Condensatorul cântând: cum funcționează un theremin

Pe măsură ce farfuria aterizează și autoritățile locale strigă să obțină controlul, este posibil să auziți tonurile ciudate ale unui theremin care se plânge în coloana sonoră. Leon Theremin a inventat dispozitivul în 1928. Și-a început viața ca o curiozitate de laborator sovietică înainte de a deveni instrumentul pe care îl cunoaștem astăzi.

Inspirat de brațele ondulate ale dirijorilor de orchestră, Theremin și-a folosit tehnologia de detectare a proximității pentru a crea un instrument fără contact. De atunci, thereminul a fost un semn distinctiv al filmelor B și al muzicii experimentale, precum și un proiect DIY perfect pentru muzicienii curioși.

Bucăți din Theremin

Designul clasic de theremin este înșelător de simplu. La prima vedere, pare a fi doar o cutie de lemn cu o mână de comenzi, precum și două antene cu aspect uimitor de industrial la ambele capete.

Antena verticală controlează înălțimea instrumentului, în timp ce antena orizontală îi modifică volumul. Acestea sunt cunoscute, respectiv, ca antene de înălțime și de volum.

Deci cum funcționează?

În linii mari, cele două antene creează câmpuri electromagnetice care interacționează cu capacitatea electrică proprie a interpretului.

Fluturând mâinile în aceste câmpuri electromagnetice, interpretul poate modifica cu precizie oscilatorii variabili în circuitele de înălțime și volum ale thereminului. Acest lucru le permite să rotească melodii complexe, aparent din aer!

Sunt multe de despachetat acolo. Pentru a ne face o idee mai bună despre cum funcționează, haideți să explorăm cele două piese de bază care alcătuiesc orice sintetizator: oscilatorii și modificatorii.

Ce este un oscilator?

Când discutați despre sintetizatoare, vă puteți gândi la un oscilator ca sursă a sunetului. Pentru sintetizatoarele analogice precum thereminul, un oscilator este o componentă electrică care generează o tensiune AC. Aceasta este adesea vizualizată ca o undă sinusoidală:

Acest oscilator analogic și tensiunea sa AC sunt inima sintetizatorului nostru. Orice altceva este a modificator – adică cum trecem de la o simplă tensiune AC la un sintetizator care cântă, sună!

Legate de: Care este diferența dintre AC și DC și cum le puteți converti?

Fiecare oscilator poate produce doar un sunet la un moment dat. Sintetizatoarele timpurii, cum ar fi thereminul, foloseau o mână mică de oscilatoare, astfel încât puteau produce doar a monofonic performanţă. Aceasta înseamnă că, oricât de complex armonic sau de bizar ar fi sintetizatorul, interpreții ar putea cânta doar o notă la un moment dat!

Asta ridică întrebarea: cum trecem de la generarea unei singure tensiuni de curent alternativ la interpretarea unei scări muzicale, darămite a unei întregi compoziții?

Modificatorii fac muzica

Dacă oscilatoare a unui sintetizator sunt motorul, cel modificatorisunt orice altă parte a mașinii. Fără ele, am fi blocați fără nicio modalitate de a ne mișca sau, mai exact, de a face muzică!

După cum am menționat, prin natura lor oscilatorii analogici pot produce doar o notă fiecare la un moment dat. Dar încă putem cânta o scară muzicală cu un singur oscilator, prin simpla modificare a frecvenței sale pentru fiecare notă.

Pentru a demonstra mai bine această idee, luați în considerare o coardă de chitară:

Acest șir este oscilatorul nostru, iar degetul nostru este modificatorul. Apăsând în jos pe coardă, îi modificăm tensiunea și, ca urmare, modificăm frecvența undei sonore pe care o emite. Cu cât te muți mai sus pe gâtul chitarei, cu atât este mai mare tensiunea pe coardă și cu atât mai mare este nota care iese atunci când o ciupești.

În același mod, puteți folosi diferiți modificatori pentru a modifica înălțimea notei unice a unui oscilator. Acest lucru vă permite să redați melodii complicate, deși monofonice, pe theremin.

Modificatorii nu se limitează la modificarea frecvenței semnalului; le puteți folosi și pentru a modifica amplitudinea tensiunii AC. Pentru situația noastră, o creștere a amplitudinii produce o creștere a nivelului sunetului de ieșire și invers.

Legate de: Instrumente electrice pe care le puteți folosi pentru a vă exersa în liniște

Punerea pieselor împreună

Un theremin clasic constă din trei oscilatoare: doi pentru antena cu pas vertical și unul pentru antena cu volum orizontal.

Antena Pitch

Circuitul antenei de pitch este format dintr-un oscilator fix (unul care oscilează la o frecvență stabilită) și un oscilator variabil (unul a cărui frecvență este modificată de jucător). Oscilatorul variabil este conectat la antena cu pas vertical. Această antenă cu pas acționează ca o jumătate a unui condensator, cealaltă jumătate fiind mâna interpretului.

Fără a intra prea adânc în el, distanța dintre două jumătăți de condensator este invers proporțională cu capacitatea acestuia. Prin urmare, pe măsură ce interpretul își mută mâna mai aproape de antena de pas, capacitatea circuitului crește.

Cu oscilatorul variabil conectat pentru a modifica frecvența cu capacitatea antenei, puteți schimba înălțimea thereminului prin mișcarea mâinii înainte și înapoi a antenei!

Legate de: Controlere Midi pe care le puteți construi cu un Arduino

Sau mai bine zis, aproape.

Frecvența oscilatorului variabil este cu mult în afara intervalului de auz uman. Ca urmare, trebuie să o combinăm cu frecvența oscilatorului fix. Aceasta folosește principiul heterodinării: două sau mai multe unde simple care se unesc pentru a forma o undă rezultată mai complexă.

Pentru un theremin, unda rezultată are o frecvență bine în domeniul auzului uman, oferindu-i un interval de aproximativ cinci octave.

Antena de volum

Antena de volum funcționează aproape în același mod ca antena de înălțime, doar fără heterodinizarea a două oscilatoare. În schimb, un singur oscilator variabil este conectat la antena de volum. Variațiile acestui oscilator determină volumul thereminului.

În sfârșit, ești gata să joci! Aducerea mâinii mai aproape de antena de înălțime crește înălțimea thereminului. Aducerea mâinii mai aproape de antena de volum scade volumul acesteia. Sună simplu, dar stăpânirea thereminului este la fel de complicată ca orice alt instrument. Cel puțin, nu va trebui niciodată să vânezi un pick de chitară!

A face să cânte electricitatea

Thereminul, inventat în 1928 de Leon Theremin, prezintă o provocare unică atât jucătorului, cât și amatorului electronic.

Nu numai că ai șansa de a explora un circuit unic, dar ai și șansa de a experimenta cu unul dintre cele mai recunoscute timbre, dar cu sunet extraterestră, create vreodată.

Singurul lucru mai provocator decât înțelegerea unui theremin este ca unul să sune bine!

Ce înseamnă gradul audio și cum diferă componentele obișnuite?

Componentele difuzoarelor de calitate audio fac difuzoarele mai bune? Ce face ca aceste componente să fie de calitate audio în primul rând și chiar merită banii?

Citiți în continuare

Despre autor