Влияние материала на звук флейты
Из тонкого серебряного листа, толстого медного листа и древесины были изготовлены три бесклапанных флейты с идентичными параметрами. При участии опытных в музыкальном отношении слушателей было проведено слепое тестирование с использованием трёх этих инструментов. Статистически значимой корреляции между оценкой слушателями и материалом корпуса выявлено не было. Игравшие флейтисты, благодаря заведомому устранению в эксперименте визуальной и тактильной составляющих, не смогли повторно идентифицировать ранее выбранный инструмент.
Влияние материала стенки корпуса флейты на качество звука в течение долгого времени было предметом спора. Несмотря на то, что научные исследования не доказали влияния структуры материала стенки корпуса на тембр, громкость и высотность звука, металлические кларнеты, например, считаются пригодными только для использования в школьных оркестрах. Флейты из серебра сегодня считаются общепринятым стандартом в академической среде, но те же игроки настаивают на использовании древесины для пикколо. Обращают внимание не только на материал, но и на толщину стенки. Многие производители стремятся сделать стенку настолько тонкой, насколько это только возможно с сохранением приемлемой прочности. При всём этом уделяется внимание ещё и плотности материала. Композитор Эдгар Варез в 1936 году написал пьесу под названием "Плотность 21,5" (Density 21.5). Эта пьеса была приурочена к первому выступлению знаменитого флейтиста Жоржа Баррера с его новоприобретённой платиновой флейтой, которую ему подарила Элизабет Спрэг Кулидж - меценатка и покровительница камерной музыки. Название пьесы является отсылкой к плотности платины - 21,09-21,45 грамм на кубический сантиметр. Таким образом, существует явное расхождение между результатами лабораторных исследований и мнением музыкантов. Стало очевидным, что характеристики звука, с точки зрения игрока, являются не единственным фактором при выборе инструмента. Во всех этих дискуссиях о материале корпуса почти всегда отсутствуют упоминания об объективных контролируемых экспериментах, направленных на определение той степени, в которой опытные слушатели могут различить инструменты, изготовленные из разных материалов. Ниже будет представлено описание двух экспериментов, в которых была предпринята попытка получить объективные результаты как для слушателей, так и для игроков.
Вернёмся к трём флейтам из серебра, меди и древесины. Внутренний диаметр у всех трёх был равен 19 мм. Серебряная трубка была изготовлена из заготовки для профессиональных серебряных флейт и имела толщину стенки 0,36 мм. Толщина стенки медной трубки составляла 1,53 мм, что делало её массивнее серебряной в 4 раза. Третью трубку изготовили из гренадила с толщиной стенки 4,1 мм и вес её был в 1,7 раза больше, чем у серебряной. Каждая трубка была в длину 327 мм. К ним прикреплялись короткие головки из делрина с расстоянием 51 мм до центра амбушюрного отверстия. Все три головки были идентичными и изготовленными с использованием конической развёртки. Амбушюрные отверстия были изготовлены из эпоксидной смолы с одного и того же воскового слепка и впоследствии внедрены в делриновые головки.
Срезы серебряной и медной трубок были утолщены при помощи коротких цилиндров для того, чтобы на ощупь их нельзя было отличить от деревянной. Акустически важные параметры имели погрешность в пределах 0,1 мм. Основной тон был равен 398 герц.
Первый эксперимент был направлен на то, чтобы понять, смогут ли слушатели провести различие в инструментах, когда на них играет один и тот же исполнитель. В прослушивании одновременно участвовало двадцать семь человек. Двадцать из них претендовали на звание профессиональных музыкантов или опытных музыкантов-любителей, а тринадцать из этих двадцати были флейтистами. Семь из двадцати семи человек имели небольшой музыкальный опыт. Испытания проводились с участием автора, игравшего на флейтах и скрытого от слушателей за экраном из металлизированного лавсана толщиной 0,75 мм, передача звука которого выходит далеко за пределы пятнадцати килогерц. Испытания проводились в акустически подготовленном помещении, которое часто использовалось для концертов камерной музыки. Всё прослушивание состояло из трёх музыкальных фраз. Слушателей попросили отмечать места переходов от одного инструмента к другому. Этот метод был выбран для того, чтобы избежать любых оценок качества звука в контексте лучше-хуже, а также предположений о том, как должна звучать флейта из того или иного материала. Всего было проведено 36 таких испытаний. В первых шести, фраза состояла только из основной ноты инструмента, а использовались серебряная и деревянная флейты. Порядок игры менялся случайным образом. Аналогичный набор из шести фраз сравнивал серебряную и медную флейты. Наблюдателям заранее сообщалось, какие пары они будут сравнивать. Третья и четвёртая шестёрки испытаний были похожи на первые две за тем исключением, что играли на октаву выше. А в двух последних шестёрках игрались поочерёдно основная нота и её октава. С целью ранжирования оценок, в результатах была учтена музыкальная квалификация слушателей. Из полученных результатов составлены две таблицы.
Из первой таблицы видно, что неквалифицированные слушатели набрали немногим больше опытных. Из всех 27 человек не нашлось ни одного, кто бы идентифицировал инструменты заметно лучше остальных. Общий средний балл ожидался в районе 12, а по итогам составил 13,1. Изучив первую таблицу, мы должны более подробно рассмотреть результаты во второй, чтобы понять, является ли это отклонение значительным. Каждый ряд - это одно испытание, буквы перед цифрами - материал, цифры - количество угадываний. Если мы суммируем столбцы, то обнаружим, что в первом 275 баллов, во втором 330, а в третьем 367. Обнаруживается большой разброс от ожидаемых 324 баллов. Поскольку каждая флейта появлялась в каждом столбце равное количество раз, мы можем заключить, что материал здесь ни при чём. Это указывает на известный факт - порядок игры важен для выбора при слепых прослушиваниях. Фредерик Сондерс отмечал, что, при сравнении скрипок Страдивари с инструментами других мастеров, наибольшее одобрение слушателей получали скрипки, шедшие вторым номером и не важно, что это были за инструменты. Применив статистический критерий ко всему набору полученных данных, мы получаем отклонение от статистической гипотезы, то есть баллы сгруппированы сильнее, чем могло бы быть по чистой случайности. Однако мы обнаруживаем, что наблюдатели проголосовали правильно только в 12,5 из 36 испытаний. Таким образом, нельзя утверждать, что на это как-то повлиял материал корпуса. Вполне вероятно, что, в дополнение к порядковому эффекту, голосованию за тот или иной вариант способствуют чисто технические изменения в игре музыканта при смене инструмента. Все опрошенные признали, что делать выбор практически во всех случаях было очень трудно.
Чтобы получить объективную оценку способности игрока различать инструменты, необходимо исключить любые визуальные и осязательные факторы, по которым можно отличить один инструмент от другого. Это было достигнуто благодаря конструкции, показанной на рисунке выше. При проведении теста музыканту разрешалось играть на флейтах в любом порядке, вращая конструкцию. Флейтиста просили выбрать инструмент, который для него казался наиболее предпочтительным. После этого конструкция раскручивалась и музыканту предлагалось вновь найти выбранный инструмент. За правильный ответ насчитывался один балл. Каждый тест состоял из пяти попыток. В первом тесте флейтист был ограничен только основной нотой, во втором тесте - октавой. Но при этом ему разрешалось атаковать. В общей сложности было проведено девять тестов с четырьмя опытными флейтистами. Результаты таковы:
Среднее значение из девяти оценок равно 0,35. Мы можем ожидать, что статистически в одном тесте из 22 будет набрано 4 и более баллов. В этом нет ничего удивительного. Флейтист, набравший в первом тесте 4 балла, в двух других даже близко не повторил этот результат. Таким образом, здесь нет ничего, кроме случайного угадывания.
Не было получено никаких доказательств, что музыканты и слушатели могут различать инструменты по материалу корпуса. Результаты экспериментов показывают, что попытки воспроизвести идентичный звук на одном и том же инструменте могут привести к более заметным изменениям, чем замена на флейту из другого материала. Один игрок совершенно верно указал, что один из трёх инструментов поначалу слегка низил в сравнении с остальными. Это обусловлено тем, что тяжёлая медная трубка медленнее нагревалась. Это и есть хороший пример того, почему при изготовлении разных инструментов предпочтение отдаётся тем или иным материалам. Помимо теплоёмкости, существует много других факторов, но качество звука не входит в их число.
Перед нами стоит действительно интересный вопрос - проблема отделения мифа от факта. Как физические ощущения от игры связаны с происходящими в инструменте процессами и что является причиной или следствием, а что - несвязанным явлением. Во-первых, должны ли мы сделать тот вывод, что различия в звуке, отмеченные поколениями мастеров, музыкантов и слушателей, являются чисто воображаемыми? Конечно, нет. Никто ведь не станет утверждать, что деревянная барочная флейта звучит так же, как металлическая флейта Бёма. Но весьма непросто проследить причины этому различию. Литература изобилует заявлениями, сделанными учёными и музыкантами, занимающими зачастую противоположные позиции. Этому есть две причины. Первая - музыкант и экспериментатор редко могут квалифицированно измерить инструмент и единственное различие, которое они в состоянии провести, заключается в материалах. Вторая - музыкант в обычных обстоятельствах не может отделить свои личные предпочтения и предубеждения от рассматриваемого инструмента. В эксперименте с тремя флейтами почти каждый игрок выказывал предпочтение тому или другому инструменту. "Деревянная флейта имеет более глубокий звук", "Серебряная флейта звучит ярче и яснее". Но с завязанными глазами все сбивались с толку и не могли идентифицировать ни один инструмент. Очевидным фактом является то, что на их суждения влияют предвзятые представления и ассоциации качества звука, связанные с другими свойствами материала. Это совершенно понятная человеческая реакция, да ещё и усиливающаяся у тех, кто привычен включать чувства в собственную деятельность и для кого инструмент становится, по сути, продолжением их тела и личности. Не следует умалять этот фактор. Особенно, когда он является одним из условий для достижения наиболее полного художественного выражения. Просто он не подходит для ответа на объективные вопросы о свойствах материалов. Если бы в описанном эксперименте каждый музыкант мог выбрать инструмент глядя на него, то процентов восемьдесят предпочли бы серебряную флейту. Такой эксперимент если бы и был для чего-то полезен, то, разве что, для изучения рынка.
John W. Coltman.
Pittsburgh, Pennsylvania.
Перевёл Марат Аксянов.