Московские школьники изобрели цифровой баян и арфу с лазерными лучами вместо струн

31 июля во всем мире отмечается День необычных музыкальных инструментов. Их делают не только увлеченные мастера, но и московские школьники — будущие инженеры и ИТ-специалисты. Об этом сообщили в пресс-службе Департамента образования и науки Москвы.

— Для столичных старшеклассников в школах открыты предпрофессиональные ИТ- и инженерные классы. В них дети изучают технические дисциплины, осваивают программирование, робототехнику, технологии 3D-печати, реверсивного инжиниринга, знакомятся с тепловыми процессами в технических устройствах и световыми явлениями в оптических системах. Кроме того, школьники посещают с экскурсиями ведущие предприятия и компании города, в вузах под руководством преподавателей они проводят исследования и разрабатывают проекты. Все это помогает ребятам не просто осваивать теорию, но и создавать реальные решения на стыке технологий и творчества, — отметили в пресс-службе ведомства.

Рассказываем о том, какие музыкальные инструменты изобрели московские школьники.

Баян, который всегда под рукой

Олег Костев, выпускник инженерного класса школы № 2121 имени Маршала Советского Союза С.К. Куркоткина, с детства учится в музыкальной школе. Мальчик играет на баяне — это тяжелый, громоздкий инструмент, который сложно переносить.

— Во время беседы с друзьями в музыкальной школе я понял, что нам нужен такой баян, на котором можно будет играть, где угодно: дома, на даче, в гостях у друга, — рассказывает Олег.

Так родилась идея перенести баянную клавиатуру на компьютерную. На языке программирования Олег синтезировал звук баяна через фортепиано, присвоив каждой ноте свою клавишу. Но у баяна две клавиатуры: готовая — для аккомпанемента, выдает басы и аккорды, и выборная — для соло и мелодий, отвечает за отдельные ноты, поэтому одна без другой звучит не так, как нужно.

Тогда старшеклассник запрограммировал компьютерную клавиатуру так, чтобы она в шести раскладках совмещала обе баянные. На таком устройстве можно отточить аппликатуру и разобрать произведение, а играть мехом — уже на настоящем инструменте.

Арфа, которой не нужны струны

Ульяна Солтус, ученица инженерного класса школы № 1492, создала лазерную арфу. Устройство действует так: пересекаешь луч пальцем — срабатывает фототранзистор ― полупроводниковый прибор, который превращает свет в электрический ток и усиливает его, и специальная программа генерирует звук. Но школьница столкнулась с проблемой: иногда лазерные лучи расходились и не попадали на датчики, внешнее освещение мешало работе фотоэлементов, а питание отключалось из-за низкого потребления тока.

Чтобы решить задачу, девушка напечатала на 3D-принтере защитные трубочки для датчиков, лазеры закрепила термоклеем, а позже разработала специальные шаровые шарниры для точной настройки. Программа позволила генерировать звук с имитацией струны — с затуханием и обертонами. Результат — инструмент, в котором роль струн выполняют 12 лазерных лучей, а три реостата ― специальных электрических прибора, которые меняют свое сопротивление, чтобы управлять силой тока и напряжением, регулируют громкость, октаву и длительность звука.

Варган, который не боится шума

Жамсо Очиров из ИТ-класса школы № 1212 взялся за варган — древний щипковый инструмент, который прижимают к губам, а звук рождается от колебания металлического язычка и усиливается за счет ротовой полости. Мальчик хотел качественно записывать звук варгана в домашних условиях, но посторонние шумы заглушали инструмент. Так, юноша решил разработать систему, невосприимчивую к гулу.

Сначала ученик прикрепил к раме инструмента пьезоэлектрический датчик. Но звук получился бедным — только низкие частоты без обертонов. Тогда Жамсо вспомнил о костной звукопроводимости. Он закрепил пьезоэлемент на своей правой скуле. И это сработало. Вибрации от инструмента передавались через кости черепа, и датчик снимал полный спектр — от фундаментального тона (около 70 герц) до мельчайших гармоник, зависящих от артикуляции музыканта. Звук инструмента записали в шумной комнате — гул не попал в сигнал, потому что снимался непосредственно с резонатора, которым при игре на варгане выступает артикуляционный аппарат человека.

Позже Жамсо обработал запись, придал ей гитарный эффект и микрозадержку. Получился агрессивный индустриальный звук — тот самый, который нужен для авангардных электронных жанров. В планах — сделать специальную гарнитуру-оголовье для датчика и портативный предусилитель для живых выступлений.

Терменвокс, сделанный своими руками

Выпускник ИТ-класса школы № 1532 Иван Павлов создал свою версию терменвокса — бесконтактного электронного музыкального инструмента.

Юноша изучил статьи, разобрал принцип работы, собрал схему из компонентов старых электроприборов. Главная идея такая: пока рука далека от антенны, частоты опорного и переменного генераторов совпадают, и инструмент молчит, а при поднесении руки емкость конденсатора меняется, частота переменного генератора сдвигается, появляется разностный тон — звук, который возникает, когда смешиваются две разные частоты.

В терменвоксе пять колебательных контуров, и каждый нужно точно настроить. Иван добавил экранирование катушек, улучшил стабилизатор питания и получил полностью рабочий инструмент, пригодный для игры.

Больше о московском образовании — в официальном канале в мессенджере «Макс».

Обучение в предпрофессиональных классах способствует ранней профориентации школьников и соответствует задачам проекта «Профессионалитет» национального проекта «Молодежь и дети».