空气乐器的历史渊源
据测试,牛吼镖起源于25000年前,至今仍在澳大利亚、美国和非洲的一些土著部落中流行。这种牛吼镖,听起来像哨子、打雷或祭祀神灵的叫声等。,并经常被用作巫术或宗教仪式的工具。蜂鸣器至少有2000年的历史,更早在一些仪式中使用。现在它被广泛用作一种简单的发声玩具,在中国和各大洲的许多地方都能看到。①管状。有圆柱形(笛子、长笛、单簧管、小号、长号等。)、锥形(双簧管、唢呐、萨克斯、短号、圆号等。)、倒锥形(上粗下细的单簧管)和罐形(双刃)。其实很多乐器都是由不同的管组成的。如小号多为圆柱形,两端圆锥形部分约占总长度的1/4 ~ 1/3;笛头部分的中间部分通常比两端稍厚。圆柱管的音色雄壮明亮;锥形管的音色柔和圆润。前者产生平面波,具有闭管性质,如单簧管;后者是球面波,具有开管的性质,比如双簧管。
②打开和关闭试管。两端开管,如笛、笛;只有一端是开放的,比如单簧管。封闭在管内的空气柱被激发振动,类似于弦振动,是驻波。不同的是弦是横波,气柱是纵波。驻波在管中的传播(非物质传播)是一层薄薄的空气依次来回推动空气分子层。声音不是直接来自驻波运动,而是空气分子层层往复运动形成周期性的空气密度,在管的开口端形成周期性的压力差,耦合自由空气成为声源。开口管两端的空气密度变化最大,振动剧烈,形成波腹;中密度不变,处于静态,形成节点。因此,开管节距的波长为1倍管长(L = 2AB);封闭管的开口端是一个波腹,封闭的空气不振动,形成一个波节,所以它的节距波长是管长的三倍(L=4AB)。波长与频率成反比。如图所示,同样长度的开管螺距比闭管螺距大八度。乐器常用“尺”来表示音高,即C音管的长度约为8尺(见管风琴)为基数。与弦振动类似,气柱不仅全长振动,还分段振动(全长的1/2、1/3、1/4、1/5等。),从而产生谐波。像和弦一样打开电子管,产生完整的泛音序列。因为管的两端都是波腹,产生奇、偶次谐波,所以一端封闭的管只产生奇次谐波或分谐波(即偶次谐波)。两管的谐音序列不同,所以音色也不同。实际振动的空气柱不等于管的长度,因为弹性空气分子运动在喷嘴处没有反映出来。由于运动的惯性,反射波会回到喷嘴外的某一点,管越粗,越超出该点。在计算中称之为“喷嘴修正”。
③全管乐器和半管乐器。前者的内径与管长之比比较粗,能产生全管长的气柱振动,能产生全管音(桶音),也称音高乐器,如大部分木管乐器和大口径铜管乐器;后者管径相对较小,只能产生半管以上的气柱振动,产生八个八度以上高度的泛音。也称非音高乐器,如小号、长号、圆号等。(运用现代演奏技巧,音高也可以在小号等乐器上演奏)。
④孔径。由于孔径不同,音色也不同。细腔的高阶谐音强,粗腔的低阶谐音明显。就像上低音喇叭和友丰宁喇叭一样,都是锥形管,调号,音域一样,唯一的区别就是后者的管孔略粗,音色比前者更宽更柔和,尤其是低音更好。著名工厂的同类乐器,如小号,总是有各种孔径可供选择。
⑤改变音高。一个没有任何变音装置的管乐器,可以通过吹、唇控制的方式“超吹”出一系列高于音高的泛音。比如音高c以上的c 1g 1 C2 e2g 8 c 3;这些声音被称为“自然声音”。超吹法广泛应用于古今各种管乐器中,并结合现代管乐器的变音高装置。管乐器上的变调装置有:在管壁上开指孔或键孔,主要用于吹孔、哨口和芦管,早期也用于小号;伸缩滑管,现在只用于长号,早期用于小号;气门锁片连接管有立式(或提升式)和旋转式两种,在现代类型中广泛使用。此外,在一些历史乐器上还使用了其他一些变调装置和方法。如接管喇叭,在演奏中插入不同长度的接管来改变音高;用手捂住喇叭,演奏时以一定的姿势将右手伸入喇叭口,可将半音降为全音。这种方法在喇叭中仍然被用来调整音高、弱音和改变音色。这两种也是早期小号用的。包括嘴唇振动,都是“实心弹簧”,比“空气弹簧”硬得多,重得多,以至于它们的振动需要更多的气流,而不像“空气弹簧”,容易受到气柱的限制。这里有两种情况。一种是单簧管或双簧管的软簧,在耦合中由气柱调制,后者决定音高。另一种是风琴簧片和风琴的硬簧,其固有频率决定了音高,管内的空气振动只起到* * *,即增强和打磨簧的一些谐波。软弹簧与空气柱的耦合机理虽然不同,但起到了类似于“空气弹簧”的作用。当气流进入簧片的微开狭缝时,簧片由于两者之间的压力下降而关闭,然后簧片靠自身的弹性再次打开,形成周期性的开闭。气流激发簧片振动,交替进入管内激发气柱振动。簧片就像一个气流控制阀,它有规律地打开和关闭,但不均匀,大约只有1/4的周期是打开的。气流由簧片阀控制,引起压力波动,进而使簧片不断振动。在簧片和气柱的耦合中,其基频往往高达气柱的10倍。因为空气柱比软弹簧更强,所以前者往往会降低后者的频率,并将管的固有频率强加给弹簧,所以决定音高的是管中的驻波频率。类似于双簧的唇振,具有演奏过程中可随时调节的硬簧特性,即通过调节唇肌的张力、拉伸或侧向拉伸嘴唇来改变“唇簧”的固有频率。唇簧在吹口上形成声学振动源,并与管连接,管作为声学换能器增加出口处的辐射面积并与自由空气连接。喇叭口在局部范围内形成强大的气压,从而产生强烈的音感。
实际的管乐器,它的几何形状和音阶都很复杂。演奏时,嘴巴的开合是无常的,嘴巴和喉咙也参与其中。它是开放的还是关闭的?长度在哪里开始和结束?许多问题在理论上和计算上都很难确定。到目前为止,适用的乐器主要取决于制作人和表演者的实践经验。