Table of Contents

Жез аспаптарынын акустикасынын механикалык негиздери

Жез аспаптар - сурнайлар, тромбондор, француз мүйүздөрү, тубалары жана алардын туугандары - физиканын, инженердик жана адам физиологиясынын кылдат өз ара аракеттенүүсү аркылуу алардын көрүнүктүү үнүн чыгарышат. оюнчунун эриндеринин термелүүсү, түтүктөрдүн геометриясы, клапандардын же слайддардын иш-аракеттери, ал тургай курулушта колдонулган материалдар - бардыгы аспаптын үнүнө өбөлгө түзөт.

Бул макалада жез аспаптарды башкарган негизги механикалык жана акустикалык принциптер каралат, эриндердин баштапкы ызы-чуусунан баштап, үн толкундарынын концерттик залга проекциясына чейин. Оюнчулар, мугалимдер жана энтузиасттар бул аспаптардын кандайча иштегенин жана бул билимди иш жүзүндө кантип колдонууну системалуу түшүнүшөт.

Кантип үн чыгат: Оюнчунун эриндери жана оозу

Бул процессте механикалык жана аэродинамикалык факторлор колдонулат.

Лип вибрациясы жана эмбушура

Диафрагма менен курсактын булчуңдары абага мажбур болгондо, алар эриндин чыңалуусу жана аба басымы менен аныкталган жыштыкта ачылат жана жабылат. бул тез ачылыш жана жабылуу аба агымын үзгүлтүккө учуратат, бул басым импульстарынын сериясын пайда кылат, негизинен, ызы-чуу.

Эмбушура (эриндин жайгашуусу жана чыңалуусу) - бул жакшы көзөмөлдөнгөн механикалык система.Оюнчулар эриндин апертурасын, булчуңдардын бекемдигин жана оозунун басымын өзгөртүү менен ар кандай бийиктиктерге жетүүнү үйрөнүшөт. Жаңы Түштүк Уэльс университетинин акустикалык изилдөөлөрү эриндердин эс алуу осциллятору сыяктуу жүрүм-турумун түшүндүрөт, аба агымы жана сызыктуу эмес катуулук менен иштейт.

Оозчул: Буззду калыптандыруу

Ооз менен аспаптын ортосундагы байланыш: анын чөйчөк формасы, кекиртектин диаметри жана арткы кабыгы (негизги түтүккө алып баруучу тапанча) эриндердин термелүүсүнө жана натыйжада пайда болгон үн толкундарынын аба колоннасына кантип туташтырылышына чоң таасир этет.

  • Чөйчөктүн тереңдиги : Терең чөйчөк караңгы, жумшак тон берет (адатта тромбондордо жана француз мүйүздөрүндө колдонулат).
  • Кургак учуктун көлөмү : Чоңураак кекиртеги көбүрөөк аба агымына жана кеңири үнгө мүмкүндүк берет, бирок каршылыкты азайтат, бул артикуляцияга жана башкарууга таасир этиши мүмкүн.
  • Rim формасы : Капталдын туурасы жана контуру ыңгайлуулукка жана чыдамкайлыкка таасир этет, бул өз кезегинде эриндин термелүүсүнүн туруктуулугуна узак аткарууларда таасир этет.

Ооз-аяктын дизайны өзүнчө талаа болуп саналат, өндүрүүчүлөр сансыз вариацияларды сунуш кылышат.Ооз-аяктын жана кабыл алуучунун ортосундагы механикалык шайкештик аба агып кетпеши же толкундун чагылышынын бузулушун болтурбоо үчүн так болушу керек.

Аба колоннасы: резонанс жана туруктуу толкундар

Үн толкундары аспапка киргенден кийин, алар түтүк аркылуу өтөт жана аба колоннасы менен өз ара аракеттенет, бул белгилүү бир жыштыктарды күчөткөн жана башкаларды басаңдатуучу резонанс системасы.

Туруктуу толкундар жана гармониялык сериялар

"Курулуш аспаптарында үн толкундары оозу (акустикалык жактан жабык учу) менен коңгуроонун (ачык учу) ортосунда артка жана алдыга чагылдырылат. түтүктүн узундугу жарым толкун узундугу (цилиндрикалык түтүк үчүн) же төрттөн бир толкун узундугу (конустук түтүк үчүн) болгондо, турган толкун формалары. Бул пайда болгон жыштыктар резонанстык жыштыктар же жарым толкун узундугу деп аталат."""

Бир учунда жабылган цилиндр формасындагы түтүк үчүн резонанстык жыштыктар фундаменталдык жыштыктардын таң калыштуу көбөйтмөлөрү болуп саналат (1 f, 3 f, 5 f..). Бирок жез аспаптар кемчиликсиз цилиндрлер эмес - аларда жалындаган коңгуроо жана көбүнчө тыкылдаган. Бул гармониялык серияны өзгөртүп, аны чыныгы гармониялык серияга жакындатат (1 f, 3 f, 4 f...).

"Филсикалык аспаптар: ""Филсикалык аспаптар"" (FLT:1) - бул оюнчунун эриндеринин жыштыгы туруктуу тонду түзүү үчүн аспаптын резонанстык чокусуна кантип дал келиши керек экендигин түшүндүрөт. эриндин жыштыгы дал келгенде, импеданс төмөн болот жана үн натыйжалуу жана катуу болот."

Узундугу жана арыкты башкаруу

Аспаптын негизги бийиктиги анын түтүктөрүнүн жалпы узундугу менен аныкталат.

  • Трумпет (B ⁇ ) болжол менен 1,4 метр түтүк
  • Француз мүйүзү (F) болжол менен 3,7 метр (же B мүйүзү менен 4,6 метр)
  • Туба (CC) болжол менен 5,5 метр

Узундугун өзгөртүү үчүн жез аспаптар клапандарды (ротарий же поршень) же слайдды (тромбондордо) колдонушат. Ар бир клапан алдын ала белгиленген түтүк узундугун кошуп, бийиктикти белгилүү бир интервалга төмөндөтөт (мисалы, экинчи клапан жарым баскычка, биринчи клапан бүтүндөй баскычка, үчүнчү клапан кичинекей үчтөн бир баскычка төмөндөйт).

Тонду калыптандыруучу механикалык компоненттер

Ооз жана аба тилкесинен тышкары, аспаптын физикалык түзүлүшү анын акустикасына терең таасир этет. Ар бир бурулуш, брекет жана бетинин жасалгасы акыркы үнгө өбөлгө түзөт.

Бор формасы: цилиндрдик жана конустук

Тубдун ички диаметри сейрек туруктуу болот. Инструменттер негизинен цилиндр формасындагыдан негизинен конустук спектрге түшөт.

  • Цилиндрикалык бургулоо (мисалы, сурнайлар, тромбондор): Түтүктүн диаметри дээрлик туруктуу бойдон калат, андан кийин коңгуроонун ичине тез эле кирип кетет. Бул бургулоо профили жаркыраган, багытталган жана проективдүү жогорку гармонияга бай үндү пайда кылат.
  • Конустук бургулоо (мисалы, флюгель мүйүздөрү, француз мүйүздөрү, тубалар): түтүк акырындык менен оозунан коңгуроого чейин кеңейет. Бул [FLT: 2] жылуу, караңгы жана аралаш үндү жаратат [FLT: 3] азыраак көрүнүктүү жогорку жарым-жартылай. Конустук бургулоо, адатта, төмөнкү регистрде ойноо жана ансамблдерде жакшы аралашкан тегерек үндү чыгаруу оңой.

Көптөгөн аспаптар гибриддик ыкманы колдонушат. Мисалы, азыркы сурнайдын цилиндр формасындагы негизги түтүкчөсү бар, бирок конустук коргошун түтүкчөсү жана коңгуроосу бар.

Valve жана Slide механикасы

Пистон клапандары (тубаларда жана тубаларда көп кездешет) цилиндр формасындагы поршеньди колдонушат, ал корпустун ичинде өйдө-ылдый кыймылдайт. Ротардык клапандар (француз мүйүздөрүндө көп кездешет) айлануучу барабанды колдонушат.

көтөрүүчү бети (көчүрүүчү бөлүк менен корпустун ортосундагы байланыш) жылмакай болушу керек, көбүнчө жука май пленкасы менен. порттоо (клапандын ичиндеги каналдар) аба агымын бузуудан качуу үчүн эң сонун жайгаштырылышы керек. начар сакталган клапандар тонду жана бийиктикти бузуучу импеданс дал келбестиктерин киргизет.

Тромбондо слайд түз, параллель жана күзгүгө чейин жылтыратылышы керек. Тиштер же тырмоолар каршылык жаратат жана слайддын жабышуусуна алып келиши мүмкүн. [ички слайддын аягында бир аз калыңдануу) слайд кыймылдаганда туруктуу пломбаны сактоого жардам берет.

Беллдин жаркырашы жана анын проекциядагы ролу

Бул коңгуроонун үнү, албетте, бир аз өзгөрүп турат, бирок анын ылдамдыгы жана формасы ар кандай жыштыктардын канчалык натыйжалуу нурланышын аныктайт.

Бул коңгуроонун бир аз багытын камтыйт багыттуулугу . Жогорку жыштыкта коңгуроо үндү алдыга багыттап, багыттуу проектор катары иштейт. Төмөнкү жыштыкта нурлануу бардык багыттуу.

Материалдар жана финиш: илим эмне дейт?

Акустикалык изилдөөлөр көрсөткөндөй, аспаптын дубалдарынын термелүүсү үн чыгарууга минималдуу таасир этет, анткени аба тилкесинин импедансы дубалдын импедансына караганда бир кыйла төмөн.

Америкалык акустикалык коомдун журналында жарыяланган изилдөөлөр көрсөткөндөй, пластинка же эритмедеги айырмачылыктар көбүнчө оюнчунун жооп жана интонация түшүнүгүнүн майда өзгөрүүлөрүн пайда кылат, бирок бул түздөн-түз физикалык айырмачылыктарга караганда оюнчунун эмбушюралык кайтарым байланышынын өзгөрүшүнө байланыштуу.

Механиканын артындагы акустикалык принциптер

Бир нече терең акустикалык түшүнүктөр жез аспаптардын кандайча иштегенин жана эмне үчүн белгилүү бир механикалык тандоонун маанилүүлүгүн түшүндүрүүгө жардам берет.

Импеданс жана киргизүү импеданс ийри сызыктары

Акустикалык импеданс - бул белгилүү бир чекиттеги үн басымынын көлөмдүн ылдамдыгына катышы. жез оюнчу үчүн, оозеки бөлүктүн учундагы импеданс өтө маанилүү. Ар бир резонанстык жыштык киргизүү импеданс ийри сызыгынын [FLT: 2] чокусуна туура келет. Бул чокулардын бийиктиги, туурасы жана аралыгы ойноонун жеңилдигин, бийиктиктин туруктуулугун жана ар бир нотанын тимбрин аныктайт.

Мисалы, чоңураак бургулоочу сурнайдын импеданс чокулары төмөн болот, толкундануу үчүн көбүрөөк аба талап кылынат, бирок эс алуу сезимин сунуш кылат. кичинекей бургулоо чокуларды көтөрөт, аспапты натыйжалуу, бирок ошондой эле эмбухюранын өзгөрүшүнө сезгич кылат.

Линейдик эмес жүрүм-турум жана "Брасси" үн

Жогорку динамикалык деңгээлде, эриндер аркылуу аба агымы сызыктуу эмес болушу мүмкүн, башкача айтканда, толкун формасы бурмаланат. Бул аба колоннасынын гармониялык сериясында жок кошумча жогорку жыштыктагы компоненттерди пайда кылат. Бул кошумча жыштыктар жез аспаптар fortissimo учурунда өндүргөн мүнөздүү жез, жалындаган тембрди түзөт.

Кээ бир оюнчулар муну аба ылдамдыгын жана эриндердин чыңалуусун жөнгө салуу менен аң-сезимдүү көзөмөлдөшөт. мисалы, сурнай оюнчулары катуу өтмөктөрдө жаркыраган, кесүүчү үн чыгаруу үчүн "өтө көп сокку" колдонушат.

Температуранын жана нымдуулуктун таасири

Абадагы үндүн ылдамдыгы температурага жана нымдуулукка көз каранды болгондуктан, жез аспаптын ойноо бийиктиги аспаптын жылуулугу менен жогорулайт. бөлмө температурасында (20 ° C) башталган сурнай дене температурасына жана оюнчунун дем алуу температурасына (болжол менен 32 ° C) жылыганда курч ойнойт. Бул механикалык маселе: түтүктүн узундугу компенсациялоо үчүн жетиштүү өзгөрбөйт; тескерисинче, оюнчу жазууларды эритип же слайддарды жөнгө салышы керек. нымдуулук абанын тыгыздыгына да таасир этет, бирок натыйжа температурадан кичинекей.

Сырттагы көрсөткүчтөр же өзгөрүлмө температура үчүн оюнчулар бул факторлорду билиши керек жана эмбушюрасын жөнгө салышы же альтернативдүү жөнгө салуу слайддарын колдонушу керек.

Музыканттар жана жаратуучулар үчүн практикалык колдонмолор

Жез аспаптардын механикалык жана акустикалык негиздерин түшүнүү күнүмдүк жылытуудан баштап, атайын аспаптардын дизайнына чейин чыныгы пайда алып келет.

Имбухураны жана дем алууну жакшыртуу

Эриндер аба агымы менен иштеген клапан катары иш алып барат, бул оюнчуларга оозеки басымдын ордуна ырааттуу аба колдоосуна көңүл бурууга жардам берет. диафрагманы башкарууну жана абанын туруктуу бошотулушун өнүктүргөн көнүгүүлөр (мисалы, узун тондор жана агым изилдөөлөрү) оюнчу менен аспаптын резонансынын ортосундагы байланышты түздөн-түз жакшыртат.

Стиль үчүн аспапты тандоо

Эгер оюнчуга чоң оркестрде коргошун сурнай үчүн жаркыраган, кесүүчү үн керек болсо, анда терең эмес оозу жана цилиндр формасындагы бургулоо жана орто коңгуроонун жарылуусу бар сурнай ылайыктуу. жылуулукту жана аралашманы талап кылган оркестрдик ойноо үчүн терең оозу жана конустук бургулоо (флюгельхорн же чоң канаттуу тромбон сыяктуу) артыкчылыктуу.

Техникалык тейлөө жана жөнгө салуу

Көптөгөн жөнгө салуу жана жооп берүү көйгөйлөрү механикалык. агып жаткан клапан импедансты азайтат жана жогорку ноталарды өлтүрөт. түтүкчөдөгү тешик аба агымын бузуп, "жарылуу" тонду пайда кылышы мүмкүн. Ички тазалоону үзгүлтүксүз тазалоо менен таштандыларды жана калдыктарды алып салуу аспаптын баштапкы акустикалык касиеттерин калыбына келтирүүгө болот.

Ямаханын жез аспаптар механизмдери боюнча колдонмосу техникалык тейлөө процедураларынын жана алардын иштөө жөндөмдүүлүгүнө кандай таасир этери жөнүндө практикалык жалпы маалымат берет.

Инструменттерди долбоорлоо жана өзгөртүү

Инструмент өндүрүүчүлөр жаңы долбоорлорду прототиптөө же учурдагы долбоорлорду өзгөртүү үчүн импеданс өлчөө ыкмаларын колдоно алышат. коргошун түтүктөрүнүн конустугун өзгөртүү, коңгуроонун жарылуу профилин жөнгө салуу же коңгуроонун коңгуроосуна брекет кошуу аспаптын реакциясын өзгөртө алат.

Атүгүл майда-чүйдө өзгөрүүлөр, мисалы, оозеки кабылдагычты алмаштыруу же ротор үчүн башка материалды колдонуу, сезимди өзгөртө алат. Механикалык негиздерди түшүнгөн жаратуучулар негизги жез мүнөзүн сактап, инновацияларды жасоого жакшыраак жабдылган.

Жез аспаптарынын механикасынын тарыхый эволюциясы

Жез аспаптардын механикалык дизайны кылымдар бою өнүгүп, көркөм талаптарды да, инженердик мүмкүнчүлүктөрдү да чагылдырган.

  • Табигый жез аспаптар (мисалы, барокко сурнайы, аңчылык мүйүзү): клапандар же слайддар жок. Оюнчулар гармониялык сериядан гана ноталарды тандашкан, бул хроматикалык жөндөмдүүлүктү чектеген. Узундугу бекитилген, ошондуктан аспаптар бир ачкычта болгон.
  • Круктар жана алгачкы слайддар (18-кылым): Бири-бирине алмаштырылуучу круктар оюнчуларга түтүктөрдү кошуу же алып салуу менен негизги бийиктикти өзгөртүүгө мүмкүндүк берди.
  • "Анын ""Күрүчтүн"" ойлоп табуулары 19-кылымдын башында, ""Постон клапаны"" (Стольцель жана Блюмель тарабынан иштелип чыккан) жана ""ротордук клапан"" (Ридл тарабынан иштелип чыккан) жез ойноону өзгөрткөн."
  • ХХ кылымдагы өркүндөтүүлөр : Так иштетүү, жакшыраак эритмелер жана илимий өлчөө өндүрүүчүлөргө бургулоону, коңгуроону жана клапанды порттоону оптималдаштырууга мүмкүндүк берди.

Бүгүнкү күндө эксперименталдык долбоорлор (мисалы, F жана B капталдары бар эки француз мүйүзү) чек араларды кеңейтүүнү улантууда.

Жыйынтык

Жез аспаптардын акустикасынын механикалык негиздери физиканын, кол өнөрчүлүктүн жана музыканттыктын бай аралашмасы болуп саналат. оозеки чөйчөктүн так формасынан баштап, коңгуроонун майда-чүйдөсүнө чейин, ар бир детал аспаптын иштөөсүнө жана үнүнө таасир этет. бул принциптерди түшүнгөн оюнчулар техникасын өркүндөтө алышат, жабдууларды акылдуу тандашат жана көйгөйлөрдү натыйжалуу чече алышат.

Сиз биринчи жолу эмбухюраны үйрөнүп жаткан студент болсоңуз же жаңы мүйүздү тандап жаткан тажрыйбалуу адис болсоңуз, механикалык негиздерди тереңирээк түшүнүү музыкалык саякатыңызды жакшыртат. кийинки жолу аспапты алганда, жөнөкөй эриндердин алтын үнүнө айландырган физиканын жана инженериянын көптөгөн катмарларын карап көрүңүз.