Что такое музыкальный орган. Как это сделано, как это работает, как это устроено
Как устроен орган.
Главный принцип работы органа, отличающий его от большинства духовых инструментов: одна труба — одна нота. Древним предком органа можно считать флейту Пана. Этот инструмент, существовавший с незапамятных времен в разных уголках мира, представляет собой несколько связанных вместе полых тростинок разной длины. Если подуть под углом в устье самой короткой — раздастся тонкий высокий звук. Более длинные тростинки звучат ниже.
На схеме представлена упрощенная схема органа с механической трактурой. Фотографии, показывающие отдельные узлы и устройства инструмента, сделаны внутри органа Большого зала Московской государственной консерватории. На схеме не показан магазинный мех, поддерживающий постоянное давление в виндладе, и рычаги Баркера (они есть на снимках). Также отсутствует педаль (ножная клавиатура)
В отличие от обычной флейты менять высоту звучания отдельной трубки нельзя, поэтому флейта Пана может сыграть ровно столько нот, сколько в ней тростинок. Чтобы заставить инструмент издавать очень низкие звуки, нужно включить в его состав трубки большой длины и большого диаметра. Можно сделать много флейт Пана с трубками из разных материалов и разного диаметра, и тогда они будут выдувать одни и те же ноты с разными тембрами. Но играть на всех этих инструментах одновременно не получится — их нельзя удержать в руках, да и дыхания на гигантские «тростинки» не хватит. А вот если поставить все наши флейты вертикально, снабдить каждую отдельную трубку клапаном для впуска воздуха, придумать механизм, который дал бы нам возможность управлять всеми клапанами с клавиатуры и, наконец, создать конструкцию для нагнетания воздуха с его последующим распределением, у нас как раз и получится орган.
Трубы в органах делают из двух материалов: дерева и металла. Деревянные трубы, применяющиеся для извлечения басовых звуков, имеют квадратное сечение. Металлические трубы обычно меньшего размера, они цилиндрические или конические по форме и изготавливаются, как правило, из сплава олова и свинца. Если олова больше — труба звонче, если больше свинца, извлекаемый звук более глухой, «ватный».
Сплав олова и свинца очень мягкий — вот почему органные трубы легко поддаются деформации. Если большую металлическую трубу положить на бок, через некоторое время она под собственной тяжестью приобретет овальное сечение, что неизбежно скажется на ее способности извлекать звук.
«Регистр» — одно из ключевых понятий в конструкции органа. Это ряд органных труб определенного диаметра, образующих хроматический звукоряд соответственно клавишам своей клавиатуры или ее части.
В зависимости от мензуры входящих в их состав труб (мензура — соотношение важнейших для характера и качества звучания параметров трубы) регистры дают звук с различной тембровой окраской. Увлекшись сравнениями с флейтой Пана, я чуть не упустил одну тонкость: дело в том, что далеко не все трубы органа (подобно тростинкам старинной флейты) являются аэрофонами. Аэрофон — это духовой инструмент, в котором звучание образуется в результате колебаний столба воздуха. К таким относятся флейта, труба, туба, валторна. А вот саксофон, гобой, губная гармошка состоят в группе идиофонов, то есть «самозвучащих». Здесь колеблется не воздух, а обтекаемый потоком воздуха язычок. Давление воздуха и сила упругости, противодействуя, заставляют язычок дрожать и распространять звуковые волны, которые усиливаются раструбом инструмента как резонатором.
В органе большинство труб — аэрофоны. Их называют лабиальными, или свистковыми. Идиофонные трубы составляют особую группу регистров и носят наименование язычковых.
Но как же музыканту удается заставить все эти тысячи труб — деревянных и металлических, свистковых и язычковых, открытых и закрытых — десятки или сотни регистров… звучать в нужное время? Чтобы это понять, спустимся на время с верхнего яруса органа и подойдем к кафедре, или пульту органиста. Непосвященного при виде этого устройства охватывает трепет как перед приборной доской современного авиалайнера. Несколько ручных клавиатур — мануалов (их может быть пять и даже семь!), одна ножная плюс еще какие-то таинственные педали. Еще есть множество вытяжных рычагов с надписями на рукоятках. Зачем все это?
Разумеется, у органиста всего две руки и играть одновременно на всех мануалах (в органе Большого зала их три, что тоже немало) он не сможет. Несколько ручных клавиатур нужны для того, чтобы механически и функционально разделить группы регистров, подобно тому как в компьютере один физический хард-драйв делится на несколько виртуальных. Так, например, первый мануал органа Большого зала управляет трубами группы (немецкий термин — Werk) регистров под названием Grand Orgue. В нее входит 14 регистров. Второй мануал (Positif Expressif) отвечает также за 14 регистров. Третья клавиатура — Recit expressif — 12 регистров. И наконец, 32-клавишная ножная клавиатура, или «педаль», работает с десятью басовыми регистрами.
Рассуждая с точки зрения профана, даже 14 регистров на одну клавиатуру — это как-то многовато. Ведь, нажав одну клавишу, органист способен заставить зазвучать сразу 14 труб в разных регистрах (а реально больше из-за регистров типа mixtura). А если нужно исполнить ноту всего лишь в одном регистре или в нескольких избранных? Для этой цели собственно и применяются вытяжные рычаги, расположенные справа и слева от мануалов. Вытянув рычаг с написанным на рукоятке названием регистра, музыкант открывает своего рода заслонку, открывающую доступ воздуха к трубам определенного регистра.
Итак, чтобы сыграть нужную ноту в нужном регистре, надо выбрать управляющий этим регистром мануал или педальную клавиатуру, вытащить соответствующий данному регистру рычаг и нажать на нужную клавишу.
В органе нагнетаемый воздух попадает в так называемые магазинные мехи, каждый из которых связан с одной из 12 виндлад. Виндлада — это имеющий вид деревянного короба резервуар для сжатого воздуха, на котором, собственно, и установлены ряды труб. На одной виндладе обычно помещается несколько регистров. Большие трубы, которым не хватает места на виндладе, установлены в стороне, и с виндладой их связывает воздухопровод в виде металлической трубки.
Благодарим руководство Московской государственной консерватории и Наталью Владимировну Малину за помощь в подготовке этой статьи.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№1, Январь 2009).
33 тысячи труб: как устроен орган (8 фото)
Это единственный музыкальный инструмент, внутрь которого можно зайти.
Органу больше ста лет. Он стоит в Большом зале Московской консерватории, том самом знаменитом зале, со стен которого на вас смотрят портреты Баха, Чайковского, Моцарта, Бетховена… Однако все, что открыто глазу зрителя, — это повернутый к залу тыльной стороной пульт органиста и немного вычурный деревянный «проспект» с вертикальными металлическими трубами. Наблюдая фасад органа, человек непосвященный так и не поймет, как и почему играет этот уникальный инструмент. Чтобы раскрыть его секреты, придется подойти к вопросу с другой стороны. В буквальном смысле.
Орган в Большом зале Московской консерватории
Стать моим экскурсоводом любезно согласилась Наталья Владимировна Малина — хранитель органа, преподаватель, музыкант и органный мастер. «В органе можно передвигаться только лицом вперед», — строго объясняет мне она. К мистике и суевериям это требование не имеет ни малейшего отношения: просто, двигаясь назад или вбок, неопытный человек может наступить на одну из органных труб или задеть ее. А труб этих тысячи.
Главный принцип работы органа, отличающий его от большинства духовых инструментов: одна труба — одна нота. Древним предком органа можно считать флейту Пана. Этот инструмент, существовавший с незапамятных времен в разных уголках мира, представляет собой несколько связанных вместе полых тростинок разной длины. Если подуть под углом в устье самой короткой — раздастся тонкий высокий звук. Более длинные тростинки звучат ниже.
В отличие от обычной флейты менять высоту звучания отдельной трубки нельзя, поэтому флейта Пана может сыграть ровно столько нот, сколько в ней тростинок. Чтобы заставить инструмент издавать очень низкие звуки, нужно включить в его состав трубки большой длины и большого диаметра. Можно сделать много флейт Пана с трубками из разных материалов и разного диаметра, и тогда они будут выдувать одни и те же ноты с разными тембрами. Но играть на всех этих инструментах одновременно не получится — их нельзя удержать в руках, да и дыхания на гигантские «тростинки» не хватит. А вот если поставить все наши флейты вертикально, снабдить каждую отдельную трубку клапаном для впуска воздуха, придумать механизм, который дал бы нам возможность управлять всеми клапанами с клавиатуры и, наконец, создать конструкцию для нагнетания воздуха с его последующим распределением, у нас как раз и получится орган.
На старинном корабле
Трубы в органах делают из двух материалов: дерева и металла. Деревянные трубы, применяющиеся для извлечения басовых звуков, имеют квадратное сечение. Металлические трубы обычно меньшего размера, они цилиндрические или конические по форме и изготавливаются, как правило, из сплава олова и свинца. Если олова больше — труба звонче, если больше свинца, извлекаемый звук более глухой, «ватный».
Сплав олова и свинца очень мягкий — вот почему органные трубы легко поддаются деформации. Если большую металлическую трубу положить на бок, через некоторое время она под собственной тяжестью приобретет овальное сечение, что неизбежно скажется на ее способности извлекать звук. Передвигаясь внутри органа Большого зала Московской консерватории, я стараюсь касаться только деревянных частей. Если наступить на трубу или неловко схватиться за нее, у органного мастера появятся новые хлопоты: трубу придется «лечить» — выправлять, а то и запаивать.
Орган, внутри которого я нахожусь, — далеко не самый большой в мире и даже в России. По размерам и количеству труб он уступает органам Московского дома музыки, Кафедрального собора в Калининграде и Концертного зала им. Чайковского. Главные рекордсмены находятся за океаном: например, инструмент, установленный в Зале съездов города Атлантик-Сити (США), насчитывает более 33 000 труб. В органе Большого зала консерватории труб в десять раз меньше, «всего» 3136, но и это значительное количество невозможно разместить компактно на одной плоскости. Орган внутри — это несколько ярусов, на которых рядами установлены трубы. Для доступа органного мастера к трубам на каждом ярусе сделан узкий проход в виде дощатого помоста. Ярусы соединены между собой лестницами, в которых роль ступенек выполняют обычные перекладины. Внутри органа тесно, а передвижение между ярусами требует известной ловкости.
«Мой опыт говорит о том, — рассказывает Наталья Владимировна Малина, — что органному мастеру лучше всего быть худощавого сложения и иметь небольшой вес. Человеку с иными габаритами здесь сложно работать, не нанеся ущерба инструменту. Недавно электрик — грузный мужчина — менял лампочку над органом, оступился и выломал пару дощечек из дощатой кровли. Обошлось без жертв и увечий, но выпавшие дощечки повредили 30 органных труб».
Мысленно прикидывая, что в моем теле легко поместилась бы пара органных мастеров идеальных пропорций, я с опаской поглядываю на хлипкие с виду лестницы, ведущие на верхние ярусы. «Не беспокойтесь, — успокаивает меня Наталья Владимировна, — идите только вперед и повторяйте движения за мной. Конструкция крепкая, она вас выдержит».
Свистковые и язычковые
Мы поднимаемся на верхний ярус органа, откуда открывается недоступный простому посетителю консерватории вид на Большой зал с верхней точки. На сцене внизу, где только что окончилась репетиция струнного ансамбля, ходят маленькие человечки со скрипками и альтами. Наталья Владимировна показывает мне вблизи трубы испанских регистров. В отличие от прочих труб, они расположены не вертикально, а горизонтально. Образуя своего рода козырек над органом, они трубят прямо в зал. Создатель органа Большого зала Аристид Кавайе-Коль происходил из франко-испанского рода органных мастеров. Отсюда и пиренейские традиции в инструменте на Большой Никитской улице в Москве.
Кстати, об испанских регистрах и регистрах вообще. «Регистр» — одно из ключевых понятий в конструкции органа. Это ряд органных труб определенного диаметра, образующих хроматический звукоряд соответственно клавишам своей клавиатуры или ее части.
В зависимости от мензуры входящих в их состав труб (мензура — соотношение важнейших для характера и качества звучания параметров трубы) регистры дают звук с различной тембровой окраской. Увлекшись сравнениями с флейтой Пана, я чуть не упустил одну тонкость: дело в том, что далеко не все трубы органа (подобно тростинкам старинной флейты) являются аэрофонами. Аэрофон — это духовой инструмент, в котором звучание образуется в результате колебаний столба воздуха. К таким относятся флейта, труба, туба, валторна. А вот саксофон, гобой, губная гармошка состоят в группе идиофонов, то есть «самозвучащих». Здесь колеблется не воздух, а обтекаемый потоком воздуха язычок. Давление воздуха и сила упругости, противодействуя, заставляют язычок дрожать и распространять звуковые волны, которые усиливаются раструбом инструмента как резонатором.
В органе большинство труб — аэрофоны. Их называют лабиальными, или свистковыми. Идиофонные трубы составляют особую группу регистров и носят наименование язычковых.
Сколько рук у органиста?
Но как же музыканту удается заставить все эти тысячи труб — деревянных и металлических, свистковых и язычковых, открытых и закрытых — десятки или сотни регистров… звучать в нужное время? Чтобы это понять, спустимся на время с верхнего яруса органа и подойдем к кафедре, или пульту органиста. Непосвященного при виде этого устройства охватывает трепет как перед приборной доской современного авиалайнера. Несколько ручных клавиатур — мануалов (их может быть пять и даже семь!), одна ножная плюс еще какие-то таинственные педали. Еще есть множество вытяжных рычагов с надписями на рукоятках. Зачем все это?
Разумеется, у органиста всего две руки и играть одновременно на всех мануалах (в органе Большого зала их три, что тоже немало) он не сможет. Несколько ручных клавиатур нужны для того, чтобы механически и функционально разделить группы регистров, подобно тому как в компьютере один физический хард-драйв делится на несколько виртуальных. Так, например, первый мануал органа Большого зала управляет трубами группы (немецкий термин — Werk) регистров под названием Grand Orgue. В нее входит 14 регистров. Второй мануал (Positif Expressif) отвечает также за 14 регистров. Третья клавиатура — Recit expressif — 12 регистров. И наконец, 32-клавишная ножная клавиатура, или «педаль», работает с десятью басовыми регистрами.
Рассуждая с точки зрения профана, даже 14 регистров на одну клавиатуру — это как-то многовато. Ведь, нажав одну клавишу, органист способен заставить зазвучать сразу 14 труб в разных регистрах (а реально больше из-за регистров типа mixtura). А если нужно исполнить ноту всего лишь в одном регистре или в нескольких избранных? Для этой цели собственно и применяются вытяжные рычаги, расположенные справа и слева от мануалов. Вытянув рычаг с написанным на рукоятке названием регистра, музыкант открывает своего рода заслонку, открывающую доступ воздуха к трубам определенного регистра.
Итак, чтобы сыграть нужную ноту в нужном регистре, надо выбрать управляющий этим регистром мануал или педальную клавиатуру, вытащить соответствующий данному регистру рычаг и нажать на нужную клавишу.
Мощное дуновение
Финальная часть нашей экскурсии посвящена воздуху. Тому самому воздуху, который заставляет орган звучать. Вместе с Натальей Владимировной мы спускаемся на этаж ниже и оказываемся в просторном техническом помещении, где нет ничего от торжественного настроя Большого зала. Бетонный пол, белые стены, уходящие вверх опорные конструкции из старинного бруса, воздуховоды и электродвигатель. В первое десятилетие существования органа здесь в поте лица трудились качальщики-кальканты. Четыре здоровых мужика вставали в ряд, хватались обеими руками за палку, продетую в стальное кольцо на стойке, и попеременно, то одной, то другой ногой давили на рычаги, надувающие мех. Смена была рассчитана на два часа. Если концерт или репетиция длились дольше, уставших качальщиков сменяло свежее подкрепление.
Старые мехи, числом четыре, сохранились до сих пор. Как рассказывает Наталья Владимировна, по консерватории ходит легенда о том, что однажды труд качальщиков пытались заменить конской силой. Для этого якобы был даже создан специальный механизм. Однако вместе с воздухом в Большой зал поднимался запах конского навоза, и приходивший на репетицию основатель русской органной школы А.Ф. Гедике, взяв первый аккорд, недовольно водил носом и приговаривал: «Воняет!»
Правдива эта легенда или нет, но в 1913 году мускульную силу окончательно заменил электродвигатель. С помощью шкива он раскручивал вал, который в свою очередь через кривошипно-шатунный механизм приводил в движение мехи. Впоследствии и от этой схемы отказались, и сегодня воздух в орган закачивает электровентилятор.
В органе нагнетаемый воздух попадает в так называемые магазинные мехи, каждый из которых связан с одной из 12 виндлад. Виндлада — это имеющий вид деревянного короба резервуар для сжатого воздуха, на котором, собственно, и установлены ряды труб. На одной виндладе обычно помещается несколько регистров. Большие трубы, которым не хватает места на виндладе, установлены в стороне, и с виндладой их связывает воздухопровод в виде металлической трубки.
Виндлады органа Большого зала (конструкция «шлейфлада») разделены на две основные части. В нижней части с помощью магазинного меха поддерживается постоянное давление. Верхняя поделена воздухонепроницаемыми перегородками на так называемые тоновые каналы. В тоновый канал имеют выход все трубы разных регистров, управляемые одной клавишей мануала или педали. Каждый тоновый канал соединен с нижней частью виндлады отверстием, закрытым подпружиненным клапаном. При нажатии клавиши через трактуру движение передается клапану, он открывается, и сжатый воздух попадает наверх, в тоновый канал. Все трубы, имеющие выход в этот канал, по идее должны начать звучать, но… этого, как правило, не происходит. Дело в том, что через всю верхнюю часть виндлады проходят так называемые шлейфы — заслонки с отверстиями, расположенные перпендикулярно тоновым каналам и имеющие два положения. В одном из них шлейфы полностью перекрывают все трубы данного регистра во всех тоновых каналах. В другом — регистр открыт, и его трубы начинают звучать, как только после нажатия клавиши воздух попадет в соответствующий тоновый канал. Управление шлейфами, как нетрудно догадаться, осуществляется рычагами на пульте через регистровую трактуру. Попросту говоря, клавиши разрешают звучать всем трубам в своих тоновых каналах, а шлейфы определяют избранных.
Благодарим руководство Московской государственной консерватории и Наталью Владимировну Малину за помощь в подготовке этой статьи.
kak_eto_sdelano
Как это сделано, как это работает, как это устроено
Самое познавательное сообщество Живого Журнала
17 июня 1981 года его клавиш впервые коснулась рука музыканта — выдающегося органиста Гарри Гродберга, который исполнил для томичей токкаты, прелюдии, фантазии и фуги Баха.
С тех пор десятки известных органистов давали концерты в Томске, а немецкие органные мастера не переставали удивляться, как в городе, где разница температур зимой и летом составляет 80 градусов, инструмент все еще играет.
Орган Томской филармонии родился в 1981 году в восточно-германском городе Франкфурт-на-Одере, на органостроительной фирме «W.Sauer Orgelbau».
В обычном рабочем темпе постройка органа занимает около года, и этот процесс включает несколько этапов. Сначала мастера осматривают концертный зал, определяют его акустические характеристики и составляют проект будущего инструмента. Затем специалисты возвращаются на родную фабрику, изготавливают отдельные элементы органа и собирают из них цельный инструмент. В монтажном цехе фабрики его впервые апробируют и исправляют недочеты. Если орган звучит так, как надо, его снова разбирают по частям и отправляют заказчику.
В Томске на все процедуры установки потребовалось лишь полгода — благодаря тому, что процесс прошел без накладок, недочетов и прочих тормозящих факторов. В январе 1981-го специалисты «Sauer» впервые приехали в Томск, а в июне того же года орган уже давал концерты.
По меркам специалистов, томский орган можно назвать средним по весу и размерам — десятитонный инструмент вмещает в себя около двух тысяч труб разной длины и формы. Как и пятьсот лет назад, их делают вручную. Деревянные трубы, как правило, изготавливают в форме параллелепипеда. Формы металлических труб могут быть более замысловатыми: цилиндрическими, обратноконическими и даже комбинированными. Металлические трубы делают из сплава олова и свинца в разных пропорциях, а для деревянных обычно используют сосну.
Именно эти характеристики — длина, форма и материал — влияют на тембр звучания отдельной трубы.
Трубы внутри органа стоят рядами: от самой высокой к самой низкой. Каждый ряд труб может играть по отдельности, а можно их объединить. Сбоку от клавиатуры на вертикальных панелях органа установлены кнопки, нажимая на которые, органист управляет этим процессом. Все трубы томского органа — звучащие, и лишь одна из них с лицевой стороны инструмента создана в декоративных целях и не издает никаких звуков.
С обратной стороны орган похож на трехэтажный готический замок. На первом этаже этого замка располагается механическая часть инструмента, которая через систему тяг передает работу пальцев органиста к трубам. На втором этаже установлены трубы, которые связаны с клавишами нижней клавиатуры, а на третьем этаже — трубы верхней клавиатуры.
Томский орган обладает механической системой соединения клавиш и труб, а это значит, что нажатие на клавишу и появление звука происходит практически мгновенно, без всякого запаздывания.
Над исполнительской кафедрой располагаются жалюзи, или по-другому швеллер, которые скрывают от зрителя второй этаж органных труб. С помощью специальной педали органист управляет положением жалюзи и тем самым влияет на силу звука.
Заботливая рука мастера
Орган, как и любой другой музыкальный инструмент, очень зависим от климата, а сибирская погода создает немало проблем по уходу за ним. Внутри инструмента установлены специальные кондиционеры, датчики и увлажнители, которые поддерживают определенную температуру и влажность воздуха. Чем холоднее и суше воздух, тем короче становятся трубы органа, и наоборот — при теплом и влажном воздухе трубы удлиняются. Поэтому музыкальному инструменту требуется постоянный контроль.
Уход за томским органом обеспечивают всего два человека — органист Дмитрий Ушаков и его помощница Екатерина Мастеница.
Главным средством борьбы с пылью внутри органа является обычный советский пылесос. Для его поиска была организована целая акция — искали именно такой, который бы обладал системой выдува, потому что пыль из органа в обход всех трубочек проще выдувать на сцену и уже потом собирать пылесосом.
— Грязь в органе нужно убирать там, где она есть и когда она мешает, — говорит Дмитрий Ушаков. — Если сейчас мы решим убрать из органа всю пыль, нам придется заново полностью его настраивать, и вся эта процедура займет около месяца, а у нас концерты.
Чаще всего чистке подвергаются фасадные трубы — они на виду, поэтому на них часто остаются отпечатки пальцев любопытных. Смесь для чистки фасадных элементов Дмитрий готовит сам, из нашатырного спирта и зубного порошка.
Капитальная чистка и настройка органа производится раз в год: обычно летом, когда проходит относительно немного концертов, и на улице не холодно. Но небольшая настройка звука требуется перед каждым концертом. К каждому виду органных труб у настройщика особый подход. Некоторым достаточно закрыть колпачок, другим подкрутить ролик, а для самых маленьких трубочек используют специальный инструмент — штиммхорн.
Настроить орган в одиночку не получится. Один человек должен нажимать на клавиши, а другой регулировать трубы, находясь внутри инструмента. К тому же, человек, нажимающий на клавиши, контролирует процесс настройки.
Первый капитальный ремонт томский орган пережил сравнительно давно, 13 лет назад, после реставрации органного зала и извлечения органа из специального саркофага, в котором он провел 7 лет. В Томск были приглашены специалисты фирмы «Sauer», которые и провели осмотр инструмента. Тогда помимо внутреннего обновления, орган сменил цвет фасада и обзавелся декоративными решетками. А в 2012 году у органа наконец появились «хозяева» — штатные органисты Дмитрий Ушаков и Мария Блажевич.
Жми на кнопку, чтобы подписаться на “Как это сделано”!
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану ([email protected]) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках, в ютюбе и инстаграме, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс видео о том, как это сделано, устроено и работает.
Источники:
https://pikabu.ru/story/kak_ustroen_organ_6869829
https://m.fishki.net/3057410-33-tysjachi-trub-kak-ustroen-organ.html
https://kak-eto-sdelano.livejournal.com/623858.html
