XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Позитивные мелодии
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Каждый этап эволюции человека находил свое отражения и в музыкальной культуре. Век за веком музыка становится разнообразнее, сложнее, совершеннее с технической точки зрения. Развитие музыки проявляется в появлении новых музыкальных инструментов, более виртуозных, удобных, мелодичных. Многие существовавшие ранее музыкальные инструменты остались в памяти истории. Другие же со временем усовершенствуются, становясь основоположниками целых семейств инструментов. Важную роль в развитии мировой музыкальной культуры сыграли такие инструменты как орган, клавесин, фортепиано, флейта и многие другие.
Самым современным на сегодняшний день типом музыкальных инструментов считаются электронные. Они создаются с использованием новейших достижений электроники и техники и способны производить кардинально новое, необычное звучание. Электромузыкальные инструменты – это целое явление в современной музыкальной культуре, породившее отдельные направления музыки, и очередное подтверждение тезису параллельности развития культуры в целом и музыки в частности.
Актуальность темы:
Мы живем в мире разнообразных звуков. Звуки окружают нас всегда и везде: тиканье часов и гул моторов, шелест листьев и завывание ветра, раскаты грома и журчание ручья, пение птиц и голоса людей, звучание музыкальных инструментов. Многообразие звуков и их свойств позволяет использовать их в практической деятельности, однако не каждый звук в природе является позитивным для восприятия человека. Каждый звук обладает своим свойством: длительности; высотой; тембром; громкостью. В связи с этим, выбор наиболее благоприятно - влияющих на человека звуков, подчеркивает актуальность выбранной темы.
Цель исследования: разработка современного музыкального инструмента, звучание которого, благоприятно влияет на настроение человека.
Задачи исследования:
Рассмотреть популярные музыкальные инструменты;
Рассмотреть влияние издаваемых звуков, различных музыкальных инструментов, на человека;
На основе полученной информации, создать музыкальный инструмент, издающий “позитивные звуки”, с помощью встроенного динамика в микроконтроллере, используя робототехнический учебный комплекс Lego education Spike Prime.
Глава 1. Музыкальные инструменты и их звуки
Обзор музыкальных инструментов
Совокупность звуков, издаваемых в определенной тональности, длительности, громкости и тембру, называют музыкой.
Музыка – неотъемлемый компонент жизни человека. У каждого есть любимые композиции, которые имеют влияние на настроение слушателя.
Музыка оказывает на нас огромное влияние, действуя на психику, эмоции, душу и тело. Звуки определённой тональности могут приводить человека в различные состояния, возбуждение, радость, грусть, и даже страх. Музыка влияет на наше настроение, но не только.
Современные исследования показали, что моторная зона мозга формируется в пределах 6-8 лет, и именно в это время рекомендуется начать активные занятия музыкой. Дело в том, что музыкальный инструмент помогает разработать координацию пальцев рук, а, следовательно, развить сенсорные зоны мозга. Занятия с клавишными (рояль, пианино), струнными (гитара, скрипка) или духовыми инструментами (флейта) позволяют маленькому человеку стать более уверенным во всех своих движениях [1].
Пианино
Пианино является одним из самых сложных инструментов для усвоения. Обе руки при игре должны работать по всей длине с 88 клавишами. Более того, вы должны задействовать каждый палец. Научно доказано, что пианисты развивают уникальные способности мозга в процессе его освоения.
Пианино (итал. pianino — маленькое фортепиано) — клавишный струнный музыкальный инструмент, разновидность фортепиано, в котором струны, дека и механическая часть расположены вертикально, а не горизонтально, вследствие чего пианино занимает гораздо меньше места, чем рояль.
Первое пианино было изобретено американцем Дж. Хокинсом в декабре 1800 года; независимо от него пианино также сконструировал австриец М. Мюллер — чуть позже, в январе 1801 года. Но современную форму пианино приобрело лишь в середине XIX века (чугунная рама, перекрёстные струны, механика с нижним и верхним расположением демпферов).
Наиболее распространённые кабинетные пианино имеют ширину корпуса по клавиатуре 1450—1500 мм и высоту около 1250—1400 мм; диапазон составляет 7 октав. У пианино есть цокольный пол — это узел итовой конструкции, соединяющийся с корпусом пианино снизу и необходимый для крепления педального механизма. Вертикальная стойка корпуса, соединяющаяся с бачкой и ножкой пианино, называется консоль [2].
Скрипка
Скрипка является струнно-смычковым инструментом. По внешности скрипка – это овальной формы инструмент с равными углублениями по бокам. Именно эти углубления позволяют комфортно себя ощущать при игре на скрипке. На звук, который издается с помощью музыкального инструмента влияет: форма корпуса, материал из которого изготовлена скрипка, а также качество лака, которым покрывается инструмент. Еще очень важный элемент, благодаря которому издается звук – это деревянный штифт, который имеет свое название, душка. Штифт располагается внутри музыкального инструмента. Именно душка придает колебания, что дек после этого происходит звучание.
Из истории происхождения данного музыкального инструмента: прародителем скрипки считаются несколько музыкальных инструментов – это арабский рераб, германская рота. Окончательная форма скрипки была утверждена в 16 веке итальянским мастером Амати. К сведению именно Италия славится своими мастерами по производству скрипок. Чего только стоят скрипки Гварнели и Страдивари.
После появления скрипки были созданы и первые произведения для нее. Сейчас скрипка также известно многим и имеет своих поклонников, а их насчитывается миллионы по всему миру. Самой популярной музыкантшей современности, которая придала новое звучание скрипке считается Ванесса Мэй. Свой современный вид скрипка получила в 16 веке, в 17 веке она стала широко распространяться по всему миру. Скрипка имеет всего четыре струны. Также бывают и пятиструнные скрипки.
Скрипка состоит из двух основных частей – это корпус и гриф. Корпус скрипки имеет необычную специфическую круглую форму. Также по бокам у инструмента имеются углубления или как называют талия скрипки. Внутри скрипки устанавливается душка, без этого элемента скрипка потеряет свою живость и полноту. Также не стоит забывать про аксессуар к скрипке – это смычок. Смычок нужен для звукоизвлечения. Смычок – деревянная трость, переходящая с одной стороны в головку, а с другой колодка. Между колодкой и головкой натягивается конский волос [3].
Флейта
Флейта – это духовой музыкальный инструмент, звук которого создаётся благодаря колебаниям воздуха, который рассеивается сквозь стенки инструмента и отверстия на его верхней части. Флейта – один из самых популярных музыкальных инструментов в мире. Этот музыкальный инструмент считается самым древним. Первые флейты по виду напоминали свистки, и лишь со временем в них стали прорезать небольшие дырочки в качестве отверстий для пальцев. Большую популярность флейта имела уже пять тысяч лет назад в Древнем Египте. Спустя два тысячелетия, она перекочевала на территорию Древнего Китая, где с ее помощью стали изучать способы воспроизведения звучаний. А еще чуть позже о флейте узнали в Индии и Японии.
В Европе флейта обрела свою популярность лишь в XV веке. К тому моменту флейта уже была вполне доработанным инструментом, способным воспроизвести весь звуковой ряд. В XVII веке француз Оттетер добавил к отверстиям на флейте клапаны. Тогда флейта заняла место среди основных музыкальных инструментов симфонических оркестров. Последние преобразования в структуре флейты были сделаны в начале XIX века Теобальдом Бемом. С тех пор этот музыкальный инструмент не был подвержен изменениям и сохранил свой вид вплоть до настоящего времени [4].
1.2 Влияние звуков на человека
Звук, представляет собой колебательные движения какого-нибудь тела – источника звука (струны, пластинки, мембраны, воздушного столба в духовом инструменте и т.д.) создающего в воздухе периодические сгущения и разряжения т.е. звуковые волны.
Общая цепь явлений такова: колебания источника звука – звуковые волны – воздействие звуковых волн на органы слуха – передача принятого слуховым нервом раздражения в головной мозг. Действия звуковых волн на органы слуха порождают ощущение звука [5].
Щипковые инструменты благотворно влияют на развитие речи, дикции, лечат речевые расстройства. Люди, посещающие уроки гитары обаятельны, общительны. Действительно, при слове «гитара», сразу вспоминаешь поход, костер, где в центре внимания гитарист. Его манера исполнения, мелодии, текст, лирические отступления. Если рассматривать эту связь с точки зрения физиологии, то вот что выясняется. На кончиках пальцев находятся рецепторы, акупунктурные точки, связанные с отделами головного мозга, отвечающие за речевые функции. Известны случаи, когда занятия гитарой позволяли восстанавливать нарушения речи после тяжелых травм [6].
Уже давно было доказано ведущими специалистами, что игра на гитаре благотворно влияет на здоровье всего организма. Ученые выяснили, что вовремя игры на гитаре и прослушивания, участвуют не только органы восприятия, но и весь организм в целом.
К такому выводу пришел главный врач киевской поликлиники Бодарецкий. В своем докладе он рассказал о том, что музыка способна проникать в организм и это происходит не только благодаря ушам и слуху, но и через кожу всего тела, ведь кожа содержит в себе специальные виброрецепторы. Звук распространяется и попадает на определенную частоту, которая соответствует характеристикам органа и оказывает на него определенные стимулирующие действия. Гитара выделяет огромное количество вибраций, и это ощущается каждым сантиметром тела. Благодаря такому положительному воздействию, болевые ощущения при их наличии ослабевают или же полностью сходят на нет инсультов.
Считается, что овладеть игрой на гитаре сложно. Необходимо уметь подбирать правильный угол при расстановке пальцев на грифе и также рассчитать силу, с которой будет прижиматься струна к грифу. Качественная постановка рук приходит лишь с опытом упорных занятий. Благодаря этому развивается мелкая моторика рук. Игра на гитаре для детей может стать даже полезнее и результативнее, чем лепка и работа с мелкими частями.
Игра на гитаре способствует развитию как правого, так и левого полушария, а музыкант умеет применять их одновременно и воспринимает музыку и ноты сразу двумя полушариями [7].
Пианино является одним из самых сложных инструментов для усвоения. Обе руки при игре должны работать по всей длине с 88 клавишами.
Более того, вы должны задействовать каждый палец. Научно доказано, что пианисты развивают уникальные способности мозга в процессе его освоения
Центральные борозды мозга определяют, какая рука является доминирующей. У большинства людей эти доли глубже с той стороны, которая соответствует основной руке. Ученые сканировали мозг пианистов и нашли уникальную черту. Многие пианисты имеют более симметричные центральные борозды.
Таким образом, музыканты превращаются в амбидекстов – людей, одинаково хорошо владеющих обеими руками. После нескольких лет игры на фортепиано их мозг научился управлять одинаково хорошо обеими руками. Это исследование показывает, что игра на пианино может натренировать более слабую сторону мозга. Исследования показали, что у джазовых пианистов работают одновременно несколько частей лобной доли во время игры [8].
По мнению швейцарских медиков, занятия фортепиано действует общеукрепляюще, продлевает жизнь, помогает при депрессии. Швейцарцы рекомендуют практиковать игру на пианино не только юным дарованиям, но и людям зрелого возраста - это помогает сохранить уверенную походку, координацию движений [9].
Обучение игре на музыкальном инструменте затрагивает практически все области мозга одновременно. Исследователи пришли к выводу, что мы можем не только поддерживать, но и улучшать его мозга и здоровье. Открытие нейропластичности, способности мозга меняться на протяжении всей жизни человека, поставило барабанщиков на место передовиков в позитивных изменениях.
Когда исследователи сравнили мозг музыканта с мозгом человека, не занимающегося музыкой, они обнаружили, что объем серого вещества (коры) у первой группы был выше. Это означает, что каждый раз, когда вы практикуете и заставляете себя учиться чему-то сложному, вы создаете более здоровый орган, отвечающий за наш разум.
Таким образом, рассмотренные музыкальные инструменты и их звуки, благоприятно влияют на органы человека, следовательно, здоровые человек – это залог отличного настроения.
Глава 2. Мини пианино “Bartolomeo-800”
2.1 Особенности конструкции и элементной базы
Конструкция проекта позитивные звуки, основана, на базе конструктора Lego education Spike Prime. В модели мини пианино “Bartolomeo-800” установлено:
1 микроконтроллер в качестве вспомогательной части корпуса инструмента, центра управления и запуска программы [Приложение 1];
1 датчик цвета, используемый для передачи сигнала об обнаруженном цвете на хаб Spike Prime [Приложение 1];
Строительные материалы конструктора (балки, рамки, втулки, панели, соединительные штифты и др.).
Опорой для конструкции была выбрана панель 11х19 модулей, к которой через каждые три модуля были закреплены клавиши при помощи тройного соединительного штифта с фрикционной муфтой. Клавиши представляют собой набор угловых балок 3х5 и 2х4 закрепленных соединительными штифтами и соединительными штифтами с осью, а также соединительная балка 1х1х3. Одна клавиша, выполняет функцию рычага, конструкция представляется собой соединения балки с одним соединительным штифтом 3-х модульным с отверстием, ось на 7 модулей и угловой соединитель 0 градусов. Другая клавиша, служит мостом для датчика цвета, которая включает в себя балку на 13 модулей с закрепленным на ней соединительным штифтом 3-х модульным с отверстием, блоком с двумя крестообразными отверстиями и ряд осей на 2 и 9 модулей.
К панели 11х19 через соединительные штифты с фрикционной муфтой, закреплен основной микроконтроллер, который выполняет роль командного центра, динамика и дает дополнительные возможности воспроизведения звука, через нажатия клавишами кнопок (влево, вправо). Остальные клавиши реализуют свои функции за счет присоединенных деталей, различного цвета.
Сбор информации о нажатии той или иной клавиши, отвечает датчик цвета, закрепленный таким, образом, чтобы распознавать цвета клавиш.
В конструкции предусмотрена стойка для нот, которая состоит из панели, рамок, и двойных изогнутых балок.
Нажатие клавиш, удалось добиться, путем продольного изгиба соединительных штифтов 3-х модульных с фрикционной муфтой, закрепленных только на два модуля из трех возможных [Приложение 1].
2.2 Управляющая программа
В проекте, используется несколько управляющих программ, запускаемых параллельно. В качестве языка программирования, был выбран общемировой язык Scratch. Такое решение обусловлено, знанием членов проекта, данного языка программирования, что позволяет решить поставленную задачу перед командой проекта в полной мере.
Управляющая программа представляет собой несколько подпрограмм, отвечающих за воспроизведения звуков, различной тональность, длительности и бита. Принцип работы, заключается в том, что датчик цвета находится в режиме ожидания, после обнаружения того или иного цвета (всего предусмотрено обнаружение белого, желтого, светло голубого, фиолетового и красного цветов), передает сигнал об его обнаружении микроконтроллеру, который в свою очередь воспроизводит позитивный звук. Логикой выступили блоки “цикла” и “если…то”.
Помимо этого, для воспроизведения звука используется и сигнал о нажатии кнопок влево или вправо на микроконтроллере, с аналогичной логикой.
Также была добавлена функция, отображения символа воспроизводимого звука на цветовой матрице 5х5 дисплея микроконтроллера, которая визуально отображает воспроизводимый звук [Приложение 2].
Заключение
Подводя итог, следует констатировать, что, музыкальные звуки благоприятно влияют на человека. Важно, чтобы музыка доставляла радость. Например, мажорная, но неприятная мелодия может раздражать. А приятные мелодии замедляют пульс, способствуют расширению сосудов и нормализации давления. Каждый человек имеет собственные музыкальные вкусы, и иногда прослушивание особенно любимого музыкального произведения может вызывать крайне интенсивное удовольствие с появлением дрожи, мурашек и других реакций.
Исследуя влияние звуков музыкальных инструментов, нами было принято решение о создании подобия “Пианино”, а точнее его миниатюрный вариант, в котором подобраны звуки, наиболее создающие благоприятное воздействие на человека.
Список литературы и интернет-источники
https://www.legato.su/stati/kak-muzika-vliyaet-na-mozg.html
https://eomi.ru/keyboard/upright-piano/
https://chris-rea.ru/muzykalnye-instrumenty/skripka-opisanie-instrumenta
https://www.i-igrushki.ru/igrushkapedia/fleyta.html
Способен И.В. Элементарная теория музыки: Учебник для музыкальных школ и училищ // Кафира 1996г. – 203 стр.
http://muz-school.ru/services/muzyka-spasaet-lyudei---vliyanie-muzyki-na-zdorove
https://jamschool.by/o-polze-urokov-na-gitare/
https://propianino.ru/vliyanie-igry-na-klavishnyx
http://muz-school.ru/services/muzyka-spasaet-lyudei---vliyanie-muzyki-na-zdorove
Приложение 1
Конструкция мини пианино “Bartolomeo-800”
Приложение 2
Управляющая программа “Bartolomeo-800”