Fyzika za podprsenkou

Podprsenky nástroje, od brilantnej trúbky po majestátnu tubu, uchváti publikum s ich bohatými, rezonantnými zvukmi. Ale za každou perfektne tónovanou poznámkou je fascinujúca súhra fyziky a remeselnej tvorby. Pochopenie fyziky za mosadzným ladením nástrojov nielenže pomáha hudobníkom dosiahnuť lepšiu intonáciu, ale aj prehĺbi ocenenie pre tieto zložité nástroje. Tento článok skúma vedu, ktorá riadi, ako mosadzné nástroje produkujú zvuk, ako dĺžka, teplota a dizajn náustku ovplyvňujú tón a poskytuje praktické stratégie pre dosiahnutie presného ladenie vo výkone.

Základy výroby zvuku v podprsenkách

V jeho jadre je mosadzný prístroj rezonátor, ktorý vytvára zvuk vibráciou pier hráča. Pery pôsobia ako vibračný ventil, premieňajúc stály prúd vzduchu na periodické impulzy, ktoré vzrušujúci vzduchový stĺpec vnútri prístroja. Tento proces vytvára stĺpec vibračného vzduchu vnútri hadičky, ktorý vytvára stojaté vlny pri špecifických frekvenciách, ktoré zodpovedajú hudobným poznámkam. Interakcia medzi vibráciám na perách a rezonantným vzduchovým stĺpom je klasickým príkladom spojeného oscilátora systému.

Úloha stálych vĺn

Stále vlny sa vytvárajú pri odraze zvukových vĺn v rámci prístroja, ktoré konštruktívne interferujú s určitými rezonantnými frekvenciami. Dĺžka vzdušného stĺpca určuje, ktoré sú obrazce stojacich vĺn možné. Základná frekvencia (najnižšia poznámka) zodpovedá stojatej vlne s tlakovým antinode pri náustku a tlakovým uzlom pri zvončeku. Avšak zvonová erupcia spôsobuje, že efektívna dĺžka trubice je dlhšia ako jej fyzická dĺžka pre nízke frekvencie, zatiaľ čo vysoké frekvencie odrážajú v rôznych bodoch, vytvárajú komplexné akustické správanie. Pre dôkladné vysvetlenie teórie stojacich vĺn vo veterných prístrojoch pozri Dan Russellove akustické demonštrácie .

Rozstup počuť poslucháč závisí predovšetkým na akustickej dĺžke vzdušného stĺpca vnútri prístroja

Ako dĺžka ovplyvňuje stielku

Vzťah medzi dĺžkou potrubia a rozstupom sa riadi fyzikou stojatých vĺn. Základnou frekvenciou je vlnová dĺžka stojacej vlny, ktorá presne zodpovedá efektívnej dĺžke hadičky. Zmena dĺžky posunie celú harmonickú sériu hore alebo dole.

Základná frekvencia: Najnižšia frekvencia vibrácií na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách na vibráciách s efektívnu dĺžku nástroja: dlhšia trubica trubica sa získa nižšia základná.
[Overtony/harmoniky:[] Vyššie frekvencie v celých násobkoch (alebo takmer integer pre trombóny kvôli vzplanutiu zvončeka) základnej frekvencie. Tie umožňujú hráčovi vytvárať rôzne poznámky bez zmeny dĺžky hadičky. Hráči podprsenky majú prístup k týmto harmonickým radom poznámok zmenou napätia a rýchlosti vystreku.

Zmenami dĺžky tubing asponding ventilov alebo slidesbrass hráči posunu základné frekvencie a jeho podtóny, čo nástroj produkovať celý chromatický rozsah. Napríklad, trúbka v Bb má základný približne 233 Hz, kedy žiadne ventily sú stlačené. Zapojenie prvý ventil pridáva približne 10% viac potrubia, zníženie základného o 208 Hz (G koncert), zatiaľ čo druhý ventil pridáva asi 5% za pol kroku pokles, a tretí ventil pridáva asi 15% za malú tretiu kvapku.

Harmonická séria a jej obmedzenia

Harmonická séria poskytuje súbor dostupných poznámok pre pevné dĺžky trubice. Prírodné série obsahuje intervaly, ako je oktáva, piaty, štvrtý, hlavný tretí, a tak ďalej, ale tieto intervaly nie sú temperované a sú čisté intervaly založené na pomery celých čísel. V rovnakej temperament (štandardné ladenie používa vo väčšine západnej hudby dnes), piaty zo základného je mierne plochý v porovnaní s podtón série, vyžadujúce kompenzáciu. Napríklad, tretí čiastočný (písaná G na trúbke Bb) často znie ostro, pretože je to 12. nad základnou, zatiaľ čo šiesta časť (písaná D nad personálom) má tendenciu byť plochý. Toto vlastné napätie medzi prirodzené harmonické a temperované ladenie je konštantnou výzvou pre mosadzné hráči, ktorí musia používať stemou, nastavenie posuvu, alebo alternatívne prsty priniesť poznámky do ladenia.

Zvonček tiež zavádza inharmóniu: vyššie časti nie sú presné celé násobky, pretože akustický odrazový bod sa pohybuje s frekvenciou. Tento efekt je obzvlášť viditeľný na francúzskom rohu, kde zvon je viac vzplanutý, a môže urobiť určité harmonické nepredpokladateľne ostré alebo ploché. Viac o harmonických sériách a jeho dôsledky pre mosadzné nástroje, pozri ]Stránka Univerzity Nového Južného Walesu

Úloha ventilov a sklzov pri nakladaní

Väčšina mosadzných nástrojov má mechanizmus na nastavenie celkovej dĺžky potrubia, ktorý umožňuje hráčovi prístup ku všetkým dvanástim chromatickým rozstupom. Dva primárne mechanizmy sú ventily a snímky.

Valves:[] Na prístrojoch ako trúbky, tuby a eufónie, ventily presmerujú vzduch cez ďalšie slučky potrubia, zvyšujú celkovú dĺžku a znižujú rozstup. Každý ventil pridáva určitú dĺžku: prvý ventil zvyčajne znižuje rozstup o celý krok (100 centov), druhý o pol kroku (50 centov), a tretí o malú tretinu (150 centov). Keď sa používajú viaceré ventily, kombinovaná dĺžka hadíc je zvyčajne väčšia ako aritmetický súčet jednotlivých dĺžok, pretože extra slučky sú pridané v sérii. To vytvára problémy s ladením , napríklad kombinácia 1-3, často vytvára poznámku, ktorá je ostrá, pretože príruba je príliš krátka vzhľadom k plánovanému poklesu väčšej (200 centov).
[Systémy:[] Bežné na trombónoch a niektorých tubách a trúbkach, sklíčka fyzicky rozširujú alebo skracuje dĺžku trubky. Trombone chlopne je najpriamejšia metóda, ktorá umožňuje neustále variabilné zmeny dĺžky. Každá zo siedmich sklzových polôh zodpovedá špecifickej dĺžke, ktorá vytvára základný znížený o po sebe idúce polkroky z otvorenej pozície. Vzhľadom k tomu, že sklz umožňuje nekonečné jemné doladenie, trombónové hráči môžu okamžite nastaviť do rozmiestnenia, aj keď sa musia spoliehať na svalovú pamäť a ucho školenia zasiahnuť presné pozície.

Kompenzačné systémy ventilov

Na riešenie chýb intonácie, ktoré sú vlastné štandardným kombináciám ventilov, používajú mnohé eufónie a tuby kompenzačný systém. V kompenzačných prístrojoch, keď sú zapojené niektoré kombinácie ventilov, sa pripája kábel navyše k náprave rozstupu. Napríklad, na kompenzujúcom eufóniu, stlačenie tretieho ventilu môže smerovať vzduch cez sadu extra slučiek, ktoré predlžovajú celkovú dráhu, sploštia poznámku k správnemu rozstupu. Tento dizajn umožňuje hrať nástroj vo všetkých registroch bez toho, aby hráč neustále prispôsoboval sklzné spúšte. Pre podrobné vysvetlenie kompenzačných ventilových systémov pozri Encyklopédia Britannica

Teplota a jej vplyv na naladenie

Mosadzné ladenie nástroja je vysoko citlivé na teplotu. Rýchlosť zmeny zvuku vo vzduchu s teplotou, ktorá zase ovplyvňuje rozstup vyrobených tónov. Rýchlosť zvuku sa rovná približne 331 m/s pri 0°C a zvyšuje sa o približne 0,6 m/s pre každý stupeň Celzia nárast. Táto zmena priamo mení rezonančnú frekvenciu vzduchového stĺpca.

Vrtuľný vzduch:[Zvyšuje rýchlosť zvuku, čo spôsobuje, že vlnové dĺžky sa roztiahnu a prístroj znie ostrejšie (vyššie v ihrisku). Spoločné pravidlo: každých 10°F stúpa spôsobuje, že výška stúpa asi o 3 až 5 centov (stotiny semitone). To je dôvod, prečo mosadzní hráči často cítia svoje nástroje
Studený vzduch:[ Znižuje rýchlosť zvuku, čo spôsobuje, že poznámky zvuk lichotí (nižšie v rozstupe). Okrem toho sa studený kov veľmi mierne skracuje dĺžku trubice a ešte viac ovplyvňuje rozstup, aj keď rýchlosť zvukového efektu je dominantný faktorom asi desať. Avšak, studený prístroj by mal byť zahriaty pred naladením.

Profesionálne mosadzné hráči často prispôsobujú svoje ladiace snímky počas výkonu tak, aby kompenzovali zmeny teploty, najmä pri pohybe medzi fázami s rôznymi teplotami okolia. Otepľovanie nástroja prostredníctvom trvalého hrania je štandardným postupom pred každým kritickým ladením.

Environmentálne faktory mimo teploty

Vlhkosť a nadmorská výška tiež ovplyvňujú stúpanie. Vysoká vlhkosť zvyšuje hustotu vzduchu mierne, ale jeho vplyv na rýchlosť zvuku je minimálny (asi 1 m/s zvýšenie pre 100% vlhkosti pri 20°C). Nadmorská výška, na druhej strane znižuje hustotu vzduchu, a tým aj rýchlosť zvuku, čo spôsobuje, že prístroj hrá lichotivé. Na 5,000 stôp (cca 1500 m), rýchlosť zvuku klesá o približne 2%, ktoré môžu sploštiť ihrisko o približne 35 centov. Brass hráči vykonávajúci vo vysokých nadmorských výškach často potrebujú použiť kratšie náustky alebo vytiahnuť snímky na kompenzáciu. Pre viac informácií o účinkoch na životné prostredie na ladenie, pozri UNSW ické stránky na ladenie a temperament]

Dôležitosť dizajnu plášťa

Náustok zohráva kľúčovú úlohu pri ladení a výrobe tónovania mosadze. Ovplyvňuje vibrácie pier, prúdenie vzduchu a akusticku impedance, ktorá sa zhoduje s hráčom a nástrojom. Dokonca aj malé zmeny geometrie náustku môžu mať viditeľné účinky na intonáciu.

[Rimový tvar: Ovplyvňuje komfort hráča a pružnosť pier. Širší okraj distribuuje tlak rovnomernejšie, zatiaľ čo užší okraj umožňuje ľahšie high-registrovať hrať, ale môže byť menej pohodlné počas dlhých sedení.
Hĺbka a priemer pohára: Vplyv tón farby a stability rozstupu. Hlbší pohár produkuje tmavší, bohatší zvuk a má tendenciu mierne znížiť výšku prístroja; plytší pohár rozjasní tón a zvyšuje ihrisko, najmä v hornej registri. Kábel tiež ovplyvňuje chopenie poznámky
[Veľkosť trupu a podpery:[ Hrdlo (malá diera na dne pohára) a podpera (kónický priechod vedúci do prístroja) určujú odpor vzduchu a charakteristiky ladenia. Menší odpor hrdla zvyšuje, čo môže zlepšiť odolnosť a niekedy zostruje výšku, väčšie hrdlo umožňuje väčší prietok vzduchu, stmavne tón a môže sploštiť výšku. Tvar podpery ovplyvňuje aj impedance krivky, ktorá mení harmonické vlastnosti.

Výber pravého náustku je rovnováha medzi komfortom, požadovaným zvukom a presnosťou naladenia. Dobre vyrovnaný náustok môže napraviť chronické intonačné tendencie a zlepšiť scvrkávanie. Pre komplexný sprievodca výberom náustku navštívte Sprievodca náustokmi .

Akustická impedancia a tuning

Sofistikovaný pochopenie mosadzné ladenie zahŕňa koncept akustické impedancie. Inštrument

Svetlo zvonu funguje ako impedance transformátor, čo umožňuje stojace vlny vyžarovať zvuk efektívne a zároveň ovplyvňuje ladenie hornej harmonické. Ťahaním alebo tlačením v ladení snímky, hráč posunie celú sadu impedance vrcholy, zvyšovanie alebo znižovanie všetkých poznámok rovnako. Avšak, efekt nie je dokonale lineárne

Praktické ladenie stratégií pre hráčov podprsenky

Dosiahnutie presného ladenia vyžaduje viac ako len nastavenie diapozitívov. Tu sú akčné techniky, ktoré kombinujú fyzika porozumenie s hudobníctvom:

Použite spoľahlivý tuner ako sprievodcu, nie barlu:[] Elektronické tunery alebo ladiace aplikácie pomáhajú rýchlo identifikovať rozdiely v rozstupe. Avšak, verte svojim ušám meria rovnaký temperament, ale montáž ladenie často vyžaduje mierne úpravy dosiahnuť len intonáciu v akordy. Trénujte sa počuť beaty (fluktuácie vo hlasitosti), ktoré naznačujú, mimo-of-tune intervaly.
[ Pravidelne skontrolujte ladiace snímky:] Pri hraní nastavte diapozitívy na správnu výšku podľa potreby. Na trúbkach sa vytiahne hlavné ladiace snímky, aby sa znížil celkový rozstup; na trombónoch sa ladiaci snímok na časti zvončeka používa rovnaký účel. Pre ventilové prístroje môže mať každý ventil svoju vlastnú diapozitív pre dolaďovacie špecifické kombinácie.
Zapnite nástroj: Hraj dlhé tóny, aby sa prístroj dostal k stabilnejšej teplote pre ladenie. Chladný prístroj sa bude zvyšovať v rozstupe, keď sa zohreje, takže melódia až po vyfúknutí teplého vzduchu cez prístroj po dobu niekoľkých minút.
[Practice stepuure control: Posilnenie svalov pier zlepšuje presnosť a konzistenciu ihriska. Lip šnúry a bzučanie cvičenia pomáhajú rozvíjať schopnosť ohýbať ihrisko hore alebo dole zámerne. Dobrým cvičením je hrať poznámku s dronom a pomaly ohýbať, kým sa rytmus zmizne.
[Udržujte svoj nástroj:[ Udržujte ventily a sklíčka mazané pre hladkú prevádzku. Lepiaci sklz alebo pomalý ventil môže robiť ladiace úpravy nepresné a frustrujúce. Pravidelné čistenie zabraňuje hromadeniu, ktoré môže zmeniť vnútorné rozmery a ovplyvniť ladenie.
[Počúvaj kriticky v súboroch:[]] Tuning je prebiehajúci proces. Trénuj svoje ucho, aby si počul biť medzi tónom a ostatnými, najmä v jednorázových alebo oktávových pasážach. Napríklad, ak je A-440 bije s hobojom A, ohýbať svoju výšku až do rytmu sa spomaľuje na nulu. V akordoch, počúvať kvalitu tretí a piaty chees , môžu musieť byť mierne temperamentné z rovnakej temperamentu, aby zneli dokonale spoluhlásky.

Pokročilé techniky na meranie

Profesionálne mosadzné hráči často používajú alternatívne prsty alebo alternatívne snímacie pozície na zlepšenie ihriska v ťažkých pasážach. Napríklad, na trúbke, pomocou prvého ventilu len pre G (koncert F) môže byť ostrý, pretože tretia časť je prirodzene vysoká, takže pomocou 1-2 kombinácia môže produkovať lichotivý, viac in-tune verzia. Trombone hráči zapamätať si alternatívne pozície pre každú poznámku, aby bolo možné rýchle úpravy; napríklad, vysoká Bb môže byť hrané v prvej pozícii (ostrý) alebo mierne von v štvrtej polohe (nafukovač). Hranie s drone note (od tunera, klávesnice, alebo iný nástroj) vyvíja vnútorné ucho pre ihrisko. Mnoho mosadzných pedátorov odporúčajú praktizovanie váhy a a arpeggios pri počúvaní drone nastavený na tonik, nastavenie každej poznámky minimalizovať bety.

Pochopenie nástroja idiotisynkrázy

Hráč , Vplyv: Embouchure a Air Support

Žiadna diskusia o mosadzné ladenie je kompletný bez oslovenia hráča a vlastné fyzické úpravy. Nádoby priamo ovplyvňuje ihrisko kontrolou napätia a hmotnosti vibrujúce lip tkaniva. Pevnejšie pery produkovať vyšší rozstup, zatiaľ čo voľné pery nižšie to. Rýchlosť vzduchu je rovnako dôležité: rýchlejší vzduch (vyšší tlak) zvyšuje rozstup, zatiaľ čo pomalší vzduch klesá. Zruční hráči môžu zámerne zostriť alebo zploštiť poznámku až o štvrť tón alebo viac, čo im umožňuje opraviť intonáciu bez pohybu snímok. To je nevyhnutné pre hranie akordy v práve intonáciu, kde tretina akord by mohlo byť znížená o 14 centov na zvuk čistý.

Táto schopnosť vyžaduje vynikajúcu podporu dychu a kontrolu svalov. Mnoho mosadzných pedagógov odporúčajú praktizovať dlhé tóny s drone rozvíjať tento vnútorný ladiaci mechanizmus. Drone poskytuje referenčný ihrisko, a hráč musí nastaviť svoje stepovanie a vzduchu eliminovať beaty, vytvára čistý jednotný alebo consonant interval. Postupom času, hráč stavia mentálnu mapu náustku

Záver

Fyzika za mosadzné nástroje ladenie kombinuje vedu zvukových vĺn, mechanika prístrojového dizajnu, a zručnosti hráča. Zvládnutím ako trubka dĺžka, teplota, náustok dizajn, a hranie technika vplyv ihrisko, hudobníci môžu odomknúť plný potenciál svojich nástrojov. Či už ste začiatočník alebo okorenený profesionálne, pochopenie týchto základných prvkov je kľúčom k dosiahnutiu krásne, presné mosadzné tóny. Tuning nie je len mechanický akt, ale pokračujúci rozhovor medzi hráčom, nástroj, a prostredie dialóg, ktorý mení fyziku na hudbu. Konzistentné praxe s vedomím týchto princípov premení ladenie z konštantného boja do intuitívnej časti vášho umenia.

Fyzika za podprsenkou

Table of Contents