Kolektivy a volné kombinace

U varhan se jednotlivé hlasy zapínají příslušným ovládacím prvkem (manubriem, sklopkou). Jakákoliv změna registrace během hry tak znamená, že varhaník musí ručně vypnout již nepotřebné hlasy a naopak zapnout jejich novou sestavu. U větších varhan tato změna může předpokládat změnu polohy až několika desítek ovládacích prvků a je tedy nereálné ji provést v krátkém čase (během hry), což má vliv na interpretaci skladeb, jejichž tvůrci předpokládají častou změnu registrace. Řešení tu nabízí právě kolektivy či volná kombinace, které varhaníkovi umožní provést volbu hlasů předem a nahradit jimi právě používanou registraci stlačením jednoho tlačítka (někdy nožní šlapky, pistonu nebo sklopky). Především u větších varhan (s více rejstříky) jsou jedinou možností, jak během hry výrazně měnit barvu zvuku a dynamiku i bez pomoci registrátora nebo mu alespoň usnadnit práci (varhaník sám nemůže během hry manipulovat s větším množstvím ovládacích prvků registratury, jsou-li např. manubria rejstříků na bocích stolu, je to bez přerušení hry dokonce nemožné, pro registraci tak dříve byla potřeba další osoba - registrátor, u velkých varhan i dva registrátoři). Kolektivy i kombinace jsou součástí rejstříkové traktrury (nadřazeny ručním rejstříkům).

Kolektivy, označované také někdy jako pevné kombinace či rejstříkové sbory, přepínají registraci celého nástroje v několika málo dynamicky odstupňovaných krocích (z řady pianissimo, piano, mezzoforte, forte, fortissimo, pleno a tutti - označují se většinou značkami pp, p, mf, f, ff, pleno, tutti). Rejstříky, použité v jednotlivých stupních jsou navoleny pevně při výrobě či intonaci nástroje varhanářem (u nástrojů s řídicím počítačem a elektrickou trakturou se dnes můžeme setkat i s možností dodatečné změny uživatelem) tak, aby jednotlivé dynamické stupně byly co nejvýrazněji odlišeny a umožňovaly rychlou změnu zvuku i technicky méně zdatným varhaníkům.

Následující fotografie zachycují ovládací prvky kolektivů na hracím stole:

Tlačítka pod prvním manuálem, plný popis.

Tlačítka pod prvním manuálem, popis pomocí dynamických značek.

 

Volné kombinace jsou principiálně obdobné kolektivům, umožňují však rejstříkové obsazení jednotlivých stupňů kombinace individuálně navolit (naprogramovat). Volná kombinace je tedy varhaníkem předem připravená (naprogramovaná) sestava hlasů, která se v případě potřeby zapne jedním ovládacím prvkem (na rozdíl od kolektivů – pevných kombinací, u kterých jsou příslušné hlasy naprogramovány „napevno“ varhanářem při stavbě nástroje).

Na fotografii je zachycen fragment hracího stolu s rejstříkovými sklopkami a jednou volnou kombinací, tvořenou páčkovými spínači nad sklopkami. Sklopky, jak je patrné z obrázku, spínají jednotlivé hlasy či spojky klaviatur. Abychom si objasnili, jak to funguje uvnitř, podívejme se nyní na řez tímto hracím stolem:

Každý ze spínačů (jak spínač rejstříku, tak i rejstříkový spínač kombinace) má oddělenou vzduchovou komůrku s řídicím ventilem. Komůrky jsou tvořeny podlouhlým kanálem, probíhajícím po celé délce hracího stolu (nad těmi částmi, ve kterých jsou ovladače rejstříků). Na obrázku jsou v řezu zobrazeny součásti pro jeden spínač rejstříku (sklopku) a jeden rejstříkový (programovací) spínač volné kombinace, všechny další mají identické provedení.

Vzduchová komůrka spínače rejstříku je trvale naplněna stlačeným vzduchem. Překlopení sklopky tedy vždy způsobí okamžité naplnění připojené rourky a zapůsobení příslušného akčního členu na jejím konci (zapnutí rejstříku ve vzdušnici vpuštěním vzduchu do rejstříkové kancely či přesunutím zásuvky).

Jak je patrné z obrázku, vzduch se k akčnímu členu dostává od sestavy řídicích prvků registrace jedinou rourkou. K této rource se ale v hracím stole může vzduch dostat od dvou nezávislých zdrojů (1. - sklopka, 2. – rejstříkový spínač volné kombinace). V okamžiku, kdy pro ovládání jednoho akčního členu použijeme více než jeden ovládací prvek (v tomto příkladě dva, ale může jich být i více), musíme pneumatickou soustavu doplnit o další člen – směrové (zpětné) ventily. Tyto ventily oddělí jednotlivé zdroje tak, aby se navzájem nemohly ovlivňovat (dovolí vzduchu téci jen od zdroje ke spotřebě a ne mezi zdroji navzájem viz animace).

Vraťme se teď zpátky k popisu volné kombinace. Nad vzduchovou komůrkou pro sklopky je obdobná kommůrka pro kombinace. V klidovém stavu není naplněna stlačeným vzduchem, takže ani při zapnutém rejstříkovém spínači kombinace, tj. otevřeném ventilu k hornímu konduktu na obrázku nezapne hlas – nevpustí vzduch do rourky k akčnímu členu. To se stane až v okamžiku, kdy se do této komory odděleným ventilem, spojeným s centrálním spínačem kombinace, vpustí vzduch. V tomto okamžiku se současně zapnou všechny rejstříky, naprogramované předem stlačením páček jednotlivých spínačů kombinace nad sklopkami.

Tato animace ukazuje, co se děje v okamžiku sepnutí volné kombinace tlačítkem na hracím stole. Stlačený vzduch naplní komoru ventilů rejstříkových (programovacích) spínačů volné kombinace. V tomto případě je spínač vypnutý, ventil je uzavřen a vzduch se tak dále nedostane. Tento hlas byl tedy naprogramován do kombinace jako vypnutý a jeho stav se zapnutím kombinace nemění (i to je smysl kombinace).

Na této animaci je obdobná situace pro rejstřík, který byl do kombinace zaprogramován jako zapnutý. Páčka spínače je stlačená, ventil v komůrce kombinace otevřený a v okamžiku, kdy se do ní dostane stlačený vzduch tento volně plyne přes zpětný ventil k akčnímu členu (zapne rejstřík). Z animace je patrná i role sběrné komůrky se zpětnými ventily, vzduch od kombinace může plynout jen ve směru ke spotřebiči, nedostane se do jiné rourky (ke sklopce, kudy by unikl do okolí).

Porovnáme-li způsob práce dvou (v tomto příkladě) možností, jak zapnout hlas, vidíme, že je prakticky shodný s jedním rozdílem – vzduchová komora řídicích ventilů spínačů rejstříků (sklopek) je stále pod tlakem, zatímco komora ventilů rejstříkových spínačů volné kombinace dostane vzduch až po otevření dalšího, centrálního ventilu. Teoreticky vzato – kdybychom tento centrální ventil nechali trvale otevřený, bylo by ovládání rejstříku sklopkou a páčkou kombinace rovnocenné (i když – s ohledem na rozměry páček a jejich provedení dost neohrabané a nevýhodné, protože k takovému způsobu ovládání nejsou předurčeny). V běžném případě se tedy liší použití obou prvků. Sklopka zapíná hlas okamžitě, kdežto rejstříkový spínač kombinace musí čekat pro splnění své naprogramované funkce až na nadřízený povel.
Prohlédneme-li si výše uvedené obrázky a animace, narazíme ještě na další problém. Je-li v nástroji vybudováno více volných kombinací (nebo jsou ještě dále spojeny s pevnými kombinacemi – kolektivy), jejich konstrukce je vždy postavena tak, že se při zapnutí kterékoliv z nich ostatní automaticky vypnou. Jinými slovy, v jednom okamžiku může být zapnuta jen jedna kombinace (jen jeden kanál dostane vzduch, jeho přívod do ostatních se automaticky uzavře). Problém ale v tuto chvíli nastává s rejstříky, které byly zapnuty ručně (sklopkou). Ty nelze jednoduše vypnout (vzduchová komora jejich ventilů je pod tlakem trvale) a tyto ruční hlasy mohou dále znít navíc k předem navolené kombinaci a znehodnotit ji tak.

Animace ukazuje právě takový okamžik – rejstřík je zapnut ručně sklopkou, naopak ventil v komůrce kombinace je ve spodní – vypnuté poloze. Přesto hlas zůstává zapnut bez ohledu na centrální zapnutí či vypnutí kombinace i když je naprogramován jako vypnutý.

Řešení se v tomto případě nabízí– upravit vzduchovou komoru pro sklopky tak, aby se v okamžiku zapnutí kterékoliv kombinace automaticky uzavřel přívod vzduchu a „ruční“ rejstříky se vypnuly. Nebo přidat k tomuto ventilu ovládací prvek, označený zpravidla jako „ruční rejstříky“ (R nebo RR), kterým mohu volit pro volné kombinace dva odlišné způsoby činnosti:

Při zapnutých ručních rejstřících volná kombinace jen přidává další hlasy, nedokáže již nepotřebné vypnout. A naopak při vypnutých ručních rejstřících zapnutí volné kombinace způsobí úplnou výměnu sestavy rejstříků (vypne všechny ruční a přepne na naprogramované v kombinaci). V některých nástrojích je spínač, pracující na opačném principu – zapíná ke kombinacím ruční rejstříky. Bývá zpravidla označen jako „vypínač ručních rejstříků“ a buďto zapne nebo vypne všechny ruční rejstříky (ovládá opět ventil pro naplňování komory pro sklopky vzduchem) bez další vazby na kolektivy a kombinace. Ve velkých varhanách se zpravidla setkáme s oběmi možnostmi.

Uvedený příklad s jednou volnou kombinací je nejskromnější případ pomocných zařízení (pomineme-li nástroje zcela bez kombinací). Častější jsou varhany s několika volnými kombinacemi (u pneumatické traktury zpravidla ne více, než čtyřmi, u elektrických a kombinovaných traktur jich pak může být i několik desítek). Takový nástroj samozřejmě nabízí více možností rychlých změn registrace při hře, děje se to však za cenu značně složitější konstrukce hracího stolu.

Fotografie ukazuje fragment hracího stolu se čtyřmi zabudovanými volnými kombinacemi (konkrétně na této fotografii jsou sice varhany s elektropneumatickou trakturou, způsob ovládání a vnější vzhled jsou ale prakticky shodné s čistě pneumatickým nástrojem). Nad sklopkou každého rejstříku jsou vidět různobarevná tahélka rejstříkových spínačů volných kombinací. Sestava všech tahélek shodné barvy (tady bílé, červené, žluté a modré) slouží k naprogramování rejstříků do jedné ze čtyř dostupných kombinací. Čtveřic tahélek je tolik, kolik je sklopek ručních rejstříků (včetně spojek).

Následující schéma ukazuje řez registračním blokem jednoho rejstříku v pneumatickém nástroji s více (na obrázku se třemi) kombinacemi:

Tahélka volných kombinací (VK I, VK II a VK III – na obrázku všechna v barvě zelené) jsou spojena s trojicí přesuvných ventilů ve stole. S jejich pomocí lze sestavit – naprogramovat tři různé sestavy – volné kombinace hlasů v každém manuálu a v pedálu. Každá z těchto kombinací může být sepnuta varhaníkem pomocí tlačítek (K1, K2, K3), umístěných zpravidla pod prvním manuálem, nebo jako pistony nad prahem pedálu. Každou z těchto kombinací lze zapnout jen samostatně, mechanismus ovládání tlačítek je řešen tak, že při stisku tlačítka kterékoliv kombinace se zbývající kombinace vypnou, nelze stisknout dvě či více současně. Každá z (v tomto příkladě tří) kombinací má v hracím stole svou vzduchovou komůrku (1,2,3), probíhající jako kanál po celé délce stolu (nade všemi sklopkami). Po stisku ovládacích tlačítek kombinace se vždy jedna odpovídající komora naplní vzduchem. Komora, označená na obrázku 4 je komora pro ruční rejstříky – sklopky a je stále naplněna vzduchem. Překlopení sklopky tak způsobí vždy okamžité zapnutí hlasu.

Obdobně jako u výše uvedeného příkladu s jednou kombinací i tady najdeme sběrnou komůrku (5) se zpětnými ventily. Všechny rourky, přivedené k této komůrce mají ústí opatřeno ventilem, který zabraňuje zpětnému toku vzduchu. Pouze vtokový otvor výstupní rourky (7) je volný a umožňuje výstup vzduchu dále k akčnímu členu.

Vzduchové komůrky jednotlivých volných kombinací (zvýrazněné na animaci červenými obrysy) probíhají v hracím stole podélně a představují zdroj vzduchu pro všechny rejstříkové spínače příslušné volné kombinace. Na jejich horní straně jsou otvory, kterými se může tento vzduch dostat kanálky až do sběrné komůrky se zpětnými ventily (5) pro jednotlivé rejstříky. Tyto otvory jsou otevírány a zavírány pomocí přesuvných ventilů spojených s tahélky rejstříkových spínačů volné kombinace VK I, VK II, VK III. Vzduchová komora kombinace je tedy společná pro všechny rejstříkové spínače této kombinace. Zbývající kanálky vedou jen do příslušné sběrné komůrky (5) se zpětnými ventily. Tuto komůrku má každý rejstřík svou a mezi sousedními komůrkami ve stole už není další podélné spojení.

Zasunutí všech tahélek příslušného hlasu způsobí jeho vypnutí ve všech kombinacích. Zapnutí kterékoliv kombinace pak nezpůsobí zapnutí hlasu, poněvadž přesuvné ventily tahélek zabraňují v této poloze proniknutí vzduchu z kanálu kombinace do sběrné komůrky a dále k akčnímu členu. Co se děje v tomto bloku v případě, že je hlas v některé z kombinací naprogramován jako zapnutý?

Vytažením spodních dvou tahélek VK I a VK II je tento rejstřík zaprogramován do prvních dvou kombinací jako zapnutý a do třetí (VK III) jako vypnutý. Centrální zapnutí první či druhé kombinace (odpovídajícím prvkem na hracím stole) způsobí naplnění jedné ze vzduchových komor stlačeným vzduchem. Kanálkem v bločku ventilu s vysunutým tahélkem se tento vzduch dostane až do sběrné komůrky (5) se zpětnými ventily a odsud dále k akčnímu členu ve vzdušnici a zapne rejstřík. U třetí kombinace se sice kanál naplní také (viz animace), vzduch však narazí na uzavřený kanálek pod bločkem se zasunutým tahélkem a nedostane se dále, rejstřík zůstane vypnutý.

Stejně jako u nástroje s jednou kombinací (popsaného jako první příklad výše v textu) i zde se vyskytuje problém funkce ručního rejstříku (sklopky) v součinnosti s kombinací. Pokud by vzduchová komora pro ventily sklopek byla stále pod tlakem, jako na uvedeném příkladě, ruční rejstřík by nešel při zapnutí kombinace touto kombinací vypnout (šlo by to opět jen ručně překlopením sklopky). Volná kombinace by tak mohla k hlasům zapnutým ručně jen přidávat další hlasy. Řešení by bylo pouze v doplnění komory pro sklopky o řídicí ventil, který by byl ovládán v souvislosti s kombinacemi (při zapnutí některé kombinace by vypnul ruční rejstříky), nebo ručně jako vypínač ručních rejstříků.

Sejmeme-li z této skříňky víko, uvidíme uvnitř systém svislých kanálků – navzájem oddělených komor se zpětnými ventily (zpravidla koženými klapkami). Do každého kanálu vede sada rourek (v tomto případě pěti), kterými může být přiveden vzduch od řídicích prvků, kterými jsou zde (shora) volná kombinace I, volná kombinace II, rejstříková sklopka, kolektiv Tutti a mechanismus Crescenda. Každý z těchto přívodů do komůrky je opatřen zpětným ventilem, takže se navzájem nemohou ovlivňovat. Ve spodní části komůrky je vtokový otvor rouky, vedoucí k akčnímu členu (zapínající hlas či spojku). Animace ukazuje zapnutí vybraného hlasu (tady Trompeta 8’) pomocí zapnutí volné kombinace VK I. Vzduch z příslušné rourky pootevře zpětný ventil, naplní komůrku a pokračuje rourkou k akčnímu členu. Současně přitiskne klapky všech zbývajících zpětných ventilů, čímž zabrání úniku vzduchu přes tyto, nyní neaktivní rourky (a případné vzájemné ovlivnění nadřazených členů – pokud by zde tyto ventily nebyly, stlačený vzduchy by se např. přes otevřené ventily kombinací mohl dostat do vzduchového kanálu druhé kombinace a zapnout další hlasy). Analogicky zařízení funguje i pro ostatní ovládací prvky, kterých u konkrétních varhan může být více i méně, než v tomto příkladu.

Volné kombinace - elektrická a kombinovaná traktura:

Činnost i ovládání volných kombinací jsou u elektrické traktury obdobné, jako u pneumatické. Snazší realizace ovládacích prvků a především vlastní "logiky" přiřazení dané funkce konkrétnímu ovládači jsou však podstatně snazší, technicky jednodušší a realizovatelné na mnohem menším prostoru. Proto nástroje s elektrickou (elektronickou) trakturou nabízejí více volných kombinací (dnes často desítky až stovky, pro přehlednost dělené do "bank" - sad, kterou může mít každý z varhaníků vlastní). Logiku kombinací lze realizovat kontaktně (pomocí elektromechanických relé - viz kapitola o komponentech elektrické traktury a kapitola o rejstříkové elektrické traktuře), bezkontaktně pomocí tranzistorů a diod nebo softwarově, pomocí programu v řídicím počítači.

 

Kolektivy - pneumatická traktura:

Obdobně jako u volné kombinace i kolektiv zapíná určitou kombinaci rejstříků pomocí jediného ovládacího prvku, nejčastěji ve formě tlačítka či pistonu, vyskytují se i kolektivy ve formě sklopek nebo zdvojené ovládání (ruční i nožní). Činnost mechanismu kolektivů ukazuje následující animace:

Zařízení je tvořeno dřevěnou skříňkou s trojicí (v tomto příkladě pro tři stupně síly zvuku nástroje) vodorovných kanálů 1,2 a 3. Vlevo je u každého kanálu vstupní otvor, kterým se do kanálu dostane vzduch po zvolení – zapnutí příslušného kolektivu. Dále jsou v každém z kanálků výstupní otvory s rourkami k registračnímu bloku (zde jsou přivedeny do sběrné komůrky a odtud se vzduch dostane přímo k akčním členům).
Zapnutí kolektivu Piano naplní vzduchem horní kanálek a přes odsud vyvedené rourky zapne tiché rejstříky Bourdon 8’ a Dolce 8’. Zapnutí kolektivu Forte naplní oba horní kanálky, což v důsledku přidá k předchozím rejstříkům Principál 8’ a Oktávu 4’. Zapnutí Tutti pak naplní vzduchem i třetí kanálek a způsobí zapnutí všech rejstříků. (Jedná se o zjednodušený příklad, u běžných varhan je rejstříků více a kolektivy tak mohou být značně bohatší).

Kolektivy - elektrická traktura:

V elektrické traktuře je realizace kolektivů poměrně snadná. Ovládací prvky přepínají v klasických systémech jen sadu relé (po jednom pro každý stupeň), které pomocí kontaktů zapínají příslušné rejstříky:

Relé kolektivů v hracím stole.

Každé relé má svazek kontaktů (samostatný kontakt pro každý ovládaný rejstřík). Pro každý dynamický stupeň může být sepnuto jen jedno relé (pak má každý další stupeň více a více kontaktů) nebo všechna relé od nejnižšího stupně po navolený stupeň (viz fotografie, další stupně jen přidávají další rejstříky k dosud sepnutým, v plénu či tutti tak jsou sepnuta všechna relé).

Pro oddělení obvodů může být použito diodové matice (dioda pracuje jako jednosměrný "elektrický ventil") a k přepínání jednotlivých stupňů pak stačí relé s jedním kontaktem nebo spínací tranzistor:

Diodové matice kolektivů, v pozadí spínací relé.

 

V hracích stolech řízených počítačem je realizace kolektivů softwarovou záležitostí (úpravou programu). Pro ovládání je použit kontaktní či bezkontaktní prvek, přiřazení rejstříků příslušnému stupni je naprogramováno v programu (u většiny systémů je dána možnost uživateli sestavu rejstříků změnit, což v ostatních typech traktur není možné). Je otázkou do diskuse, nakolik je tato možnost účelná (varhanáři ji však většinou nabízejí, neboť je prakticky "zadarmo" a pro zákazníka efektně zvyšuje možnosti nástroje a pocit jeho vlivu na jeho zvuk).