Mis asboblari akustikasining mexanik asoslari

Mis asboblaritrompetalar, trombonlar, frantsuz shoxlari, tubalar va ularning qarindoshlarifizika, muhandislik va inson fiziologiyasining diqqat bilan o'zaro o'zaro o'ynash orqali o'zlarining ramziy tovushlarini ishlab chiqaradilar. O'yinchining og'izlarining titrashlari, quvur geometriyalari, valvalar yoki slaydlarning harakatlari va hatto qurilishda ishlatiladigan materiallar asbobning ovoziga hissa qo'shadilar. Ushbu mexanik asoslarni tushunish nafaqat hunarmandlarga nisbatan minnatdorchilikni chuqurlashtiradi, balki musiqachilarga o'z texnikasini optimallashtirishga va ishlab chiqaruvchilarga yaxshiroq asboblarni loyihalashtirishga yordam beradi.

Ushbu maqola, tangli asbob-uskunalarni boshqaradigan asosiy mexanik va akustik prinsiplarni, og'izlarning dastlabki shovqinidan boshlab, konsert zallariga tovush to'lqinlarini proyektsiya qilishgacha o'rganadi. O'yinchilar, o'qituvchilar va muxlislar ushbu asbob-uskunalarning qanday ishlashini va ushbu bilimlarni amalda qanday qo'llash kerakligini tizimli tushunadilar.

Ovoz qanday boshlanadi: musiqachilar og'izlari va og'izlari

Asosiy darajadagi mis asboblari - bu o'yinchi o'z og'izlari bilan og'izlarga qarshi shovqin tovushini yaratadi va asbob ichida havo ustunini titrashga o'tkazadi. Bu jarayonda mexanik va aerodinamik omillar ham o'z ichiga oladi.

O'z og'izlarining titrashuvi va bo'g'in

O'yinchining og'izlari bir juft valva sifatida ishlaydi. Diafragma va qorin mushaklari tomonidan havo ularning o'rtasida majbur bo'lganda, ular og'izlar g'azablari va havo bosimidan aniqlangan tezlikda ochiladi va yopiladi. Bu tezkor ochilish va yopish havo oqimini kesib tashlaydi, bu bosim pulslari qatorini hosil qiladi.

O'yinchilar og'izlar ochiladigancha, mushaklar mustahkam bo'lishi va og'izlar bosimi to'liq bo'lishi uchun o'yinchilarni o'zgartirishni o'rganishadi. Yangi Janubiy Uels universiteti akustika tadqiqotlari og'izlar havo oqimi va xoli bo'lmagan qat'iylik tufayli qanday qilib xotirjamlik oscillatori kabi harakat qilishini tushuntiradi.

O'z og'zidan: buzuga o'xshash

O'yinchi va asbob o'rtasidagi o'zaro aloqa o'rnatish uchun og'izli qism kerak. Uning choriq shakli, bo'yni diametri va orqa tomiri (ma'muriy tubingga olib boradigan qo'lchoriq) og'izlarning titrash usuliga va hosil bo'lgan tovush to'lqinlarining havo ustunlariga qanday biriktirilishiga sezilarli darajada ta'sir qiladi.

  • Qalinroq kubok qorong'u va yumshak tovushni (odatda trombonlar va frantsuz shoxlarida ishlatiladi). Yumshoqroq kubok yorqinroq va chuqurroq tovushni (tuman trumpetlari uchun odatiy) beradi.
  • Qo'lning kattaligi: Katta qo'l ko'proq havo oqimini va kengroq ovozni qo'llaydi, ammo qarshilikni kamaytiradi, bu esa qo'llanma va nazoratga ta'sir qilishi mumkin.
  • Rim shakli: Rimning kengligi va konturlari qulaylik va chidamlilikni ta'sir qiladi, bu esa uzoq ishlarda dudaklar titrashining barqarorligiga ta'sir qiladi.

O'zidan-o'zi ishlab chiqaruvchilar o'zlarining turli xil xususiyatlarini taklif qilishadi.

Havo ustuni: resonans va to'xtatish to'lqinlari

Tovush to'lqinlari asbobga kirgandan so'ng, ular quvur orqali harakatlanadi va havo ustuni bilan o'zaro aloqa qiladilar, bu ba'zi tezliklarni kuchaytiradi va boshqalarni kamlashtiradi.

To'g'ri to'lqinlar va harmonik seriyalar

Mis asbobida tovush to'lqinlari og'iz (akustik jihatdan yopilgan tug'ilishi) va qo'ng'iroq (ochiq tug'ilishi) o'rtasida oldinga-yoniga aks ettiradi. quvurning uzunligi yarim to'lqin uzunligi (silindrik quvur uchun) yoki chorak to'lqin uzunligi (qo'shliq quvur uchun) ning ko'payishi bo'lganda, to'xtovchi to'lqin hosil bo'ladi. Bu sodir bo'ladigan chastotalar resonant chastotalari yoki [[FLT:]] qismlari deb ataladi.

Bir tomondan yopilgan silindrik quvur uchun resonant tezliklari fundamentalning (1 f, 3 f, 5 f...) nider ko'paytirilgan. Ammo mis asboblari mukammal silindr emas.

Brass instrumentlari fizikasi (FLT:0) manbai qanday qilib o'yinchining og'izlarining chastoti o'yinchining rezonansiya darajasi bilan moslashishi kerakligini batafsil tushuntiradi. Og'iz chastoti mos kelganda, impedans past, tovush esa samarali va baland.

Uzoqlik va tomoni nazorat qilish

Asosiy asbobning balandligi uning quvurining umumiy uzunligi bilan belgilanadi.

  • Trompet (B) deyarli 1,4 metr bor quvur
  • (F) taxminan 3,7 metr (yoki B shoxli 4,6 metr)
  • Tuba (CC) taxminan 5,5 metr

Uzunlikni o'zgartirish uchun mis asboblari valvlardan (rotary yoki piston) yoki slaydlaridan (trombonlarda) foydalanadi. Har bir valvdan oldin belgilangan tubing uzunligi qo'shiladi, bu esa o'z ichiga aniq intervalni oladi (masalan, ikkinchi valv yarim qadam, birinchi valv butun qadam, uchinchi valv kichik uchinchi qadam bilan pasayadi).

Tonni shakllantirishda yordam beradigan mexanik komponentlar

O'z ichiga o'rinni o'rnatish uchun, har bir burchak, shish va yuzaga chiqish sonini yaratadi.

Tush shakli: silindrik va koniyal

Tovushlarning ichki diametri kamdan-kam doimiy.

  • (masalan, qo'ng'iroqlar, trombonlar): quvur uzunligining katta qismida deyarli doimiy diametrni saqlab qoladi, so'ngra zilviga tezda shovqin qiladi. Ushbu qo'ng'iroq profili yorqin, fokuslangan va proyektiv ovozini yuqori harmonikalarga boy beradi. Hujum keskin va timbr bir-biriga uyg'un.
  • Konik borlar (masalan, flugelhorns, frantsuz shoxlari, tubaslar): quvurlar asta-sekin og'izdan qo'ng'iroqga qadar kenglashadi. Bu ning issiq, qorong'u va ko'proq aralashtirilgan tonini yaratib beradi. Konik borlar odatda past joyda o'ynash osonroq va ansambllarda yaxshi aralashadigan yuzaliroq tovushni ishlab chiqaradi.

Ko'pgina asboblar hibrid usuldan foydalanadi. Misol uchun, zamonaviy trompeta cilindrik asosiy quvurga ega, ammo shkafli quvur va shkafli qo'ng'iroqga ega.

Valva va slayd mexanikasi

Valvlar havo oqimini minimal turbulensiyaga ega bo'lgan qo'shimcha quvurlar orqali qayta yo'naltirishlari kerak. Piston valvlari (trompetalar va tubalarda keng tarqalgan) shilindrik pistondan foydalanib, u kassa ichida yuqoriga va pastga harakat qiladi. Rotary valvlar (frantsuz shoxlarida keng tarqalgan) aylanuvchi davridan foydalanadi. Ikkala dizaynda ham aniq toleranslar talab etiladi: faqat bir necha mingdan bir santimetr bo'shliq sovuq yoki sekin harakatga sabab bo'lishi mumkin.

FLT:0 (harakat qiluvchi qism va qoplama o'rtasidagi aloqa) yuzasini moslash kerak, ko'pincha unumli moy filmi bilan. FLT:0 (valv ichidagi kanallar) havo oqimini buzib qo'ymaslik uchun mukammal darajada moslashishi kerak. Yomon saqlangan valvlar ton va tonni pasaytiradigan impedans moslamasliklarini joriy etadi.

Trombonda slayd to'g'ri, parallel va o'tkir bo'lishi kerak. Tishlar yoki chirqishlar chiziqlarni yaratadi va slaydni yopishi mumkin.

Quloq chaqmoqlari va ularning proyeksiyada o'rni

Quloq shunchaki kosmetik chaqmoq emas; u kritik akustik komponentdir. Ovoz to'lqinini qo'lga kiritganida, chaqmoq to'lqinining havoga nurlanishining imkonini beradigan bosqichma-bosqich impedans o'zgarishiga sabab bo'ladi. Quloqning tezligi va shakli turli tezliklarni qanchalik samarali ravishda nurlantirishini aniqlaydi. Katta quloq (masalan, tuba) past tezliklarni afzal ko'radi, kichikroq quloq (masalan, pikolor trumpetida) yuqori sozlarni oshiradi.

Quloq ham yo'nalish darajasini qo'shadi . Yuqori chastotalarda quloq ovozni oldinga qaratilgan yo'nalishdagi proyektor sifatida ishlaydi.

Materiallar va bitim: ilm-fan nima deydi

Mis o'yinchilari o'rtasida uzoq vaqtdan beri bahs-munozara bor. Bu materiallar qanday qilib tovushga ta'sir qiladi. Akustik tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, asbobning devorlarining FLT:0 vibratsiyalari odatiy o'yin darajasida tovush chiqarilishiga minimal ta'sir ko'rsatadi, chunki havo ustunlari impedansiyasi devor impedansiyasidan ancha past. Biroq, ichki yuzaqi finishlari havo chiqqisi (dano chiqqisi) va turbulensiyaga, ayniqsa kichik bo'g'larda va yuqori havo oqimi tezliklarida ta'sir qilishi mumkin.

Amerika akustik jamiyati jurnalida chop etilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, qoplama yoki loydagi farqlar ko'pincha o'yinchining javob va intonatsiya tushunchasida nozik o'zgarishlar keltirib chiqaradi, ammo bu o'yinchining o'yinchog'idagi o'zgarishlar tufayli aniq jismoniy farqlarga qaraganda ko'proq ehtimoldan yiroq emas.

Mexanika asosidagi akustik prinsiplar

Mis asboblari qanday ishlayotganini va nima uchun ba'zi mexanik tanlovlar muhim ekanini tushuntirishga ko'proq chuqur akustik tushunchalar yordam beradi.

Impedans va kirish impedans egriliklari

Akustik impedans (FLT:0) - bu tovush bosimining ma'lum bir nuqtada ovoz tezligiga nisbati. Tovuq o'yinchisi uchun og'izning oxiridagi impedans muhimdir. Har bir resonansiya tezligi kirish impedans egriligidagi [FLT: 3] yuqoriga mos keladi. Ushbu balandliklar balandligi, kengligi va oralig'ida o'ynash osonligi, o'yinning barqarorligi va har bir nota timbri aniqlanadi.

Asbob ishlab chiqaruvchilari dizaynlarni optimallashtirish uchun impedans o'lchashlaridan foydalanadilar. Masalan, katta bo'shliqli trumpeta kamroq impedans yuqoriga ega bo'ladi, bu esa ko'proq havoga ega bo'lishi kerak, ammo bu ko'proq dam olishni anglatadi. Kichik bo'shlik yuqoriga ega bo'lib, asbobni yanada samarali, ammo embucheraning o'zgarishlariga ham ko'proq sezgir qiladi.

Xatosiy bo'lmagan xulq-atvor va Brassy tovush

Yuqori dinamik darajadagi dudlar orqali havo oqimi linear bo'lishi mumkin, ya'ni to'lqin shakli buzib ketadi. Bu havo ustunining harmonik seriyasida bo'lmagan qo'shimcha yuqori chastotali komponentlarni hosil qiladi. Ushbu qo'shimcha chastotalar da lazzat asboblari hosil qiladigan o'ziga xos jasadli, shiddatli timbrni yaratadi.

Ba'zi o'yinchilar buni havo tezligini va dudaklarni bosim o'tkazgan holda nazorat qilishadi. Misol uchun, trampetachilar o'verblowingdan foydalanib, baland ovoz bilan o'tadigan ovozlarni yanada yorqinroq va kesish bilan ishlab chiqaradilar. Asbobning dizaynixususda qo'ng'iroq va qo'lning o'ng'ochining o'ng'ochga o'tishi qanchalik osonlikcha ta'sir qiladi.

Harorat va namlik ta'siri

Havodagi tovush tezligi harorat va namlikka bog'liq bo'lgani uchun, mis asbobining o'yin bosishi asbobning issiqligi bilan oshadi. Xona haroratida (20 °C) boshlanadigan qo'shiq o'ynaydi, agar u tanadagi haroratga va o'yinchining nafasining haroratida (taxminan 32 °C) issiq bo'lsa. Bu mexanik muammo: quvurning uzunligi kompensatsiya qilish uchun etarlicha o'zgarmaydi; o'yinchi o'z og'zidan notalarni pastga tushirish yoki slaydlar o'rnatishdan foydalanish kerak. Namlik havo zichligiga ham ta'sir qiladi, ammo ta'sir haroratdan kichikroq.

Tashqi ishlarda yoki o'rinlarning haroratlari o'zgaruvchan bo'lganida, o'yinchilar ushbu omillarni bilishlari va o'zlarining oshqozonlarini moslashlari yoki boshqa o'zgaruvchan slaydlardan foydalanishlari kerak.

Musiqachi va ijodkorlar uchun amaliy qoʻllanma

Mis asboblarining mexanik va akustik asoslarini tushunish kundalik issiqlikdan boshlab, asboblarning maxsus dizaynini o'z ichiga olgan haqiqiy foyda keltiradi.

O'z og'iz va nafas olishni yaxshilash

O'yinchilarga og'izning bosimidan ko'ra, havo oqimi tomonidan boshqariladigan valva sifatida ishlaydiganini bilish, og'izlar og'izning bosimidan ko'ra mos havo ta'minotiga ko'proq e'tibor qaratishga yordam beradi. Diafragma nazoratini va havoni doimiy ravishda chiqarish mashqlar (uchun tonlar va oqim tadqiqotlari kabi) o'yinchi va asbobning resonansiyasi o'rtasidagi birlashtirishni to'g'ridan-to'g'ri yaxshilaydi. O'yinchilar og'izning joylashuvi yoki bo'lak bosimining kichik o'zgarishlarini tajriba qilib, eng samarali buzzni topishlari uchun, keyin uni boshlang'ich sifatida ishlatishlari mumkin.

O'zingizning uslubingiz uchun asbobni tanlash

Agar o'yinchiga katta guruhda qo'l trumpeti uchun yorqin, kesish ovozi kerak bo'lsa, shishqoq og'iz va silindrik bor va o'rtacha qo'ng'iroq shovqinli qo'ng'iroq o'yinlari o'rinlidir. Issiqlik va aralashishni talab qiladigan orkestr ijro etish uchun chuqurroq og'iz va ko'proq shishqoq bo'g'i (flugelhorn yoki katta bo'g'i trombon kabi) afzalroq. Qo'ng'iroq profillarini va qo'ng'iroq dizaynlarini tushunish musiqachilarga faqat brend sadoqatidan ko'ra ma'lumotli tanlovlar qilish imkonini beradi.

Qopishish va moslashtirish

Ko'pgina sozlash va javob berish muammolari mexanik. Charchagan valva impedansni kamaytiradi va yuqori notalarni o'ldiradi. quvurning bo'shashi havo oqimini buzadi va tarqalish tonini keltirib chiqaradi. Chiqindilar va joylarni olib tashlash uchun ichki qismlarni muntazam tozalash asbobning asl akustik xususiyatlarini tiklashi mumkin. Suv va yog'ni tekis, ammo qat'iy ravishda valvalar va slaydlarga qo'llash kerak.

Yamahaning metall asboblari mexanizmlariga qo'llanma qo'llanmalarida ta'mirlash tartib-taomillari va ular ishlashga qanday ta'sir qilishining amaliy ko'rinishi mavjud.

Asboblarni ishlab chiqish va o'zgartirish

Asbob ishlab chiqaruvchilari impedansiya o'lchashlaridan yangi dizaynlarni prototiplash yoki mavjudlarini o'zgartirish uchun foydalanishlari mumkin. Tovush tubingining shovqinini o'zgartirish, qo'ng'iroqning shovqinini o'zgartirish yoki qo'ng'iroqga bir shovqin qo'shish asbobning javobini o'zgartira oladi. Ba'zi maxsus do'konlar acoustic tuning xizmatlarini taklif qiladilar. Ular ichki o'lchovlarni o'ynash xususiyatlarining maqsadli setini erishish uchun o'zgartiradilar.

Hatto og'izni qabul qiluvchi o'rniga o'zgartirish yoki rotor uchun boshqa materialdan foydalanish kabi nozik o'zgarishlar ham hissiyotni o'zgartirishi mumkin.

Mis asboblari mexanikasining tarixiy rivojlanishi

Mis asboblarining mexanik dizaynlari asrlar davomida rivojlanib, san'at talablari va muhandislik qobiliyatlarini aks ettiradi.

  • Tabiiy mis asboblari (masalan, barok trompeta, ov qo'rg'osi): Valvalar yoki slaydlar yo'q. O'yinchilar faqat harmonik seriyadan notalarni tanlaydilar, bu xromatik qobiliyatni cheklaydi. Uzunligi o'rnatilgan, shuning uchun asboblar bir tugmachasida edi.
  • (18-asr): O'zgaruvchan o'zgaruvchanlar o'yinchilarga tubing qo'shish yoki olib tashlash orqali asosiy o'yinni o'zgartirishga imkon beradi.
  • Valva ixtirolari (XIX asr boshlarida): Piston valvasi (Stölzel va Blühmel tomonidan ishlab chiqilgan) va aylanma valv (Riedl tomonidan) mis o'ynashda inqiloba qildi. Valvlar butun doirada to'liq kromatik o'lchovlarni qo'llashdi, bu zamonaviy sur'at, sho'r va tubaga olib keldi.
  • XX asrning takomillashtirishlari: Precision mexanizatsiyalash, yaxshiroq legersiyalar va ilmiy o'lchovlar ishlab chiqaruvchilarga moslama va javob uchun borlar, qo'ng'iroqlar va valva portlarini optimallashtirishga imkon berdi.

Bugungi kunda eksperimental dizaynlar (F va B tomoni bo'lgan ikki martalik frantsuz shoxlari) chegaralarni ko'tarishda davom etmoqda.

Xulosa

Mis asboblari akustikasi fizika, hunarmandlik va musiqachilikning boy aralashmasi. O'z ichiga o'yinchilar va dizaynerlar zamonaviy musiqachilarning talablariga javob beradigan asboblarni yaratish uchun bir xil bilimlarga ega bo'lishlari mumkin.

Siz ham musiqa asbobini birinchi marta o'rganayotgan talaba bo'lsangiz yoki yangi qo'ng'iroqni tanlagan tajribali mutaxassis bo'lsangiz, musiqa asosiga chuqurroq e'tibor qaratish musiqa safaringizni yanada yaxshilaydi.