导言

铜器家族在声乐界占有独特的地位。小号、长号、喇叭或大管在外观上是欺骗性的简单—— 金属管的长度以闪烁的铃声结束。 然而,所产生的声音是玩家生物学和严格的物理定律之间高度非线性、动态的结合的结果。 与木风折线或弦乐不同,铜器中的主要振荡器是人嘴,使其成为音乐中最直接和反应最迅速的界面之一。 文章对铜器中音效的力学进行了权威性的检查。 它涵盖了唇形的物理、气柱作为声调子的作用、危害系列的作用以及这些原则对玩家和乐器制造者的实际影响。 理解这些力学将铜器从直观艺术转向基于可预见科学的工艺,从而能够更有效地练习、更好的设备选择和更加丰富、更受控制的音调子。

唇苇生成器:作为声音源的玩家

铜器中的声音不是在金属内部开始,而是在玩家和口腔之间的接触点开始. 唇形成振动阀,声学上称为 唇折射[,这种机制将肺部的稳流空气转换成与所期望的音乐频率相匹配的脉冲流.

伯努利效应和自吞自吞

当玩家形成其浮雕时,唇会被压在一起,而气压则从肺部形成。一旦内压超过握住唇的肌肉张力,唇会略微分解,从而可以使空气喷射器脱落。这会产生一个通过小孔径的高速度流。根据伯努利原则,在高速流中,横向压力会降低。这种压力下降,加上唇组织恢复弹性的力,使唇恢复在一起。循环会重复。这不是强迫振动,而是 自我支撑的振动[。唇质量和张力的自然共振动决定了基频,但这种频率受到口腔附属仪器的声荷载影响很大。玩家通过改变唇肌的张力和二极光栅的支持来控制唇的振动。更高的张力提高了唇折的自然频率,同时降低了张力。

口器作为声障变形器

口腔绝非简单的漏斗, 而是精心设计的声波滤波器。 口腔、 喉咙和背部组成一个[ [FLT: 0]] 的回声器。 这个共振器具有关键功能: 它将振动唇的高机械阻力与仪器空气柱的低声阻力匹配。 如果没有这种匹配, 唇部向空气柱的能量转移将非常低效, 导致声音弱弱、 沉闷。 口腔的几何决定其共振频率 。 喉咙狭窄的浅杯将产生更高的共振频率, 支持上位寄存器, 并亮度。 深杯具有一个大喉咙的低声, 支持低位寄存器, 并产生更暗、 圆的齿。 背波( 引向仪器的) 进一步塑造了阻力曲线, 影响仪器在不同动态层面的感觉。 将被动声波部分理解为帮助玩家超越主观描述, 并基于游戏目标进行知情的选择 。

气柱:共鸣与常备波浪

一旦唇产生的脉冲气流进入仪器,它就会遇到管状管内的空气柱。该仪器不会简单地放大声音,而是作为高度选择性的过滤器,它能增强与其自然共振相匹配的频率,并削弱那些不同步的频率。增强的频率构成仪器的谐波系列[]。

圆柱形和圆锥形管的立体波

气柱的行为严重依赖于器械的比文特征. 声学上,青铜器被视作一个管,在一端闭合(嘴管端,唇苇呈现出很高的阻力),在另一端开合(钟),然而,钟的耀斑和管盘的敲击器使这个简单的模型复杂化.

  • 圆柱管(像大号的大号或小号的导管)如果单端完全闭合,则只支持奇数的谐波管(第1,3,5,7). 然而,钟耀斑改变这种行为,有效地使乐器作为杂交体行为.
  • 锥管(像法国的角或氟格耳角,或一个 ⁇ 的主体)支持一套完整的口琴(1,2,3,4等),就像两端打开的管子一样,这就是圆锥管一般在口琴系列中具有更平滑,更均匀的反应,并用更轻松的演奏基本(脚调)的原因.

现代的黄铜器是圆柱形-圆锥形[]的杂交体,管状的初始部分主要是圆柱形的,而后一部分则凝聚成钟状。这种组合使黄铜器具有其特点的光辉和力量,同时仍然允许低沉的收存器具有合理的灵活性。

钟声作为声高压滤镜

铜质仪器的钟声信号弹在决定仪器的齿轮方面起着关键作用。 它作为声高通道滤波器[] 发挥作用。对于超过某一断流频率的频率,钟声将逐渐与内部空气柱的阻力与外部空气的阻力相匹配,使这些频率能够有效辐射。对于截流频率下频率,钟声波起到闭合端的作用;声波反射回仪器中。这种反射对于确立低声波波的常态至关重要。断流频率取决于钟声信号的速。快速振荡(如小号)产生更亮、更集中的声响,更渐进的信号(如法国号角)产生更暗的断流频率,从而产生更密的声响。

阀门和幻灯片: 更改长度

铜质乐器的投球由气柱长度决定. 在阀门乐器(rumpet, poon, euphonium, tuba)上, 按阀门通过额外的管状循环来转移气流, 这样可以有效地将气柱长度精确地拉长, 将整个声乐系列降低到特定的间隔( 如整步或半步) 。 不同阀门的组合使玩家可以访问多个声乐系列 。 在长号上, 玩家可以物理上移动滑动以不断改变长度, 从而能够完美地进行格利桑多斯和微音调整 。 玩家然后通过调整唇张力从该系列中选择一个特定的谐音符 。 铜演奏的艺术在于这两种系统的无缝融合: 唇重频和乐器的音长度 。

协作系统:障碍、间隔和应对

玩家的唇与乐器之间的声学交互并不是单向的,有连续的反馈循环,乐器提供了唇必须推击的声学负载,这种耦合的质量决定了乐器的感受,槽的多容易,音位有多稳定.

声障与共鸣峰

声阻是声阻流. 在空气柱的共振频率上,声阻阻流度很低,这意味着唇很容易在这些频率上将能量转移到仪器上. 如果唇的频率与这些自然共振的频率不符,则阻流度很高,唇必须更努力地维持振荡. 以阻流曲线中的峰值为特征的仪器的共振频率是仪器可玩性音符的特征. 强烈,定义明确的阻流峰导致一个仪器很容易“分出”——音符被牢牢牢地锁定,而音符的定度很弱或不太一致,使得仪器在某些登记册中感觉有些模糊、模糊或难以控制.

振荡的门槛

唇与器的耦合是一个非线性系统. 玩家必须提供足够的能量来克服给定音符的振荡阈值. 这个阈值在阻力峰值时最低. 然而,玩家也可以"强迫"唇在频率上振动,而频率与峰值不完全对齐,使音位弯曲或访问音符在系列中自然很弱(例如圆柱形仪上的基础). 这需要大量的努力和控制. 现代的声学研究,特别是来自实验室,例如 新南威尔士大学音乐声学组[,已经表明唇的动力学是复杂的,而且声器作为关键的非线性元素,可以使玩家锁定到给定调声器上的频率范围扩大.

减量和理解油液生产因素

许多因素被引用为影响青铜器的调子,从金属类型到钟的厚度,虽然其中一些因素具有可测量的效果,但另一些因素则在仪器几何和玩家技能上处于次要地位,对这些因素的明确理解有助于解密设备的选择,并集中关注对音响生产真正重要的事物.

重要材料辩论

银角是否与黄铜角不同? 金属振动的物理表明, 铜器的钟声会振动, 这些振动会影响声音。 然而, 效果是微妙的, 并且是一个正在进行的研究的主题。 金属的密度和坚硬度影响着钟声的振动模式, 但是这些振动是极小的。 在诸如 声波上发表的研究表明, 仪器的几何—— 承载大小、 管道的敲击器、 钟光束、 口镜等尺寸—— 都能够支配着仪器的反应和齿轮。 金属的主要作用是保持这种精确的几何稳定性。 不同金属制造的相同仪器在声音上的差异是, 其数量级小于不同口腔体产生的变化或微小的振动。 玩家们应该优先找到一个设计良好的仪器, 并配以一致、准确的几何法确定合金。

粗体剖面及其主要效果

如上所述,圆柱形和圆锥形的圆锥形轮廓的区别是仪器设计中唯一最重要的声学变体.

  • 圆柱形的钻头(trupets, trombones)产生更亮,更辉煌的声音,并有强烈的高谐音的存在,攻击往往更具有侵扰性和针对性.
  • 锥形的波纹(法国角,风毛菊,大管)产生较暗,暖和,混合的音色更趋平滑,较少强调高部,导致圆形的 ⁇ .

这两个基本架构之间的选择是玩家在定义其声音概念时作出的最重要决定.

哑弹的机械师

哑声通过改变乐器上的音响负载来改变音调和音量. 插入到铃声中的直哑声会改变气柱的有效长度,引入新的一组共振声,过滤出某些频率并产生特征性的"buzzzing"音. 哑声(wah-wah mute)在铃声中产生一个小的膛,表现为单独共振声器,使玩家能够用手遮盖和揭开哑声的开口来剧烈改变音色. 哑声的使用显示了一个深刻的原则:铜质乐器的声音没有固定;铃声的边界条件可以实时操纵,以产生巨大的调色调.

佩达尔声纳和登记机械:模型的极限

青铜声学最有启发性的领域之一是研究踏板音,或基本频率,在理论圆锥管中,基础音得到充分支持,易于演奏,在理论圆柱管一端闭合时,基础音不作为共振而存在,在真铜器中,无论是圆锥音还是圆锥音,都是一种证明规则的例外.

在小号上,踏板音(书面低音C,音响音乐会B-flat)是众所周知的难以产生的. 玩家必须在一个乐器提供很少音响支持的区域,在远低于钟声断流频率的频率下强迫唇动,这需要最大声调放松和大量空中支持. 所产生的音调不是单一纯频,而是包含许多更高声调的复杂音调. 乐器在那些更高的声调中产生共鸣,通过缺失的基本效果给听众留下低音的印象. 在更圆筒形的颤音上,踏板音也很难,但也是高级回声器的标准部分. 在法国的喇叭或大管上,比圆筒音更简便易获得,并且与收音机其余部分无缝地混合. 理解这个音调帮助玩家用正确的物理和声调策略接近低音位.

现代 Brass 玩家的实用音响

上述原则不仅仅是学术性的;它们直接和有力地应用于日常实践和表现。 理解其仪器物理的玩家可以更准确地诊断问题,更快地找到解决方案。

利用和谐知识更好地激发

铜管乐器产生的谐音系列与平调音标不完全一致,第七部分的音标平整,而第十一部分的音标往往很尖锐,知道这一点可以让玩家在演奏音符前预见到这些调音倾向,用其浮雕或滑动位置做微观调整,例如,吹号者演奏写有"C#在工作人员中"(第4部分,这本来就很尖锐)需要积极降低音标,同时演奏"G在工作人员上方"(第6部分,常常是平整)需要提高音标或使用另指音,这并非乐器的缺陷;这是振动的空气柱的基本属性,掌握这些调整是专业铜管演奏的核心技能.

根据声学原则选择一个口腔

玩家与其只依靠品牌声誉或对"黑暗"或"光荣"的模糊描述,不如使用声学概念来选择一个口具. 玩家在上方的注册中挣扎,可能会从更浅的杯(更高共振频率)和更紧的喉咙(更高阻力)中获益. 玩家寻求更大的,更勤奋的低注册可能寻找更深的杯(更低共振)和更大的背包. 象[ Yamaha这样的有信誉的厂商会提供详细的指导 其口具规格如何影响乐器的反应,允许玩家做出循证选择.

固定在物理中的温暖-上升线

有效暖和可以围绕唇簧和气柱的原理来构建. 以基本(可访问的)上长音调和来建立最大气量和放松,迫使仪器被动回响. 之后移到第二和第三部分,专注于常波锁住的感受. 练习在位点中心下方和上方稍弯曲的投球,以形成对阻力峰的认识. 这使得仪器的共振结构有了深层的物理理解,从而导致性能更加安全和控制.

结论

铜器的声音是精致而优雅的物理系统的结果。 玩家的嘴唇振动,加上圆柱和圆锥空气柱的高度选择性共振,产生了我们认作铜色调子的谐波谱。从伯努利效应,将唇簧推向钟声的功能,作为声过滤器,每个部分都遵循可预测的规律。通过理解这些原则—— 谐波系列、声阻、口腔的作用以及声波的影响—— 玩家和制造者可以超越传统和直觉,做出明智的决定。这种知识使音乐家能够更有效地练习,更明智地选择设备,并最终产生更受控制、更美丽和表达的声音。 铜器科学并不削弱艺术;它为艺术以更精确和更意图地繁荣提供了工具。