации звука в 1916 году был фонограф (так и хочется процитировать создателя «конкретной музыки» Пьера Шеффера, настаивавшего на использовании термина «фиксированный звук» вместо привычного «записанный»);

- звуковая дорожка фонографа, фактически, представляет собой объемный, выточенный в материале пластинки или воскового барабана ландшафт, повторяющий форму звуковой волны, кривой имеющей «должные падения и амплитуду»;

- эту волновую форму, зафиксированную фонографом, можно подвергнуть спектральному анализу (преобразование Фурье) разложив на простейшие составляющие – обертоны, совокупность которых называют спектром звука;

- изучив спектры различных звуковых колебаний, мы можем научиться синтезировать любые "самые фантастические тембры", искусственно суммируя нужные обертоны в необходимых пропорциях, получая тем самым звуковое колебание сложной формы;

- механически перенося эти новые волновые формы на грампластинку или восковый барабан фонографа, проигрывая их с помощью иглы с резонирующей мембраной, мы получим слышимые звуки, «самые фантастические тембры».

В компьютерной музыке мы бы назвали эту технику «Wave Table Synthesis».

Специалисты, могут возразить, что еще в середине XIX века немецкий акустик Рудольф Кёниг вырезал волновые формы на металлических обручах, озвучивая их путем непрерывного вращения в струе сжатого воздуха.

Тогда читаем дальше:

«…Гораздо сложнее становятся взаимоотношения музыки и математики, когда мы переходим в область звуковой краски, тембра. Здесь приходится учитывать не только арифметического порядка ряд обертонов, обусловливающий тот или иной тембр, но и формы движения — струны, язычка, столба воздуха. Для выражения этих величин требуется уже высшая математика. Вот для образца формула движения скрипичной струны под действием смычка:

Другими словами, Арсений Михайлович предлагает синтезировать звуки с помощью популярной в конце 1990-х техники синтеза методом физического моделирования, представляющей собой процесс синтеза звука на основе математических моделей реальных инструментов. Это последняя и самая совершенная из техник компьютерного синтеза звука, разработанная в конце 1990-х.

Андрей Смирнов, 2008