真鍮の器械のベルの形および健全な伝搬の物理学

真鍮の楽器の鐘は、装飾的な雰囲気よりもはるかにあります。それは、音響トランス、周波数フィルタ、および一方向のアンテナです。ベルの形状、サイズ、および材料は、音波が楽器を出口する方法、効率的なエネルギーがオープンエアに転送する方法、そして最終的に楽器がリスナーによって知覚される方法を定義します。音楽家、楽器メーカー、音響家のために、ベルデザインの背景の物理を理解することは、実際の音の概念に影響する「音と音の要素」を設計するための具体的な要素や、さまざまな要素を分析する機能を提供します。

真鍮楽器における音響生産の基礎

プレイヤーのバズリングリップがチューブ内の空気の列を振動にセットしたときに、サウンドは真鍮の機器に由来します。この振動は、特定の共鳴周波数で立っている波を確立します。楽器の自然な調和。チューブの長さは、退屈なプロファイル(円筒形または円錐)が強調される間、基本ピッチを決定します。立っている波は、管を移動して、それらは鐘に達するまで、突然の振る舞いを変えることができます。

波と共鳴周波数のスタンド

均一なチューブ内、音波は端間と後ろ向きに反映され、ノードと反ノードを作成します。チューブが1つの端(鐘)で開き、もう一方(唇)で閉じられるため、共鳴周波数は基本の奇数です。正確なパターンはチューブのジオメトリに依存します。トランペットやトロンボーンのような円筒セクションは、ほぼ整数のセクションである調和的なシリーズを作り出します。このエッジは、これらのエッジは、異なる形状のエッジを変化させる必要があります。

インピーダンス・ミスマッチとベルのロールを音響トランスとして

圧力波として楽器の空気コラムを通した音の旅行。 インピーダンス — 音量速度への音圧の比率 — 空気が制約されるため、狭い配管の中に高いです。 開いた空気ははるかに低いインピーダンスを持っています。 高から低インピーダンスへの移行が急激になられば、波のほとんどは、弱く、マフラードな音を生成します。 鐘は、これは徐々に立っていると判断し、スムーズなインピーダンスを提供する[F]と、最大エネルギーを借りる[F]を許容する] - と、 調整する。

ベル形状とその音響効果

真鍮の楽器は、特定のトーンバランスと放射線パターンを生成するために、それぞれ、さまざまなベルプロファイルを採用しています。最も一般的な形状は、フレア、指数関数、パラボリック、および円錐ベルを含みます。以下、各ジオメトリは、周波数フィルタリング、インピーダンスマッチング、および指向性にどのように影響するかなど、詳細で検討されています。

フレアベル

フレアベルは、開口部に向かってより迅速に放射状に増加する曲線を横切ることが多い、徐々に広まります。この形状は、より高い周波数のための放射線効率を向上させるインピーダンス変化を滑らかにします。その結果、強力な投影で明るく、華麗なトーンです。トランペットとコルネットは、一般的に、フレアベルを使用して、オーケストラやバンドをカットします。フレアレートは、ノートの「スロッティング」にも影響します。プレイヤーがピッチを集中できるか。より高速で、より強力なフレアは、より低い音を抑えることができます。

指数関数ベル

指数関数的なベルは、数学的な指数関数的な曲線に従って展開します。この形状は、広範囲の周波数範囲にわたって、ほぼ完璧なインピーダンスマッチングを提供し、豊富な調和的なコンテンツと投影を伴うバランスの取れたトーンをもたらします。それはしばしば、プロレベルのトロンボーンとフレンチホーンで発見されています。指数関数的なプロファイルは、楽器が自由に話し合い、動脈硬化に迅速に応答できるようにします。しかし、鐘がフレアが穏やかなので、それは、それが不可欠であるようにするためには、それが不可欠であるよりも少ない設計をするために集中することができます。

パラボリックベル

パラボリックベルは、リムに向かって外側に加速する曲線を備えています, 劇的なフレアの前に「起重機」または狭い喉を作成します. この形状は、ベルの軸に沿って音エネルギーを集中します, 方向性を生成します, 貫通投投射. これは、このようなフラッヘルホーンや特定のトランペットのデザインは、リードプレイのために構築された. パラボリックプロファイルは、放射線パターンをシャープにとして機能します. これは、その場を離れて、その音を聴くために、その能力を打つために、その場を打つために、その優れたプロジェクトを支持することができます.

円錐ベル

円錐ベルは、開口部の近くのフレアが最小限に抑えられ、ほぼ線形膨張率を持っています。この設計は、柔らかく、拡散放射線パターンで暖かい、暗い調子を作り出します。それはフランスの角といくつかの古いコルネットのデザインの特徴です。円錐形状は、オーケストラで他の機器と自然に音のブレンドを作る、高周波強調を減らします。インピーダンスマッチングは、より高い周波数でより少ない効率的なため、楽器は全体の静かなかもしれませんが、独特のスタイルで、フランスのベルを手元通りにすることができます。

音の伝搬の物理: 頻度ろ過、放射線パターンおよび段階の直線

鐘の形は、音の伝搬の3つの重要な側面に影響を及ぼします。周波数が強化または抑制され、音が空間に広がり、波面が凝ったままかどうかを抑制します。

頻度ろ過

あらゆるベルは、音響フィルターとして機能します。カットオフ周波数 — 鐘のフレアが低周波数の効率的な放射線をサポートするためにあまりにも小さい場合 — 機器の基本的な木材を決定します。カットオフの下、波は、機器に戻って反映し、特定の調和を再強化し、音の「ブラスシティ」を生成します。カットオフの上に、波は自由に放射します。フレア率と総ベルの長さは、カット周波数をシフトします。 より明るい音を振る、より小さい音を振る舞うと、より低い音がより小さい音を鳴らすと、より小さい音が鳴らし、より小さい音が鳴ります。

放射線パターン

鐘の形は、また音の指向性を決定します。 広く、フレアベル分散は、楽器を多くの角度から可聴にします。 密閉性能のために望ましい特性。 狭い、パラボリックベルは、ソロのために有利なことができるが、楽器はプレーヤー自体に静かに聞こえる。 放射線パターンは周波数で変化します:より高い周波数は、より指向性であり、低周波の周波数は、より明るい音を聴衆にするために、より明確にするために、または音を使用することができます。 音が、この音を聴衆にするために、音を聴衆を聴衆にするために、または音を使用することができます。

フェーズアライメントとウェーブフロントコヒーレンス

音波がベルを出て、リムからリスナーまでさまざまな距離の波辺の旅行を好むさまざまな部分。ベル形状がこれらのパスの長さを著しく引き起こせば、波面は誤ってなり、フェーズのキャンセルと明快さの損失につながることができます。よく設計されたベルは、波面が周囲の波や面波として現れ、音の完全性を維持していることを確認します。指数関数とフレアは、振動を促進し、いくつかのステージを振動させるので、よりスムーズな効果をもたらすことができます。

ベルサイズと素材の影響

全体的なプロフィールを越えて、ベルの物理的な寸法と構造材料は、楽器の音響の署名をさらに精製します。

ベルサイズ

鐘の開口部の直径は直接低周波数応答に影響を与えます。より大きな鐘(例えば、低音トランボンの9インチの)は、低周波数を放射し、豊かな強力な音を作り出します。より小さな鐘(例えば、ピッコロトランペットの4.5インチの)は、低音をカットし、高音を強調し、明るく、集中したトーンを強調します。鐘の喉 - 喉の痛みを抑える - より小さな鐘が、より少なくなります。より快適な音は、より快適な音をするために、より強い音を弾くために、より少なく、より快適な音を再生することができます。

材料および厚さ

ほとんどの真鍮の器械の鐘は真鍮の合金から作られていますが、特定の構成および厚さの影響の振動および共鳴。共通の合金は黄色の黄銅(70%の銅、30%亜鉛)、金真鍮(85%の銅、15%亜鉛)および赤い黄銅(90%の銅、10%亜鉛)を含んでいます。より高い銅の内容を柔らかくし、高頻度の振動を減らし、より暗い、より暖かい音を作り出すことができます。より薄手の鐘はより自由に振動し、より速く応答およびより明るい音を与えるがより大きい振動およびより強い振動を振動させます。それらにより多くの振動を投げる、より大きい振動およびより大きい振動がより大きい振動を、より少なくなります。

ミュージシャンのための実用的な影響

ベル物理学を理解することで、音楽家は楽器を選ぶか、または試運転するときに情報に基づいた選択肢を作ることができます。例えば、大きな会場で演奏する大きなバンドでトランペットリードプレーヤーは、明るく、集中的なサウンドをプロジェクトする、大きな、パラボリックベルから恩恵を受けるでしょう。逆に、弦と木管と混合する必要があるオーケストラフレンチホーンプレーヤーは、より広い、暖かい放射線パターンを持つ円錐ベルを好むでしょう。材料の選択は、コンテキストに依存しています。真鍮の金は、彼らの一般的な音楽のために、彼らの一般的な音楽を濃厚なものにすることができます。

音響モデリングとコンピュータエイド設計の進歩により、メーカーは無限の物理的プロトタイプなしでベル性能を予測し、最適化することができます。 有限要素分析は、ベル振動をシミュレートし、音を放射し、フレアレート、喉径、および壁厚さの正確な調整を可能にします。 これは、より一貫性のある、範囲全体で再生しやすくなる機器につながりました。 しかし、シミュレーションは、熟練したプレーヤーの触覚フィードバックを置き換えることはできません。 多くのプロの機器は、まだ伝統的なベルと洗練された形状を手作業で手作業しています。

高度なトピック: ベルフレア率とスロートデザイン

より深い探査を保証する2つの追加のパラメータはベルフレアレートと喉の幾何学です。 フレアレート - すぐにベルが喉からリムに拡大する方法は、多くの場合、「フレア係数」または「拡張係数」によって記述されています。 急速なフレア(ショートベル)は、カットオフ周波数を上方にシフトし、高値を強調し、機器をより集中させる。 遅いフレア(長い鐘)は、カットオフを下げ、より濃い音を作り出し、より広範囲に変化させます。 楽器は「完全な長さ」と「完全な長さ」を組み合わせて、より詳細な音を決定します。

喉 - 鐘のセクションで最も小さい直径ポイント - バックプレッシャーとイントネーションに影響を与えるネックとして機能します。小さな喉は、機器の抵抗を増加させ、高いノートを安定させ、細長い穴を上げ、しかし、低いレジスタで不便を引き起こす可能性があります。大きな喉は、フリーの吹くと広い音を促進しますが、高いレジスタコントロールをもっと挑戦することができます。喉の直径は、プレーヤーのエンボチャの強さと彼らのレパートリーの特定の音楽要求に合わせてしばしば調整されます。

ベルを拡大:歴史と近代的な視点

ベルデザインは、何世紀にもわたって進化してきました。天然トランペットのような初期の真鍮製楽器は、長いストレートベルで、フレアを最小限に抑えました。音楽がよりダイナミックでオーケストラが展開されるにつれて、メーカーはより大きなベルや、より複雑なフレアで投影や豊かさを増大させました。19世紀のバルブの発明は、クロマチックな演奏を可能にし、ベルは拡大された範囲に対応するためにより精巧になりました。今日、コンピュータ - 製造と高度な金属コンサルは、従来の時計を組み合わせることは、従来の時計の精度を向上させることができるでしょう。

主要テイクアウトとさらに読む

鐘は真鍮楽器の音を形づける最も重要なコンポーネントです。その形状、サイズ、および材料は、周波数が強調され、音が空間に広がる方法、空気に効率的にエネルギーが転送する方法を決定します。プレーヤーにとって、これらの原則を理解することは、彼らの音楽目標を補完する楽器を選ぶことができます。メーカーにとって、それはイノベーションのためのロードマップを提供します。

物理をさらに探求するに興味がある方は、アメリカの音響学会が、真鍮楽器音響()の数多くの論文を公開しています。アメリカの音響学会)。古典文は]の音楽機器の物理学は、フレッチャーとロシング()によって、Flt:]は、FLT:[FLT:]は、BELT:[F]は、その応用例:[F]:[F]:[FLT:]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[F]:[

コンテンツ

真鍮楽器の鐘は、物理、職人技、音楽表現の自信を体現しています。インピーダンス、周波数のフィルタリング、波のフロントの演出を調節することで、ベルはプレイヤーの唇の生の振動を、真鍮の音楽を定義する豊かで強力で、そしてニュアンスなサウンドに変換します。新しい楽器を設計するか、またはパフォーマンスの正しいものを選ぶかにかかわらず、ベルは、そのプレーヤーの機能をロックする能力を発揮する能力を発揮します。