Несколько лет тому назад Л. С. Термен, работающий последнее время в Физико-Техническом Институте в Ленинграде, изобрел музыкальный инструмент, основанный на использовании колебаний высокой частоты. Недавно он демонстрировал свое изобретение за границей, в Берлине и других городах. Эти демонстрации привлекли к себе внимание. Демонстрация состояла из исполнения сольных номеров и также дуэта на двух инструментах. По сообщению иностранных журналов, изобретатель в настоящее время намерен построить двенацать инструментов, чтобы демонстрировать целый оркестр.
Инструмент вызвал большой интерес со стороны музыкантов потому, что он дает непрерывную шкалу тонов, в отличие от многих музкальных инструментов, которые в пределах октавы дают ограниченное число тонов (напр., рояль — 12); благодаря этому композитор может основываться на любых соотношениях высоты звуков, создавая музыкальное произведение, освобождаясь от жесткой шкалы из 12 тонов в октаве, к которой должны приспособляться даже скрипачи.
Инструмент Л. Термена дает возможность воспроизводить любую градацию тонов. Другая особенность его состоит в том что можно по произволу менять тембр звука. В настоящее время нам известно около двадцати различных тембров в соответствии с числом различных оркестровых инструментов. Инструмент Л. С. Термена дает возможность получить самые разнообразные тембры звука и, таким образом, открывает почти безграничные возможности, давая различные тембры, число которых исчисляются тысячами.
Вид инструмента изображен на рис. 1. Как видно из этого рисунка, инструмент состоит из ящика, в котором помещается некоторое количество катушек, конденсаторов, трансформаторов, сопротивлений и усилительных ламп.
Принцип действия инструмента можно уяснить себе из схемы рис. 2. На схеме изображена катодная лампа, в сетку которой включен колебательньtй контур, состоящий из катушки самоиндукции и конденсатора. В анод лампы включена катушка, батарея сухих элементов или аккумуляторов и громкоговоритель. К обкладкам конденсатора колебательного контура сетки присоединены металлический стержень и кольцо. Радиолюбители наверно заметят сходство этой схемы со схемой регенеративного приемника; как и регенеративный приемник, так и прибор, схема которого изображена на рис. 2. при правильном подборе элементов может возбуждать электрические колебания высокой частоты. Частота колебаний определяется самоиндукцией катушки и емкостью конденсатора колебательного контура сетки. Если человек, держа одну руку недалеко от металлического круга, будет изменять положение другой руки по отношению к металлическому стержню, то параллельно емкости колебательного контура будет прибавляться еще емкость, зависящая от положения рук человека. Благодаря этому будет изменяться и частота электрических колебаний, создаваемых лампой. Это явление совершенно аналогично с явлением, замечаемым у многих ламповых радиоприемников, неправильно сконструированных; в таких приемниках приближение и удаление руки относительнопеременного конденсатора, служащего для настройки приемника, изменяет его настройку и причиняет много неприятностей владельцу.
Если построить колебательный контур генератора, схема которого приведена на рис. 2, таким образом, чтобы он создавал электрические колебания, частота которых лежит в пределах частот звуков, применяемых в музыке, то громкоговоритель будет воспроизводить тон, высота которого будет зависеть от положения рук музыканта относительно инструмента.
Однако, такой генератор был бы очень неудобен, потому что трудно изменением положения рук изменить высоту звука в достаточно широких пределах. Вследствие этого Л. С. Термен избрал несколько другой путь.
Обратимся к схеме рис. 3. Снизу на ней изображен такой же ламповый генератор, как и на схеме рис. 2. Разница состоит в том, что в анодной цепи нет громкоговорителя; кроме того данные колебательного контура подбираются таким образом, чтобы частота создаваемых электрических колебаний была бы значительно выше слышимых ухом частот. Кроме этого генератора в приборе имеется еще один генератор, изображенный на схеме рис. 3 слева. Этот генератор расположен таким образом, чтобы положение рук музыканта не влияло бы на частоту его колебаний. Оба генератора при помоши катушек связи связаны с детекторной лампой, за которой следует две усилительных лампы; в аноде последней из них включен громкоговоритель.
Сначала оба генератора настраиваются в резонанс. Затем, когда благодаря двиганию рук музыканта изменяется частота колебаний первого генератора, частоты двух генераторов оказываются различными. Как известно, если в какой либо цепи имеются два колебания различной частоты, то они складываются, и в результате получаются колебания, частота которых равна арифметической средней из частот обоих складываемых колебаний; амплитуда этих новых колебаний изменяется с частотой равной разности частот обоих колебаний. Например, если оба генератора сначала были настроены на частоту колебаний в 100.000 периодов в секунду и благодаря движению рук музыканта частота одного из генераторов стала 99.500 периодов, то в цепи сетки детекторной лампы окажутся и те и другие колебания, в результате их взаимодействия получаются колебания частоты 99750 периодов, амплитуда которых изменяется с частотой 500 периодов в секунду. Полученные колебания совершенно эквивалентны тем, которые получаются в радиоприемнике при приеме радиостанции, работающей на волне около 3008 м, перед микрофоном, который производит тон в 500 периодов. В результате в громкоговорителе мы услышим тон в 500 периодов в секунду.
Благодаря применению двух генераторов высокой частоты, нужно весьма небольшое изменение настройки одного из них, чтобы сильно изменить высоту слышимого тона. Если бы мы имели генератор, возбуждающий колебания слышимой частоты, например 200 периодов, и захотели изменить слышимый тон на одну октаву, т. е. получить тон в 400 периодов, нам пришлось бы уменьшить емкость колебательного контура в 4 раза. Если же мы имеем два генератора высокой частоты, один из которых возбуждает колебания частоты 100.000 периодов в секунду, другой — 100.200, то мы также услышим, после детектирования и усиления, тон 200 периодов в секунду. Чтобы получить тон 400 периодов в сек., нужно сделать частоту второго генератора равной 100.400 периодов в секунду, т. е. изменить ее на 0,2%, а для этого нужно иметь емкость его колебательного контура на 0,4 %. Кроме того, изменяя данные генератора, можно изменять форму кривой производимых им колебаний и получать благодаря этому звуки различного тембра. На рис. 4 изображен будущий оркестр из 12 инструментов Л. С. Термена.
