真鍮の楽器における機械振動の基礎

はじめに:真鍮のハートビート

機械振動は、すべての真鍮楽器の音声の核心にある、トランペットのサンゴ礁から、深い共鳴性ユーチューブまでです。これらの振動を理解することは、学術的な好奇心を超えて行く - それはプレーヤーがより良いデザインを制作し、技術者がピーク性能で楽器を維持するのに役立ちます。この記事は、真鍮楽器の機械振動の基本的な原則、どのように彼らは音を生成し、音楽の複雑な形状を聞きます。

真鍮の楽器は、基本的に3つの主要な要素を構成する振動システムです。プレイヤーの唇は、振動の初期のソースとして機能します。楽器内の空気の列は、特定の周波数を共鳴し、増幅します。そして、楽器本体自体は、微妙なトーンカラーに貢献します。これらのコンポーネントの関係をマスターすることにより、真鍮のプレーヤーは、表現の可能性のパレットをロックします。この拡張ガイドは、基本的なコンセプトから高度なアプリケーションまで、初心者と初心者の両方に有用な洞察を提供します。

機械振動とは?

機械振動は、平衡点の周りに物理的なシステムの定期的な振動です。真鍮の機器では、これらの振動は、空気分子の顕微鏡振動、プレーヤーの唇の急速な変動、および機器の金属壁の微妙な屈曲で複数のスケールで発生します。各タイプの振動は、同じ物理的法に従います。ニュートンの運動法、Hookeの弾性システム、およびメディアの伝達方法を妨げる波の障害。

真鍮プレーヤーがノートを始めるとき、唇は特定の周波数で振動し始め、器械に旅行する圧力脈拍を作成します。これらの脈拍は空気コラム内の立方波を置くベルおよび口径を離れたことを反映します。器械は共鳴のキャビティとして機能し、振動の自然なモードに一致させる選択的に拡大する頻度。これは振動の子供を押すことは類似しています:小さく、よく時間の押しは振動の振動を造ります、振動の器械は振動を断ち、閉塞します。

真鍮の楽器の機械振動の研究は、音響と構造的な動的に大きく引き起こします。主な概念には、周波数、振幅、減衰、共鳴が含まれます。周波数は、ピッチ、振幅制御量を決定し、振動減衰、および共鳴がどのノートが生成する最も容易であるかに影響を与えます。これらの要因のそれぞれは、機器の幾何学的、材料、およびプレーヤーの技術の影響を受けます。

プレイヤーの唇の役割: 発振の源

真鍮の楽器の初期振動源は、生物学的リードとして機能するプレーヤーの唇です。固定されている木管リードとは異なり、唇は緊張、開口径、および質量を瞬時に変化させることができます。プレーヤーが唇間の小さな開口部を通して空気を吹くと、Bernoulli効果は唇がシャットをスナップし、気流をハリングする原因になります。圧力蓄積は、再び開き、サイクルを繰り返す。この振動は、通常、30秒ごとに設定されます。

唇の振動の頻度は3つの第一次要因によって決まります:唇の張力(浮気筋肉によって制御される)、動きの唇のティッシュの固まり、肺からの空気圧。より堅い、薄手の唇構成はより頻度を、より緩めます、より厚い唇の収穫はより低いピッチを作り出します。これらの変数を正確に制御するプレーヤーの能力は滑らかにピッチの曲がること、動的陰および器械のまわりできれいな連結を可能にするものです。

重要なのは、リップブズは分離ピッチを指示しません。バズリングリップは、複数の調和を含む複雑な波形を生成します。エアカラムは、これらの調和をフィルタリングし、共鳴周波数と整列するそれらの補強を行います。このコラボレーションプロセスは、同じリップテンションが異なる機器に異なるノートを生成したり、異なるバルブの組み合わせで同じ機器でも生成することができることを意味します。これを理解することは、信頼性が高く、効率的な相互作用を開発するための重要なことです。

浮世絵メカニックとリップマス

浮腫は、口の周りの筋肉の円アレンジです。再登録再生のために、唇は引き戻され、薄くなり、振動量を減らし、緊張を増加させます。低登録再生には、唇がより深くなり、リラックスして、質量と低張力の増加が必要です。口腔の開き、または唇の間の開口部は、高音符の小さめ、低音の大きな変化。これらの調整は、筋肉のトレーニングの可能な数年によって行われます。

一部のペダゴグは、「ハイ配置」(上部の唇に中心のマウスピース)と「ロー配置」(下部の唇に中心)にエンボチャタイプを分割しますが、最近の研究では、リップ振動領域が正確な配置よりも重要であることを示唆しています。唇の柔軟性は、プレイヤーは、チューブの長さを変更することなく、さまざまなピッチを生成することができます。たとえば、トランペットプレーヤーは、2番目のGライン(52Hz)を再生し、同じ方向に3Hzのバルブを調節することができます。

空気コラムおよび共鳴:増幅システム

唇が圧力パルスを作成すると、これらのパルスは、機器の空気の列に旅行します。列は、マウスピースの端(プレーヤーの唇によって)で閉じられた管として振る舞い、そしてベルの端で開く。この構成は、特定の周波数で立っている波をサポートし、調和的なシリーズ。空気コラムの長さは、基本的な周波数を決定します。長い管は、より低い基礎を生成します。

唇の振動の頻度が空気コラムの自然な頻度の1つに一致するとき共鳴は起こります。共鳴では、圧力は構造的に干渉し、高度振幅の立たばる波を造る。空気分子の変位は、鐘の上で最大であり、唇の近くのマウスピース(鐘の圧力反ノードおよびマウスピースの圧力ノード)で最小限である。この分布は、真鍮の楽器が最も効率的な音から鳴る理由を説明しています。

真鍮楽器の調和的なシリーズは、基本の整数である周波数で構成されています: f, 2f, 3f, 4f, 等. しかしながら, 楽器は、その長さのほとんどのために円筒状であり、その後ベルに欠陥であるため、, 調和は完全に整数の複数のものではありません - それらは、上レジスタでわずかに「固定」されています. この非調和は、各楽器が、この調整のために、この特性をプレイするために、その特性を与えるものの一部であります. プレイヤーは、この調整をするために、この調整する必要があります.

波動・野点の立ち方

トランペット、トロンボーン、またはチューブの内、空気分子の変位がゼロである、異なるノダルポイントで立っている波が形成されます。基本モードの場合、マウスピースとベルの反ノードの近くにある1つのノードがあります。最初のオーバートーン(オクターブ)のために、2つのノードと2つの反ノードがあります。これらのパターンは、特定のノートが特定の機器で優れている理由と、境界条件を変更することによって、突然変異が音する理由を理解するために重要です。

鐘のフレアは、音響インピーダンストランスとして機能するため、特に重要です。それは徐々にオープンエアに狭い配管のインピーダンスに一致し、音波が効率的に放射することを可能にします。フレアなしで、ほとんどの音は、弱く、洗練されたトーンをもたらす、楽器に戻って反映されるであろう。鐘の形状とサイズ - フラッスルのタイトなフレアから、エウリウムの広いベルに - 声をダイレクトに影響します。

真鍮の器械の振動のタイプ

真鍮製楽器は、最終音に寄与する3つの主要な振動を展示します。

リップ振動:]プレイヤーの唇は、基本周波数とその調和で発振します。これは、システム全体のドライバです。バズの品質 - それは清潔、安定性、およびダイナミックレンジ - 良いトーン生産の可能性を実証します。スキルの選手は、木材に影響を与えるためにバズの調和的なコンテンツを変更することができます。
空気コラムの振動:]]]チューブ内の立っている波は、放射された音に最も重要なコントリビューターです。空気コラムは、その共鳴モードに一致する周波数を増幅し、他の人を抑制します。鐘のプロファイルとともに、列の長さと形状は、音符が曲に存在するかを定義し、楽器は、動脈と動器にどのように反応するかを定義します。
直感ボディ振動:[ 楽器の金属壁は、空気の列よりもはるかに小さい広さで対立性を振動します。このボディ振動は、音の知覚された暖かさと投影に影響を与えることができます。薄肉楽器(いくつかのフレンチホーンのような)は、より、厚手の楽器(多くのトランペットのような)が、より濃厚な楽器を、より濃厚な振動、そして、これらの振動に焦点を合わせた材料を当てた、より強烈な振動、より強固な振動、より強烈な振動、そして、より強固な振動を帯する。

これらのに加えて、口紅やベルリムなどの二次振動があり、わずかなピッチシフトやトーンモジュレーションを作成できます。これらの効果はしばしば微妙ですが、経験豊富な選手やリスナーによって知覚することができます。

機械振動に影響を及ぼす要因

多くの変数は、機械的な振動が真鍮の楽器でどのように動作するかに影響を与えます。これらの要因を理解することで、プレイヤーは機器を賢く選択し、製造業者は効果的に革新することができます。

物質的な特性

楽器で使用される金属は、その剛さ、密度、および内部のダンピングに影響を与えます。高亜鉛含有量(「黄色の真鍮」のような)の真鍮合金はより高調度でより明るい音を生成します。より高い銅含有量で「真鍮」または「金真鍮」を緩やかに、高い周波数を弱め、より濃い、より暖かい音を収量ります。シルバーメッキは、表面テクスチャーを変化させ、楽器が銀や銅の衝撃を抑える方法に影響を与える、または特定のニッケル合金は、特定の特性を変化させる。

幾何学: 穴、鐘およびリードパイプ

退屈な直径は、気流抵抗の量と、楽器の傾向に鋭くまたは平らに再生します。より大きな退屈(対声トランペットのように)は、より多くの空気を生成し、より大きく、より濃い音を生成し、制御するより多くの努力を必要とします。より小さな退屈(ジャズトランペットのように)は、より明るい、より集中的なサウンドを与えます。マウスピースの後の最初のセクションは、応答とリードの傾向に大きな効果をもたらします。 A レジスタは、低速の再生をすることができます。

鐘のフレアの曲率と最終直径は、異なる周波数で効率的に音が放射される方法を決定します。グラデーションフレアは低周波投影を好むが、クイックフレアは高い周波数を増強します。鐘の喉(フレアの始まり)は、ハイパスフィルタとして機能します。より堅い喉は低周波を抑制し、より明るい音に貢献します。これらの幾何学的選択肢は、なぜ、トランペットやチューブが異なる長さを持つかの音が異なる理由です。

弁かスライドの位置

バルブとスライドは、すべての共鳴周波数を変更し、空気の列の有効長さを変更します。しかし、空気の列のオープンエンド補正とバルブスライドのキャパシタンスのために、配管の追加は完全に添加されません。これにより、いくつかのバルブの組み合わせは、小さなスライドの調整を必要とする(トロンボーンやトランペットのトリガー機構を介してなど)、アウトオブデューンノートを生成します。バルブの機械的品質(直接、バルブの調整、および応答速度が低下します)。

プレーヤーの技術とエンボチュア

プレーヤーの呼吸サポート、舌の位置、および顔の筋肉の緊張は、すべての楽器の共鳴と相互作用します。あまりにも多くの唇の緊張は、上部の調和があまりにも顕著になり、過酷な緊張を生む原因、楽器の共鳴を十分に関与できない弱いバズにつながる、薄い、フラットな音になります。「空気圧」の概念(実際には空気圧が調整され、周波数が一致する)、その列の重要な特性が望ましいです。

環境条件

温度と湿度は、空気中の音の速度を変更します(約0.6 m /秒/度摂氏)。冷間装置は、より遅い速度で、それはフラットに再生し、暖かい機器がシャープに再生する一方で、します。真鍮のプレーヤーは、再生する前に、空気を吹くことによって、その機器を温めます。湿度はまた、空気の密度と振動の弱まることに影響を与えます。非常に乾燥した空気は減衰を減らし、器械がより華麗な感じをしますが、より少ない寛容性を感じます。高度は、プレーヤーに影響する空気圧を変更します。

振動と音響生産の背後にある物理学

真鍮プレーヤーが唇を弾くと、彼らは音の速度で空気の列を割り当てる圧力波を生成します(およそ 20°Cで343 m/s)。これらの波は、不連続を反映します。口の収縮、ベルフレア、および任意のオープントーンホールまたはスライド。インシデントと反射波の間の干渉は、閉鎖したチューブの係数が説明されているように、立っている波パターンを作成します。しかし、真鍮の楽器は、周波数に依存しない。

シンプルな円筒管は、一方の端に閉鎖した、共鳴周波数は、基本の奇数です。 f、3f、5fなど。真鍮の楽器は、ベルが効果的に特定の周波数でチューブを音響的に開くので、オッズとさらには調和をとっています。したがって、閉じたオープンチューブとオープンオープンチューブの間にどこかで動作する。これは、トランペットが2番目の調和のようなメモを含む調和シリーズを再生する理由です(正反対に左が左から左に左に左が左に左折)。

空気コラムのインピーダンス - 周波数で空気の流れを変える反対。共鳴周波数では、インピーダンスは低くなります。唇は簡単に列を運転することができます。非共鳴周波数では、インピーダンスは高くなります、プレーヤーからはるかに多くの努力を必要としています。プレーヤーの唇は、これらの共鳴モードにロックできる非線形振動を作り出します。この「非線形方向」は、プレイヤーがどの部分的な方向に変化させるかをシームレスにすることができます。

計算式流体力学(CFD)と有限要素解析を用いた現代研究では、ベルフレアがインピーダンスマッチングを向上するだけでなく、より高いモードにカップルをしたり、音を豊かにしたりできる弱域の形成も明らかになりました。マウスピースカップと喉も、中周波数範囲で落ちるヘルムホルツ共鳴を導入し、多くの場合、約600～800Hzのトランペットをターゲットに、楽器の「リング」に貢献しています。

一般的な振動モードと音楽の役割

真鍮のプレーヤーは、移動弁やスライドなしでピッチを選択するために、調和的なシリーズを移動します。これらのモードを理解することは、機器を学習し、イントネーションや応答の問題を解決するのに役立ちます。

Fundamental Mode:] これは、空気の列の最も低い共鳴です。トランペットでは、基本は46 Hz(ペダルトーン)の周りにありますが、標準では、2番目の調和(116 Hz、低Fシャープ)が最も低い使用可能なノートとして扱われます。ペダルトーンは、非常に緩い唇と大規模な気流を必要とします。彼らは、プレーヤーの開発のために重要であり、特別な効果を生成します。
ファースト・オーバートーン:] 2番目の調和、基本上のオクターブ。 Bフラットトランペットでは、これは、書き込み2行で再生したときに低Bフラット(232Hz)を与えます。この部分は強く、安定しています。低レジスタのベースを形成します。リラックスしたエンボチャと適度な空気速度によく反応します。
秒間オーバートーン:]3番目のハトニック、オクターブの上の完全な5分の1。これは、トランペット上の中央C上のFのようなノートを生成します。 3番目のハトニックは、それがリップテンションでアップするプレーヤーを必要とする、非調和のためにわずかに平らです。これは、プレーヤーが耳でピッチを調整するために学んだ最初の部分の1つです。
より高調度:] 4番目の調和(基本上の2オクターブ)、第5、第6、そしてそれを超えて、ますますます一緒に閉じます。 4番目の調和は、第二の上でオクターブに注意を与えます。第7回調和は、多くの機器で著しく平らになり、回避または人工的な修正されています。 8H調和の上、ノートは一緒に非常に近いです - ハーフステップで区別するか、または高いレベルの再生を試みる。

各調和は、立っている波パターンの圧力分布のために異なる木材を持っています。低調波は、機器の体に大きな強度を持っていますが、高調波は鐘からより放射する。これは、高い音が「ブライト」と遠くを運ぶ理由です。彼らはベルフレアによってより効率的に投影されています。プレイヤーの調和の選択も抵抗に影響を与えます。高調波は、インピーダンスの増加によるよりきつく感じです。

プレイヤーとメーカーの実用的な影響

真鍮プレーヤーを練習するために、機械振動を理解することは、直接改善された性能に翻訳します。実用的なアプリケーションは次のとおりです。

強調効率:]] 唇が器械の共鳴に一致しなければならないことを認識してプレーヤーが強制を避けるのを助けます。高いノートのための「ビット」の代り、それらは目的の部分に器械ロックをするように空気速度および唇の弛緩に焦点を合わせるべきです。
Breath サポート:]]] インピーダンスの不一致の概念は、弱く、遅い気流が器械を十分に興奮させることができない理由を説明しています。プレイヤーは、楽器を貫通する安定した、速い空気を練習する必要があります。これは、空気コラムの共鳴を従事し、完全な音を生成します。
:]をウォームアップする。冷蔵器がフラットに再生されるので、数分間温暖な空気を吹くことによって、プレーヤーは楽器を温める必要があります。また、演奏前に室温で楽器を保ちながら、漂流をチューニングします。
バルブとスライドメンテナンス:[クリーンで、よく潤滑されたバルブとスライドは、空気漏れによって空気の列が破壊されないことを保証します。小さな漏れは、特定のノートの共鳴を殺し、それらが「デッド」を感じることができます。定期的な油と毎年恒例の専門的な清掃は、振動経路をクリア保ちます。
マウスピースセレクション:]マウスピースカップボリューム、喉の直径、およびバックホール形状はすべて、機器のインピーダンススペクトルに影響を及ぼします。より深いカップは、低周波数応答と暖かさを強化しますが、高登録ノートは、スラグッシュを感じることができます。浅いカップは高いノートを助けますが、低登録の豊かさを減らすことができます。異なるマウスピースで実験することは、楽器の振動をどのように変更するかに直接方法です。

楽器メーカーにとって、finite要素モデリングを用いた振動解析では、括弧の配置、ベルの厚さ、およびリードパイプの設計を案内しています。ハイエンドメーカーは実験的モダ分析を使用して、楽器の曲がり方や再生時にねじれを識別します。これらの構造的な振動は、空気コラムにのみ属性が与えられた方法で音に影響を与えます。特定の領域を補強したり、質量を追加することにより、メーカーは、機器の「ボイス」を予測できる方法でシフトすることができます。

素材・建築のイノベーション

最近の革新は、軽量で硬いコンポーネントのためのチタンまたはカーボン繊維を使用して、音響特性を妥協することなく手疲労を軽減します。一部のメーカーは、体が振動する周波数を制御するために可変的な壁厚さを探索しています。「デュアルベル」または「生物測定」機器の概念(永久に取り付けられた共鳴リングを備えたキング3Bトロンボーンのような)は、機械設計が投影を高めることができる方法を示しています。仕上げでさえ、クッカー、シルバー、または真鍮の振動を吸着する、または吸着能力を最も高い振動を吸着する「振動」。

概要: 覚えるポイント

真鍮の楽器の機械振動は、圧力パルスを作成するプレーヤーのリップバズから始まります。
楽器内の空気の列は、その長さ、形状、およびベルフレアに基づいて特定の周波数を増幅、共振器として機能します。
振動の3種類、唇、空気のコラム、楽器のボディを組み合わせて最終音を生成します。
振動に影響を及ぼす主な要因には、材料特性、ボアおよびベルジオメトリ、バルブ/スライド位置、プレーヤー技術、および環境条件が含まれます。
ハーモニックシリーズは、特定のチューブの長さの複数のピッチオプションをプレイヤーに提供します。これらのモードを理解することは、イントネーションと応答で役立ちます。
実用的なアプリケーションには、呼吸サポートを改善し、機器を選択して、機器を維持するための洗練、エンボクチャーが含まれています。
製造業者は、振動解析を使用して、材料の選択と構造を革新し、再生しやすく、より表現力のある機器につながります。

唇、空気、楽器のインタープレイをマスターすることで、真鍮のプレーヤーは、その楽器のフル表現力を最大限に引き出し、活気のある、共鳴、そして美しい音楽を作り出します。物理的な理解からあらゆる注意でそれを感じるための旅は、優れたプレーヤーを素晴らしいものから分離することです。あなたの楽器の歌い方を探求し続け、決して学びません。

さらなる探査については、真鍮楽器の音響を参照してください。真鍮楽器の音響に関するWikipedia記事は、数学モデリングに深く潜入するか、またはUNSWの音響リソース[]を参照してください。機器の選択に関する実用的な視点については、のようなリソースを参照してください。 [FLT:またはメーカーから[FLT]を参照してください[FLT][FLT]:[FLT]]を参照してください。 [FLT:[FLT]:]