Table of Contents

Въведение

Месните семейства заемат уникално място в акустичния свят. Тромпет, тромбон, рог, или туба е измамно прост в външен вид . Дължината на метална тръба, завършваща в изригване камбана. Въпреки това звукът, произведен е резултат от високо нелинейни, динамично свързване между биологията на играча и строги физични закони. За разлика от дървовъртеж рейд или ударен стринг, първичният осцилатор в месингов инструмент е човешката устна, което го прави един от най-директните и резонатор на музиката. Тази статия осигурява авторитетно изследване на механиката на звук в месингови инструменти. Тя обхваща физиката на лифт тръстиката, функцията на въздушната колона като акустичен резонатор, ролята на хармоничната серия и практическите последици от тези принципи за играчите и инструментите. Разбирането на тези механика се движи месинг от интуитивно изкуство към занаята земя в предвидима наука, позволявайки по-ефективна практика, по-добра техника, по-добре оборудване, по-добре контролирана от други.

Generator на устните-Рийд: Играчът като звуков източник

Звукът в месингов инструмент започва не в метала, а в точката на контакт между играча и мундщука. Устните образуват вибрационен клапан, познат като липсова тръстика. Този механизъм превръща постоянен поток от въздух от белите дробове в пулсиращ поток, който съвпада с желаната музикална честота.

Ефектът на Бернули и самоосилацията

Когато играчът образува своя ембух, устните се притискат заедно, докато налягането се натрупва зад тях от белите дробове. След като вътреоралния натиск надвишава мускулното напрежение, което държи устните затворени, устните леко, позволявайки на струя въздух да избяга. Това създава високоскоростно движение, което се движи зад тях. Според принципа на Бернули страничното налягане в високоскоростна течност намалява. Този спад на налягането, съчетан с еластичната възстановителна сила на липната тъкан, щраква устните обратно заедно. Цикълът се повтаря. Това не е принудителна вибрация; това е самоподдържаща се осцилация. Естественият резонанс на масата на устните и напрежението определя базовата честота, но тази честота силно се влияе от звуковото натоварване на инструмента, прикрепен към мундщука. Играчът контролира чрез промяна на напрежението на мускулите на устните и на опората от мембраната.

Устата като акустичен трансформатор

Далеч от това да бъде проста фуния, мундщука е внимателно инженерен акустичен филтър. Купата, гърлото, и backbore заедно образуват Хелмхолц резонатор. Този резонатор служи критично функция: тя отговаря на високата механична импеда на вибриращите устни до долната акустична импедантност на въздушния колона на инструмента. Без това съвпадение, пренос на енергия от устните към колоната въздух ще бъде силно неефективно, което води до слаб, скучен звук. Геометрията на мундщука определя неговата резонантна честота. Плитко чаша с тесно гърло произвежда по-висока резонантна честота, която поддържа горния регистър и озарява тон. Дълбока чаша с големи гърчове намалява този резонанс, поддържайки ниския регистър и произвеждайки по-тъмен, кръгъл тимбре.

Въздушната колона: Резонанс и постоянни вълни

След като пулсиращият въздушен поток, генериран от устните, навлиза в инструмента, той се сблъсква с въздушната колона вътре в тръбата. Инструментът не само усилва звука; той действа като високоселективен филтър. Той подсилва честотите, които съответстват на естествените резонанси и намалява тези, които не. Специфичните честоти, които са подсилени форма на инструмента хармония серия.

Постоянни вълни в силиндрични и конусовидни тръби

Поведението на въздушната колона зависи силно от огъващия профил на инструмента. Акустично, месинговият инструмент се третира като тръба, която е затворена в единия край (край на мундщука, където тръстиката на устната е с висок импеданс) и се отваря в другия (звънеца). Въпреки това, изригването на камбаната и подниската на тръбата усложняват този прост модел.

  • Цилиндрични тръби (като по-голямата част от тромбон или оловна тръба на тръба) поддържат само нечетните хармоници (1st, 3th, 5th, 7th), ако те са перфектно затворени в единия край. Въпреки това, камбаната изригване променя това поведение, ефективно прави инструмента да се държи като хибрид.
  • Конични тръби (като френски рог или флугелхорн, или основното тяло на еуфон) поддържат пълен набор от хармоници (1st, 2nd, 3rd, 4th и т.н.), точно както тръбата отворен в двата края. Ето защо коничните инструменти обикновено имат по-гладко, по-дори отговор в хармоничната серия и играят на фундаментален (педален тон) с много по-голяма лекота.

Модерният месингов инструмент е цилиндро-коничен хибрид. Първоначалният раздел на тръбите е предимно цилиндричен, докато последният раздел се изригва конично в звънеца. Тази комбинация дава на месинговите инструменти характерната им блясък и мощност, като същевременно позволява разумна степен на гъвкавост в ниския регистър.

Камбаната като акустичен филтър с висока проходимост

Звънецът на месинговия инструмент играе решаваща роля при определянето на тембрето на инструмента. Той функционира като акустичен високоходен филтър. За честоти над определена честота на изключване, звънецът постепенно съвпада с импеданса на вътрешната въздушна колона на тази на външния въздух, позволявайки на тези честоти да излъчват ефективно. За честотите под границата звънецът действа като затворен край; звуковата вълна се отразява обратно в инструмента. Това отражение е от съществено значение за установяването на модели на постоянната вълна за по-ниските хармоници. По-постепенната честота на прекъсване се определя от скоростта на изригване на камбаната. Бързото запалване на звънеца (като на тръба) води до по-висока честота на изключване, допринасяйки за по-ярко, по-фокусиран звук. По-постепенно изригване (като при френски рог) в по-ниска честота на прекъсване, допринасяща за по-ниска честота на прекъсването, което води до по-тъмнен звук.

Клапан и плъзгачи: Промяна на дължината

Това ефективно удължава колоната с точно количество, като намалява цялата хармонична серия чрез определен интервал (напр. цяла стъпка или половин стъпка). Комбинацията от различни клапани позволява на играча да достигне до множество хармонични серии. На тромбона играчът физически премества плъзгача, за да променя непрекъснато дължината, като позволява перфектната глисандос и микротонална корекция. След това играчът избира специфична хармонична от тази серия чрез коригиране на напрежението в устните си. Изкуството на месинговата игра се крие в безпроблемното интегриране на тези две системи: честотата на рестартиране на устните и дължината на звуковия инструмент.

Системата за групиране: Impedance, Sluding, and Response

Акустичните взаимодействия между устните на играча и инструмента не са еднопосочна улица. Има непрекъсната обратна връзка. Инструментът осигурява акустичен товар, срещу който устните трябва да се натисне. Качеството на това свързване определя как се чувства инструментът, колко лесно се слотва и колко стабилно е терена.

Акустични връхове на натрапчивост и резонанс

Акустична импеданс е устойчивостта на звуков поток. При резонансните честоти на въздушната колона, акустичната импеданс е ниска. Това означава, че устните могат лесно да прехвърлят енергия в инструмента на тези честоти. Ако устните вибрират с честота, която не съответства на един от тези естествени резонанси, импедансът е висок, и устните трябва да работят много по-трудно за поддържане на осцилацията. Наборът от резонансни честоти на инструмента, характеризиран с върхове в кривата на импеданс, е това, което определя инструментът е играл на високи, неясни или трудни за контрол върхове на силата в определени регистри.

Прагът на осцилиране

Свързването между устните и инструмента е нелинеарна система. Играчът трябва да осигури достатъчно енергия, за да преодолее прага на трептене за дадена бележка. Този праг е най-нисък на върховете на импеданс. Въпреки това играчът може да "насили" устните да вибрират на честоти, които не са точно подравнени с връх, огъване на терена или достъп до бележки, които са естествено слаби в серията (като фундаментала на цилиндричен инструмент). Това изисква значително повече усилия и контрол. Съвременните акустични изследвания, особено от лаборатории като Университет на Ню Южен Уелс Музикална Акустика група, показа, че динамиката на рейд на устните са сложни и че мундщуката действа като решаващ нелинеен елемент, който разширява обхвата на честотите, които играчът може да заключва върху дадена хармоника.

Разобличаване и разбиране на производствени фактори Tone

Много фактори се цитират като засягане на тона на месингов инструмент, от вида метал до дебелината на звънеца. Докато някои от тези фактори имат измерим ефект, други са вторични на геометрията на инструмента и уменията на играча. Ясното разбиране на тези фактори помага да се демистифицират избора на оборудване и фокусира вниманието върху това, което наистина има значение за звуковото производство.

Големите материали се обсъждат

Сребърна тръба звучи различно от жълта месингова тръба? Физиката на металната вибрация подсказва, че звънецът на месингов инструмент вибрира и тези вибрации могат да повлияят на звука. Обаче ефектът е коварен и е тема на текущо проучване. Плътността и сковаността на метала влияят на вибрационните режими на звънеца, но тези вибрации са изключително малки. Изследванията, публикувани в обекти като Акустичното общество на Америка показва, че геометрията на инструмента .Разликите между иначе идентичните инструменти, направени от различни метали са по-малки от промените, които се произвеждат от различен увис и тембър. Основната функция на метала трябва да се определи по същия начин. Разликите в звука между иначе идентичните инструменти са по-малки от промените, които се получават от различни усти или от тембре.

Достоен профил и доминиращ ефект

Както беше обсъдено, разликата между цилиндричните и коничните профили на боровата кост е единствената най-значима акустична променлива в дизайна на инструмента.

  • Cylindrical bores (тръбовидни, тромбони) произвеждат по-ярък, по-брилянтен звук със силно присъствие на високи хармоници. Атаката често е по-осезаема и фокусирана.
  • Конични борове (френски рога, флугелхорн, туби) произвеждат по-тъмен, по-топъл и по-голям звук от смесване. Хармоничен спектър е по-гладко, с по-малко акцент върху високите частични части, което води до по-заоблен тембре.

Изборът между тези две основни архитектури е най-важното решение, което играчът взема при определянето на тяхната разумна концепция.

Механиците на мутите

Мутатите променят тона и обема чрез промяна на звуковия товар на инструмента. Директно заглушаване, вложено в звънеца, променя ефективната дължина на колоната на въздуха и въвежда нов набор от резонанси, филтрира определени честоти и създава характерния звук "бръмчащ." Хармонът заглушава (уа-уа-мута) създава малка камера в звънеца, която се държи като отделен резонатор, позволява на играча да промени драматично звука чрез покриване и разкриване на мухъла с ръка. Използването на мухъл демонстрира дълбок принцип: звукът на месингов инструмент не е фиксиран; граничната ситуация на камбаната може да бъде манипулирана в реално време, за да се създаде огромна палитра от тонални цветове.

Педални тонове и механика: Границите на модела

Една от най-инструктивните области на месинговата акустика е изучаването на педалния тонус или фундаменталната честота. В теоретична конична тръба фундаменталът е напълно поддържан и лесен за игра. В теоретична цилиндрична тръба затворена в единия край, фундаменталът не съществува като резонанс. В реалните месингови инструменти, които не са нито перфектно цилиндрични, нито перфектно конични, тонът на педала е изключение, което доказва правилото.

На тромпет, педалният тон (написан ниско C, звуков концерт B-флат) е пословично трудно да се произвежда. Играчът трябва да принуди устните да вибрират с честота много под честотата на изключване на звънеца, в регион, където инструментът осигурява много малко акустична подкрепа. Това изисква максимално релаксиране на устните и масивна въздушна поддръжка. Звукът, произведен не е една чиста честота, но комплексен бръмчене, който съдържа много по-високи хармоници. Инструментът резонира при тези по-високи хармоници, като дава на слушателя впечатлението на ниското ниво чрез липсващ фундаментален ефект. На тромботен, който е по-хезичен, педалът е също така труден, но е стандартна част от напредналия репертоар. На френски или туба, които са по-конична, тонът на педала е лесно достъпен и се смесва с останалата част от регистъра. Разбирайки този континуум помага на играчите да се приближават до ниската система с правилната физическа и акустична стратегия.

Практика акустика за съвременния Брас плеър

Принципите, очертани по-горе, не са само академични; те имат директни и мощни приложения в ежедневната практика и изпълнение. Играч, който разбира физиката на инструмента си, може да диагностицира проблемите по-точно и да намери решения по-бързо.

Използване на хармонично познание за по - добро интониране

7-ият частичен е известен като плосък, а 11-ият е често остър. Знаейки това позволява на играча да предвиди тези тенденции на настройка и да направи микро-коригации с тяхната ембохура или плъзгане позиция, преди да играе на нота. Например, тромпетист, който свири на написан "C# в персонала" (4-ти частичен, който е по същество остър) трябва активно да намали терена, докато играе "G над персонала" (6-ти частичен, често плосък) изисква повишаване на терена или използване на алтернативен пръст. Това не е недостатък в инструмента; това е основно свойство на вибриращ въздушен стълб, и овладяването на тези корекции е ядро умение на професионална игра на месинг.

Избор на уста, основана на акустични принципи

Вместо да разчита единствено на репутацията на марката или неясни описания на "тъмност" или "блестящ," играчът може да използва акустични концепции, за да избере мундщука. Играч, борещ се в горния регистър, може да се възползва от плитка чаша (по-висока честота на резонанса) и по-строго гърло (по-голяма импеданс). Играч, който търси по-голям, по-без усилие нисък регистър може да търси по-дълбока чаша (по-нисък резонанс) и по-голям бекбой. Репутативни производители като Ямаха предоставят подробни ръководства за това как техните спецификации на мундщуката влияят на отговора на инструмента, позволявайки на играчите да направят избор въз основа на доказателства.

Топлите рутинни тренировки, основани на физиката

Ефективно загряване може да бъде структурирано около принципите на тръстиката на устните и колона въздух. Започнете с дълги тонове на фундаменталното (педални тонове, ако е достъпен) за установяване на максимален обем въздух и релаксация, принуждавайки инструмента да резонира пасивно. След това преминете към 2-ра и 3-та част, фокусирайки се върху усещането за заключване на постоянната вълна на място. Практика огъване на титла малко под и над центъра на слота, за да се развие осъзнаване на връх на импеданса. Това създава дълбоко физическо разбиране на резонансната структура на инструмента, което води до по-голяма сигурност и контрол в изпълнението.

Заключение

Звукът на месингов инструмент е продукт на сложна и елегантна физическа система. Вибрацията на устните на играча, съчетана с високоселективен резонанс на цилиндричната и конична въздушна колона, създава хармоничния спектър, който разпознаваме като месингов тон. От ефекта на борнулите, който кара устната тръстика към функцията на камбаната като акустичен филтър, всеки компонент следва предвидими закони. Чрез разбирането на тези принципи .Хроникалната серия, акустичната импеданс, ролята на мундщука, както и въздействието на bore профил и макетите могат да се движат отвъд традицията и и интуицията, за да направят информирани решения. Това знание не позволява музикантите да практикуват по-ефективно, да избират оборудване по-разумно и да произвеждат по-контролирано, красиво и изразително звук. Науката на месинг не намалява изкуството; тя осигурява инструментите за изкуството да се разцветят с по-голяма прецизност и намерение.