Rhodes Piano

Александр ФЕДОРОВ
Музыкальное Оборудование
октябрь 2004

Электромеханическое пиано.

Инструмент Rhodes Piano, изобретенный в 1942 году американцем Гарольдом Родесом (Harold Rhodes, 1910-2000), обладает, по мнению многих музыкантов, одним из самых узнаваемых тембров в популярной музыке последних сорока лет. С конца 50-х годов прошлого века Rhodes Piano было излюбленным инструментом исполнителей джаза, рока и рок-н-ролла. Даже сегодня, когда появились сотни разновидностей электромузыкальных инструментов, Rhodes Piano по-прежнему занимает ведущие позиции и является культовым инструментом в музыке перечисленных жанров.

Своим удивительным звучанием инструмент обязан смешанному электромеханическому принципу звукообразования. Идея Гарольда Родеса состояла в следующем: генерировать звук за счет преобразования механической энергии колебаний в электрическую. При нажатии клавиши молоточек ударяет по вибратору, похожему формой на камертон, а колебания вибратора возбуждают ток в электромагнитном звукоснимателе (принцип работы которого аналогичен электрогитарному звукоснимателю). Образно говоря, Rhodes Piano представляет собой смесь челесты и электрогитары, поэтому и называется в русскоязычной литературе «электромеханической челестой».

История создания

История инструмента началась в 1942 году, во время Второй мировой войны. Гарольд Родес имел музыкальное образование и был пианистом, но в то время работал инструктором на американской авиабазе в Гринсборо (Северная Каролина). У Родеса возникла идея создать портативное акустическое фортепиано, которое служило бы средством моральной поддержки и развлечения для раненых летчиков. Из подручных средств, которыми оказались алюминиевые трубки с бомбардировщика B-17, Родес соорудил инструмент с 29 клавишами, напоминавший ксилофон. Инструмент назывался Rhodes Army Air Corps Piano (рис. 1), был полностью акустический, без единой радиодетали, и быстро завоевал популярность среди военных.

Вдохновленный успехом своего первого детища, Гарольд основал фирму под названием The Rhodes Piano Corporation. В 1946 году на выставке NAMM фирма Родеса представила модель под названием Pre-Piano — первое электромеханическое фортепиано. Инструмент имел 38 клавиш, покрывающих средний регистр, встроенный ламповый усилитель, шестидюймовый динамик и пьезоэлектрические звукосниматели. Все это было помещено в деревянный корпус на ножках и очень напоминало игрушечное пианино (рис. 2). Модель, по словам Родеса, предназначалась для образовательных целей. Звук ее был почти игрушечный, с характерной шарманно-колокольной окраской.

Модельный ряд

В конце 50-х годов фирму Родеса купил Лео Фендер (Leo Fender) — изобретатель электрической бас-гитары, создатель первой серийной цельнокорпусной электрогитары, владелец одной из самых уважаемых компаний, производящих гитары и инструментальные усилители. В 1959 году появилась первая серийная модель электромеханического фортепиано — Fender Rhodes Piano Bass (рис. 3). Инструмент имел 32 клавиши, покрывающих тот же диапазон, что и у бас-гитары (нижней нотой была Ми контроктавы). Опытный образец Piano Bass демонстрировался в 1960 году на выставке в Лас-Вегасе. Инструмент по-прежнему был похож на игрушечное пианино, имел четыре ножки и педаль, впрочем, не работающую, но придающую конструкции более солидный вид. Наибольшую известность Piano Bass приобрел в качестве басового инструмента группы Doors (исполнитель — Ray Manzarek).

В 1965 году Fender продал свою фирму компании CBS. Новый производитель наконец-то выпустил модель с 73-мя полноразмерными клавишами под названием Suitcase Piano (рис. 4). Когда сегодня заходит речь об «уникальном звуке раннего Fender Rhodes», то имеется в виду именно эта модель. Инструмент Suitcase Piano был оборудован акустической системой и усилителем, который находился под клавиатурой. Такое усиление придавало звуку особенную теплоту и густоту. Модель имела регуляторы высоких и низких частот, а некоторые образцы еще и регулятор тремоло. В ранних образцах Suitcase Piano использовались молоточки с фетровыми наконечниками, как и в рояле, затем стали применять молоточки с наконечниками из неопрена.

В это же время фирмой CBS выпускаются две новые модели: Celeste и Student Piano (рис. 5). Первая модель представляла собой вариант Suitcase Piano без верхней и нижней октав (то есть имела 48 клавиш), а вторая специально предназначалась для музыкальных школ, имела встроенный метроном и не имела вибрато и тремоло.

В 1970 году наступил поворотный этап в развитии Rhodes Piano. Акустическая система из нижней части модели Suitcase был убрана, а вместо нее появились четыре металлические ножки, на которые опиралась клавиатура. В результате масса конструкции уменьшилась почти вдвое (и стала равна 63 кг), что было очень удобно для гастролей. Новый инструмент получил название The Stage Piano Mark I (рис. 6). Вскоре обе модели (Suitcase и Stage) стали доступны в 88-клавишном исполнении, что еще больше расширило круг их пользователей. В это время Rhodes Piano активно используется такими музыкантами, как Herbie Hancock, Stevie Wonder, Chick Corea и многими другими.

Почти десять лет в модель The Stage Piano Mark I вносились многочисленные улучшения, результатом которых стал инструмент «второй серии» — The Stage Piano Mark II (рис. 7). Новый инструмент имел, в частности, резиновые наконечники на молоточках, а также плоскую верхнюю крышку, дающую возможность располагать на Rhodes клавиатуры других электромузыкальных инструментов. Существовала также 54-клавишная версия модели Mark II, которая называлась Rhodes 54.

Начало 80-х годов ознаменовалось развитием цифрового звука, и тенденции на рынке электромузыкальных инструментов не замедлили сказаться на последующих модификациях Rhodes. Новая модель The Stage Piano Mark III EK-10 (рис. 8) совмещала в себе как принципы классического Rhodes Piano, унаследованные от модели Mark II, так и принципы чисто электронного звукообразования, характерные для синтезаторов. Музыкант мог управлять электронными голосами инструмента механическим способом, а также смешивать электронные голоса с традиционным звуком Rhodes. EK-10 был двухголосным синтезатором: первый голос — базовый электронный, второй — с характерной окраской медных духовых. Электронные голоса создавались методом аддитивного синтеза и могли, кроме основной частоты, содержать вторую и четвертую гармоники.

В 1984 году появилась последняя перед закрытием предприятия модель, The Stage Piano Mark V, которая, по словам Гарольда Родеса, являлась воплощением всех технологических наработок за 25 лет производства. Новый инструмент имел подчеркнуто-колокольную окраску звучания из-за серьезных изменений в механической части. Кроме того, корпус был полностью сделан из пластмассы (так что инструмент весил всего 45 кг), а ножки были заменены складывающейся стойкой. Три экземпляра были сделаны с MIDI-выходом (рис. 9), один из них использовал Chick Corea в альбоме Elektric Band.

С 1987 года производством Rhodes стала заниматься японская компания Roland. К сожалению, две новые модели, Mark 60 и Mark 80, выпущенные этой компанией, не имели с классическим Rhodes Piano ничего общего — они были исключительно электронными устройствами и имитировали звук Rhodes весьма приблизительно.

Далее будут рассмотрены модели Rhodes Stage Piano и Suitcase Piano, как наиболее соответствующие определению «классический звук Rhodes».

Принцип работы

Rhodes Piano — электромеханический инструмент, в котором происходит преобразование механической энергии колебания вибратора в электрическую энергию. Цепь звукообразования инструмента состоит из следующих звеньев: нажатие клавиши — удар молоточка по вибратору — преобразование звукоснимателем механических колебаний в электрические — предварительное усиление электрического сигнала — обработка электрического сигнала — оконечное усиление электрического сигнала (воспроизведение звука громкоговорителями).

Основу механической части цепи составляют клавиша, молоточек, дампер и вибратор. В отличие от рояля, где вибратором являются струны, вибраторы в Rhodes Piano напоминают двузубую вилку камертона. Однако вилки имеют разные размеры, форму и массу (рис. 10).

Нижняя, более тонкая и эластичная вилка, называется «иглой» (Tine), по ней ударяет молоточек при нажатии клавиши. При ударе игла вибрирует с заметной амплитудой. Верхняя, жесткая вилка (Tone Bar) является резонатором и вибрирует с той же частотой, что и нижняя, хотя эта вибрация почти незаметна. На свободном конце иглы прикреплен груз, так называемая настроечная пружина (Tuning Spring), с помощью которой можно быстро изменять высоту тона всего вибратора.

Нажатие клавиши передается с помощью поворотного кулака на молоточек. Когда клавиша нажата, дамперы подняты над иглами. Схема клавишного механизма Rhodes Piano показана на рис. 11.

Колебания иглы оказывают воздействие на звукосниматель. В Rhodes Piano звукосниматель электромагнитный — в основе его работы лежит эффект электромагнитной индукции. Звукосниматель представляет собой постоянный магнит, вокруг которого намотана обмотка из большого числа витков тонкой медной проволоки. Структура магнитного поля в звукоснимателе показана на рис. 12.

При колебании тела из ферромагнитного материала в магнитном поле постоянного магнита происходит изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, и в ней возникает переменный ток. На следующих графиках (рис. 13 и 14) показана зависимость изменения выходного напряжения от изменения магнитного потока через обмотку.

После того как механическое колебание преобразовано в переменный электрический ток, наступает стадия предварительного усиления сигнала до линейного уровня. Затем, в художественных целях сигнал может подвергаться разнообразной электроакустической обработке, без которой Rhodes Piano применяется редко. Обычно используются такие эффекты, как амплитудная модуляция, автопанорамирование, хорус, «вау-вау», дисторшн, всевозможные задержки. Нередко устройства обработки подключаются последовательно, и эффекты комбинируются. Все приборы, включая и оконечные усилители мощности, оказывают на результирующий тембр инструмента значительное влияние

Некоторые производители выпускали устройства, которые стали практически стандартом при использовании с Rhodes Piano. Так, почти сразу после выхода модели Stage Piano Mark I фирма Fender выпустила усилитель Fender Twin Reverb, который, к тому же, может производить довольно специфический эффект тремоло. Активно используется с Rhodes и другая модель усилителя — Roland JC 120 Jazz Chorus, которая, кроме усиления, позволяет обработать сигнал эффектом хоруса.

Особенности моделей

Модель Stage Piano представляет собой клавиатуру с электромагнитными звукоснимателями гитарного типа, опирающуюся на четыре хромированные ножки и требующую внешнего усилителя мощности. В модели Suitcase Piano клавиатура располагается на акустической системе с двумя динамиками и усилителем мощности, так что инструмент может производить эффект «стереофонического вибрато». Слово «вибрато» не имеет в данном случае ничего общего с частотной модуляцией, а означает амплитудную модуляцию с динамическим панорамированием сигнала между динамиками. Педаль дампера в модели Suitcase является составной частью кабинета, а в модели Stage — отдельным устройством.

Модель Suitcase Piano требует питания от сети не только для усилителей мощности, но также для эффекта «стереофонического вибрато» и для активных фильтров. В модели Stage Piano отсутствуют усилитель и динамики, а цепи коррекции высоких и низких частот — пассивные, поэтому питание не требуется.

Изменение параметров инструмента

Rhodes Piano обладает большой гибкостью настройки. Положение вибратора можно изменять, и место удара молоточка по игле кардинально отражается на тембре. Положение звукоснимателя по отношению к свободному концу иглы также поддается настройке. При этом регулируются как громкость, так и тембр. Громкость изменяется при перемещении иглы по горизонтальной оси звукоснимателя, тембр — по вертикальной.

Для получения тембра, в котором максимально выражена основная частота, а количество обертонов мало, иглу следует переместить в верхнее положение (рис. 15, слева). Оптимальное соотношение основной частоты и обертонов получается при перемещении иглы к продольной оси звукоснимателя (рис. 15, центр). При расположении иглы на оси практически полностью пропадает основная частота, и во всей полноте предстают обертоны (рис. 15, справа), что делает звук исключительно нежным и прозрачным.

Перемещение иглы по горизонтальной оси изменяет не только громкость, но и динамический отклик инструмента на силу нажатия клавиши. При малом расстоянии от свободного края иглы до звукоснимателя динамический отклик обостряется; иными словами, при небольшом росте силы нажатия громкость возрастает значительно. Возможные положения иглы по отношению к звукоснимателю показаны на рис. 16.

Конструкция иглы позволяет очень легко производить настройку высоты тона. При смещении настроечной пружины в сторону основания иглы высота тона увеличивается, при смещении к свободному концу — уменьшается (рис. 17). Эта операция выполняется легко и, в отличие от фортепиано, доступна любому музыканту. Так что настройка Rhodes Piano в любом строе, отличающемся от равномерно-темперированного, не представляет особых трудностей. В частности, инструмент может быть настроен по методу «расширения октав», когда высота звуков верхнего регистра немного превышает расчетное значение для равномерно-темперированного строя, а высота звуков нижнего несколько занижается. Этот метод настройки известен многим мастерам, обслуживающим концертные рояли. В руководстве пользователя Rhodes приведен график для такой настройки.

Нужно также отметить, что настройке поддается реакция клавиатуры: глубина хода клавиш, жесткость и другие параметры.

Акустические характеристики

Классический тембр Rhodes можно представить как бы состоящим из трех частей: колокольной, ксилофонной и фортепианной.

Причина отличия тембра Rhodes от тембра акустического фортепиано состоит в том, что вибраторы Rhodes — иглы — не зафиксированы с обеих сторон, как струны фортепиано. Из-за этого вторая гармоника (наиболее мощная из высших гармоник в спектре фортепиано) у Rhodes Piano практически отсутствует, так же отсутствуют и некоторые другие.

По большей части, в спектре Rhodes Piano присутствуют нечетные гармоники (что роднит этот инструмент с кларнетом), но это относится, в основном, к стадии поддержки огибающей (стационарной стадии). В момент атаки, когда молоточек ударяет по игле, наблюдается множество переходных процессов. Поэтому, несмотря на то, что в целом тембр Rhodes Piano беднее тембра акустического фортепиано, в момент атаки звук далеко не «пустой», а «сочный» и «теплый». И чем сильнее молоточек ударяет по игле, тем в большей степени проявляют себя сложные составляющие начальных стадий звукообразования. Таким образом, тембр Rhodes Piano сильно зависит от динамики исполнения.

Спектр инструмента при взятии трехголосного аккорда показан на рис. 18.

У инструмента возможна огромная динамика — перепад сигналов от пианиссимо в одноголосной игре до яркого фортиссимо в двуручных аккордах может превысить 40-50 дБ. Если при сольном исполнении это не вызывает электроакустических проблем, то в сложной звуковой фактуре с насыщенным сопровождением внятная передача сигналов Rhodes Piano требует непременного сжатия динамического диапазона.

Звуковые примеры

В качестве естественного завершения статьи предлагаю несколько звуковых примеров, которые я записал на инструменте Rhodes Stage Piano Mark II (73-клавишный вариант). Инструмент (рис. 19) оказался «в форме» и, несмотря на свой почтенный возраст, выдавал звук без артефактов, связанных с износом и разболтанностью механической части. Единственно, залипала одна или две клавиши; мне показалось также, что несколько нот в нижнем регистре были слегка расстроены, но все это не сильно влияло на удовольствие, получаемое от игры.

Сигнал с моновыхода инструмента (который почему-то назывался Input) подавался без всякого предусиления и дополнительной обработки на линейный вход микшера Roland VM 7200, который выступал в качестве аналого-цифрового преобразователя. С ADAT-выхода микшера сигнал поступал в аудиоинтерфейс MOTU 2408 Mk II и записывался программой Digital Performer 3.02, работающей на компьютере Macintosh G4 c операционной системой MacOS 9.2. Запись велась с разрядностью 24 бита и частотой дискретизации 44, кГц. Полученные файлы были перенесены на PC, где в программе WaveLab 4.0 выполнялось понижение разрядности до 16 бит (алгоритм дизеринга UV22 HR) с последующим кодированием в формат MP3 штатным кодировщиком той же программы (алгоритм Fraunhofer, 128 кbps, mono).

Все примеры были записаны при положении регулятора Bass Boost инструмента в среднем положении (5), а регулятора Volume — почти в максимальном (9), рис. 20.

Примеры я поделил на четыре категории: одиночные звуки, одиночные аккорды, последовательности аккордов и рифы.

Одиночные звуки. Файлы C_bass_low_dyn.mp3 (76 кб) и C_bass_hi_dyn.mp3 (115 кб) демонстрируют звук ноты До большой октавы, взятый соответственно со слабой и сильной динамикой. Слышно значительное различие в тембре. Файл C_hi_dyn.mp3 (95,2 кб) из той же серии, только взята нота До малой октавы со средней динамикой. В файле C_pedal.mp3 (243 кб) показаны две одиночные ноты (До малой и первой октавы), сыгранные легато, с завершающим арпеджио до-мажорного аккорда во второй октаве. В этом примере использована педаль.

Одиночные аккорды. Файл chord_a_64.mp3 (18,9 кб) демонстрирует ля-минорный кварсекстаккорд, взятый без педали с малой динамикой, файл chord_C_6_low_hi_dyn.mp3 (109 кб) — два одинаковых до-мажорных секстаккорда, взятых сначала с малой, а затем со средней динамикой. Цель следующих четырех файлов — демонстрация естественного затухания звука Rhodes при удерживании руки на клавишах. В первых трех примерах, chord_a_43_decay_pedal.mp3 (207 кб), chord_a_64_decay_pedal.mp3 (162 кб) и chord_F_7_decay_pedal.mp3 (288 кб), в течение всего затухания удерживалась педаль, в последнем, chord_F_7_decay_no_pedal.mp3 (125 кб), педаль не использовалась.

Последовательности аккордов. Две одинаковые короткие последовательности сыграны приемом легато, первая (файл chords_legato_low_reg.mp3, 100 кб) — в низком регистре, вторая (файл chords_legato_hi_reg.mp3, 118 кб) — в высоком. В обоих случаях использована педаль. В конце первой последовательности слышен характерный призвук при резком снятии руки с клавиатуры.

Рифы. Первые два рифа, riff_big_no_pedal.mp3 (269 кб) и riff_hi_reg_no_pedal.mp3 (62,9 кб), демонстрируют низкий и высокий регистр инструмента соответственно, оба записаны без педали. Следующий пример (файл riff_hi_reg_pedal.mp3, 116 кб) — риф в высоком регистре с удерживаемой на всем протяжении звучания педалью. И, наконец, файл riff_big_selective_pedal.mp3 (329 кб) — более-менее живой риф с естественно используемой педалью (то есть, неоднократно нажимаемой и отпускаемой).