布拉斯乐器塑造了西方音乐的轨迹已有五个多世纪,从文艺复兴时期的自然小号到现代交响管。 铜器的每个元素 — — 管子、管子、胎、铃和机械部件 — — 都有助于其声音,以及如何与演奏者反应。 文章探讨了设计和表演之间的复杂相互作用,为学生、爱好者以及试图理解其乐器背后的工程的专业人士提供了洞察力。

Brass仪器声学基础

所有铜器都通过简单而优雅的物理过程产生声音。 玩家的发声唇在仪器内部的空气柱中产生振动。 柱的自然共振频率—— 其谐波—— 可用音符的定理。 管子的长度决定了基本音调; 阀门或滑动会改变音节的长度以改变音符。 但是, 细化的气柱的形状—— 其截面、 调制和终止—— 则会形成仪器独特的光谱指纹。 这种声学行为受波浪物理学的支配。 当一个声波振动匹配该列的某一个声波模式时, 仪器会放大声音, 并通过波向外投射。 理解这个基本原则可以澄清为什么设计上的小变化会对音质和演奏产生超出音量的影响。

音乐声学研究者测量了输入阻力谱(列频率响应)与设计参数(]Campbell & amp;Greated,1994)的差别. 设计完善的乐器产生全程强烈,一致的共振模式,使得投影和控制动力变得容易. 设计不当可能会产生弱或不平衡的共振,需要玩家做出额外的努力.

关键设计要素及其音响效果

口形几何

口腔是玩家嘴唇和气柱之间的界面。它的几何形状会显著地影响声音和可玩性。一个浅杯会产生更亮、更深的语气,因为它会减少唇与导管之间的空气量,提高系统的共振频率。深杯会发出更暗的、更覆盖的声音,提供更大的气腔。 外观会影响舒适和耐力:宽的环状分布压力,但可能感觉大;窄的环状提供精确度,但会挖进唇中。喉咙 — 口腔中最小的通道 — 控制阻力。小的喉咙会增加后压,为声音提供更坚实的“核心”但需要更多的空气支持。专业的玩家往往选择与物理解剖学和音乐风格相匹配的口腔,有时会将标准环与传统杯和喉咙结合。

铅管和磁带

管管是管管子之后的第一部分,其内部管管决定了固定波的形成方式。一个渐进的管管管提供了更平滑的阻力过渡,促进一个集中的、容易反应的声音。一个更突然的过渡可以产生更明亮、更切的基调,但可能在上层的收录器中引入阻力或不稳定性。许多现代仪器都设有可互换的管管,使玩家能够根据不同的性能情况调整乐器,例如,一个更大的管管管管用于管弦演奏,一个较小的管用于室音乐。

粗体配置文件

圆锥形的直径和形状——圆锥形的圆锥形的形状——界定了仪器的整体声音。圆锥形的圆锥形的圆锥形(rumpets, trombones)为大部分管状的管状保持恒定直径,产生一个亮亮的、穿透的音响,富含高的谐音。圆锥形的圆锥形(法国角,euphonium)逐渐从口腔向铃声扩张,产生一个圆锥形的,将齿轮与上部能量混合,使其比上部能量更弱。 圆锥形的撞击延伸到了游戏的可玩性:大圆锥形的气量需要更多,产生更大的阻力,使其体力要求更高,但提供了强大的“无尖”音,在整体环境中混合。 小圆锥形的响应更加自由,更容易在较柔软的动态中控制。

钟焰和喉咙

钟声的信号弹 — — 从管状弹管中迅速扩张 — — 震动了声波的退出。尖锐信号弹能高效地射出高频率,发出辉煌的音调。 渐渐信号弹可以使声调更低,产生更暗、更圆的音调。 钟声喉(信号弹前最窄的点)与口腔喉咙类似:喉咙更小,会增加亮度和阻力;喉咙更宽,会降低声响和反压。 一些仪器使用“法国”的信号弹(深色信号弹)来发出集中的管弦声,而另一些仪器则使用“德国”的信号弹(genle ball)来发出广泛的交响声。

材料和铺设

铜器主要用黄铜(70%铜,30%锌)制成,以达到工作性和声学特性的平衡。不同的合金会使齿轮转向下:镍银增加强度,声音稍暗;铜丰富的合金能温暖色调。镀银会增加表面反射率,而且往往与明亮清晰的声音相关,尽管与几何效果相比效果是微小的。镀金会更柔软,并可能提供微妙的温暖,但主要能增强外观和腐蚀阻力。仪器制造者还用不同的贝壳材料——玫瑰铜、金铜、甚至钛——进行实验,以达到特定的内色。

设计如何影响可玩性

抵抗和反馈

抵抗是玩家对保持音符所需努力的感知。 抵抗力来自口腔喉咙大小、管道管道、直径和阀门配置的组合。 阻力过多,使得玩家难以控制音位和动力。 平衡的设计提供了“反馈 ” , 即嘴腔和手部的振动感,有助于玩家调整唇张力和空气速度。 Brass仪器声学先驱John Backus(1974年)指出,玩家往往喜欢“高度阻力既不高也不低”的仪器。 现代计算机模型设计者可以在构建原型之前模拟阻力曲线。

重量分配和二角体

一种仪器的重量分布会影响它如何站立、坐立或移动。 大管或专业法国角等重力仪器需要支持性演奏姿态。 长时间排练时,平衡不良会造成手腕紧张或背痛。 制造商通过在非临界地区放置牙套、轻量级合金以及使用人工手指钩或小指架来解决这个问题。 一些小号设计包含一个“带状”系统,在保持舒适的支撑状态的同时减少振动损失。

阀门和滑动机械

阀门通过额外的管长来改变气流。它们的反应时间和光滑取决于端口对齐、弹簧张力和承载表面。活塞阀门(trupets, cornets)是紧凑的,但需要完全磨损的表面才能快速行动。 旋转阀门(法国角,许多大管)提供了静静态的、流体的变化,但更复杂一些才能服务。在旋转阀上滑动必须滑动低摩擦度,同时保持密封。 创新措施如“平衡”阀门、可调节的喷孔和零阻力滑动,以提高速度和进化。 许多专业人士也升级到不锈钢阀门盖和底板以减少磨损。

点火和调酒

触控 — — 相对于平调的调制 — — 每一个音符的准确性都受到每个阀门分支的精确长度和调制滑动位置的影响。 所有设计的布劳斯仪器包括调制滑动以调整整体音速,但单个音符往往由于非线性音响效应而尖锐或平整。设计师通过增加补偿系统(如在euphoniums)或移动滑动滑动(如在trombones)来对抗这一点。 玩家技术也起到一定的作用,但设计良好的仪器在不过度的唇操控的情况下,会感到“在调制中 ” 。

不同工具家庭的差异

号角和柯奈

朗普特斯的特点是圆柱形的钻头和中尺寸的钟,为中线和扇形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆柱形的圆形的圆柱形的圆柱形的圆形的圆柱形的圆形的圆柱形的圆形的圆柱

法语喇叭

法国角的圆锥形呈紧螺旋状,钟面朝后。 这种设计创造了一种圆形的圆形音调,并带有复杂的谐音系列。 狭长的口腔(带有尖锐的圆圈)迫使玩家精确控制唇部张力,使角难以掌握。 现代角通常包括一种“截住”技术(在铃声中),用于改变弹出和腹部,有些模型还包含一种“双角”机制(在F和B平面之间交接),以提高高登记清晰度和减重。

龙骨

双簧管使用滑动而不是阀门,提供连续的投球变异和光滑的格力桑第. 其圆柱形的圆柱形和大钟给它一个响亮的,辉煌的声音,可以切穿全团。 特诺双簧管有一个较小的双簧管(0.500–0.525英寸)用于古典工作,而低音双簧管则使用更大的双簧管(0.562–0.585英寸),并经常包括一个F-三联或双扳机来延长低距离。 滑动设计各不相同:一些玩家更喜欢用开口的包(减速阻力)来做快速的球,而另一些玩家则选择闭口包(更紧凑的)来做更简单的滑动位置一致性。

图巴和 ⁇

土豆的大小有多种,从校乐队使用的紧凑的3/4大管到用于管弦低音线的6/4大管。大圆锥形的粗糙和巨大的铃声会产生深厚的、共振的音调。相比之下,土豆是一个齿轮,其粗糙的音调较窄,而且钟声也较小,提供了更精密的歌唱质量。 优磷通常有四个阀门(包括补偿系统)来纠正音调,而土豆则可以有三到六个阀门,视范围和关键而定。

现代创新和定制

可调整的铅管和可移动的铃声

许多高端仪器现在提供了可互换的部件. 可调整的导管允许玩家在秒内改变阻力和响应. 可移动铃简化了运输,并允许不同场合的不同铃声配置(例如投影的铃声较重,温暖的铃声较轻). 这些模块设计赋予了音乐家在不购买二级喇叭的情况下微调其乐器的能力.

轻量级材料

冶金的进步产生了一些能降低重量而又不牺牲声学性能的仪器组件。 泰坦式阀门和滑动、碳纤维护套和铝铃现在可供小号手和角手使用,以寻求更好的耐力。 尽管一些纯洁主义者认为,更重的仪器提供了更好的音效,但仔细设计可以实现减重,同时保持共振和投影。

数字增强和拾取系统

电子接车系统(例如,麦克风挂载或阀门上的MIDI接车)可以让黄铜玩家与放大器、效果和数字调谐器连接。 这种集成可以实现新的性能可能性,但需要仪器设计来容纳传感器和线线程。 一些制造商现在在小号和长号模型上提供工厂安装的接车选项。

选择基于设计的工具

匹配设计到流派

音乐风格对设计选择有强烈的影响. 爵士小号演奏者往往喜欢浅口和中小小小小熊,以表示一个明亮的,切口的音调,而大乐队则会投射。 管弦小号演奏者可能选择更大的小熊和深口,以混合在综艺中。 交响乐环境中的法国小号演奏者更喜欢大熊的深色齿轮,而风奏小号演奏者则可能使用较小的角来提高节奏。 游行乐队的Tuba演奏者往往使用较轻的前动作管来方便携带,而管弦管演奏者则更喜欢用重的副动作器来达到最大音量。

购买前尝试

阅读量无法取代第一手经验。 访问一个储存良好的音乐商店或乐器展示室,并尝试不同厂商的多种模式。 注意乐器在你手中的感觉、说话的方便程度以及音调是否与你的理想相符。 如果有的话,请带上自己的口具,并尝试在不同乐器设计中相同的口具来隔离喇叭的贡献。 许多零售商也为高端乐器提供试用期。

咨询专业人员

教师和专业角色可以提供宝贵的指导。他们往往拥有许多品牌的经验,可以指出你可能忽略的微妙设计点。他们还可以帮助你评估特定乐器在从巴洛克室内音乐到现代爵士乐的预定的回响中将如何发挥。 专业人士通常会将口具甚至铅管切换到不同的性能环境,所以询问定制选项。

结论

布拉斯仪器设计是科学与艺术家之间的对话。 每个曲线、弯曲、阀门和钟形都有助于乐器的声音和演奏者的经验。 通过理解声学和机械原理,音乐家可以在选择、升级或定制设备时做出明智的决定。 这种知识还加深了对每台仪器背后的工艺品的欣赏 — — 从文艺复兴的麻布到现代交响管。 随着研究的继续和制造技术的发展,演奏者可以期望对演奏和演奏的舒适程度进行更精细的控制。

为了进一步阅读,美国音响学会发表了许多关于青铜风乐器声学的研究(www.acousticalsocial.org),山叶等制造商的实用指南(),山叶设计页提供了视觉解释. 伊森海因音乐博客上的Brass仪器设计部分提供了一种乐手友好的视角. 最后,Vic Firth 铜管指南 包括了维持阀门和滑动力学的提示,这些指导保留了多年的使用.