เครื่องมือลม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา
Erke เครื่องดนตรีประเภทลมของอาร์เจนตินา

เครื่องมือลมเป็นเครื่องดนตรีที่มีรูปแบบบางส่วนของไอเสีย (ปกติหลอด) ซึ่งในคอลัมน์ของอากาศที่มีการตั้งค่าลงในการสั่นสะเทือนโดยการเป่าเล่นลง (หรือมากกว่า) ชุดปากหรือใกล้จุดสิ้นสุดของไอเสียที่ ระยะพิทช์ของการสั่นสะเทือนถูกกำหนดโดยความยาวของท่อและโดยการปรับเปลี่ยนด้วยตนเองของความยาวที่มีประสิทธิภาพของคอลัมน์ที่สั่นสะเทือนของอากาศ ในกรณีของเครื่องดนตรีประเภทลม เสียงเกิดจากการเป่าผ่านต้นอ้อ บางคนต้องการเสียงหึ่งๆ เข้าไปในปากเป่าที่เป็นโลหะ ในขณะที่คนอื่นๆ ต้องการให้ผู้เล่นเป่าเข้าไปในรูที่ขอบ ซึ่งจะแยกช่องอากาศออกและสร้างเสียง

วิธีการรับบันทึกต่าง ๆ

  • โดยใช้คอลัมน์อากาศที่แตกต่างกันสำหรับโทนสีที่แตกต่างกันเช่นในขลุ่ยกระทะ เครื่องดนตรีเหล่านี้สามารถเล่นโน้ตได้หลายตัวพร้อมกัน
  • การเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศที่สั่นสะเทือนโดยการเปลี่ยนความยาวของท่อผ่านวาล์วประกบ(ดูวาล์วโรตารี่ , วาล์วลูกสูบ )ซึ่งกำหนดเส้นทางอากาศผ่านท่อเพิ่มเติม ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความยาวโดยรวมของท่อ โดยลดระยะพิทช์พื้นฐาน วิธีนี้จะใช้ในเกือบทุกเครื่องมือทองเหลือง
  • การเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศที่สั่นสะเทือนโดยการยืดและ/หรือทำให้ท่อสั้นลงโดยใช้กลไกการเลื่อน วิธีนี้จะใช้ในทรอมโบนและนกหวีดสไลด์
  • เปลี่ยนความถี่ของการสั่นสะเทือนผ่านการเปิดหรือปิดรูที่ด้านข้างของท่อ ซึ่งสามารถทำได้โดยครอบคลุมหลุมด้วยมือหรือกดคีย์ที่แล้วปิดหลุม วิธีนี้จะใช้ในเกือบทุกเครื่องเป่าลมไม้
  • ทำให้คอลัมน์ของอากาศสั่นสะเทือนที่ฮาร์โมนิกต่างๆ โดยไม่ต้องเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์ของอากาศ (ดูฮอร์นธรรมชาติและอนุกรมฮาร์มอนิก )

เครื่องมือลมเกือบทั้งหมดใช้วิธีสุดท้ายซึ่งมักใช้ร่วมกับวิธีอื่นเพื่อขยายการลงทะเบียน

ประเภท

เครื่องมือลมโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: [1]

แม้ว่าเครื่องทองเหลืองแต่เดิมจะทำจากทองเหลืองและเครื่องเป่าลมไม้ซึ่งแต่เดิมทำจากไม้ แต่ชื่อดังกล่าวยังอ้างอิงถึงวิธีการที่ผู้เล่นผลิตเสียงมากกว่าวัสดุของเครื่องดนตรี ซึ่งอาจแตกต่างออกไป ยกตัวอย่างเช่นแซกโซโฟนมักจะทำจากทองเหลือง แต่จัดเป็นเครื่องมือ woodwind เพราะมันก่อให้เกิดเสียงที่มีการสั่นสะเทือนกกในทางกลับกันดิดเจอริดูคอร์เนทไม้(เพื่อไม่ให้สับสนกับคอร์เนทซึ่งทำจากทองเหลือง) และงูทำจากไม้ทั้งหมด (หรือท่อพลาสติก ในกรณีของงูสมัยใหม่) และต้นมะกอกทำจากงาช้างแต่ทั้งหมดอยู่ในตระกูลเครื่องทองเหลืองเพราะการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นจากริมฝีปากของผู้เล่น

  • ในเครื่องทองเหลือง ริมฝีปากของผู้เล่นสั่น ทำให้อากาศภายในเครื่องสั่น
  • ในเครื่องเป่าลมไม้ ผู้เล่นจะต้อง:

ในHornbostel-Sachsรูปแบบของการจัดหมวดหมู่เครื่องดนตรีเครื่องมือลมจัดว่าเป็นaerophones

ฟิสิกส์ของการผลิตเสียง

การผลิตเสียงในเครื่องมือลมทั้งหมดขึ้นอยู่กับการที่อากาศเข้าสู่วาล์วควบคุมการไหลที่ติดอยู่กับห้องเรโซแนนซ์ ( เรโซเนเตอร์ ) รีโซเนเตอร์มักจะเป็นท่อทรงกระบอกยาวหรือทรงกรวย เปิดที่ปลายสุด ชีพจรความดันสูงจากวาล์วจะเดินทางลงท่อที่ความเร็วของเสียงมันจะถูกสะท้อนจากปลายเปิดเป็นพัลส์ย้อนกลับของแรงดันต่ำ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม วาล์วจะสะท้อนกลับด้วยพลังงานที่เพิ่มขึ้น จนกระทั่งคลื่นนิ่งก่อตัวในหลอด

เครื่องมือกกเช่นคลาริเน็ตหรือโอโบมีกกหรือกกที่ยืดหยุ่นได้ที่ปากเป่า ทำให้เกิดวาล์วควบคุมแรงดัน การเพิ่มความดันภายในห้องจะลดความแตกต่างของความดันในกก; กกจะเปิดขึ้นเพิ่มการไหลของอากาศ[2] [3]การไหลของอากาศที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความดันภายในมากขึ้น ดังนั้นชีพจรของความดันสูงที่มาถึงปากเป่าจะสะท้อนกลับเป็นพัลส์แรงดันสูงที่ย้อนกลับลงมาที่ท่อยืนคลื่นภายในหลอดจะมีหลายแปลกของ quarter- ความยาวคลื่น , [4]ด้วยความดันป้องกันโหนดที่ปากเป่าและโหนดแรงดันที่ปลายเปิด สั่นกกในอัตราที่กำหนดโดยไอเสีย

สำหรับเครื่องดนตรีLip Reed ( ทองเหลือง ) ผู้เล่นจะควบคุมความตึงของริมฝีปากเพื่อให้สั่นภายใต้อิทธิพลของอากาศที่ไหลผ่าน[5] [6]พวกเขาปรับการสั่นสะเทือนเพื่อให้ริมฝีปากปิดสนิทมากที่สุดและการไหลของอากาศจะต่ำที่สุดเมื่อชีพจรแรงดันต่ำมาถึงปากเป่าเพื่อสะท้อนชีพจรแรงดันต่ำกลับลงมาที่ท่อคลื่นนิ่งภายในท่อจะเป็นทวีคูณคี่ของความยาวคลื่นหนึ่งในสี่โดยมีตัวป้องกันแรงดันที่ปากเป่า และโหนดแรงดันที่ปลายเปิด

สำหรับเครื่องรีดอากาศ ( ขลุ่ยและขลุ่ย ) แผ่นอากาศเล็มหญ้าบาง (เครื่องบินเจ็ต) ที่ไหลผ่านช่องเปิด (ปาก) ในท่อจะมีปฏิกิริยากับขอบแหลม (labium) เพื่อสร้างเสียง[7]เครื่องบินไอพ่นถูกสร้างขึ้นโดยผู้เล่นเมื่อเป่าผ่านร่องบาง ๆ (ปล่องไฟ) สำหรับเครื่องบันทึกและท่อออร์แกนปล่องควัน กรีดนี้ผลิตโดยผู้ผลิตเครื่องมือและมีรูปทรงคงที่ ในขลุ่ยขวางหรือขลุ่ยกระทะ กรีดจะเกิดขึ้นโดยนักดนตรีระหว่างริมฝีปากของพวกเขา

เนื่องจากการสั่นของเสียงของท่อ อากาศในท่อจึงถูกบีบอัดและขยายออกอีกทางหนึ่ง[8]ส่งผลให้มีการไหลของอากาศเข้าและออกจากท่อผ่านปากท่อสลับกัน ปฏิสัมพันธ์ของกระแสเสียงตามขวางนี้กับไอพ่นลมระนาบทำให้เกิดทางออกของปล่องควัน (ต้นกำเนิดของเครื่องบินเจ็ต) เกิดการรบกวนเฉพาะที่ของโปรไฟล์ความเร็วของเครื่องบินไอพ่น ความปั่นป่วนนี้ได้รับการขยายอย่างมากจากความไม่เสถียรที่แท้จริงของเจ็ตเมื่อของเหลวเคลื่อนที่ไปยังห้องปฏิบัติการ ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ตามขวางของเครื่องบินเจ็ตที่ห้องปฏิบัติการ

การขยายความปั่นป่วนของเครื่องบินไอพ่นโดยความไม่เสถียรภายในสามารถสังเกตได้เมื่อมองไปที่ควันบุหรี่ การเคลื่อนไหวแอมพลิจูดเล็กๆ ของมือที่ถือบุหรี่ส่งผลให้เกิดการสั่นของขนนกที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่างที่สูงขึ้น และในที่สุดก็เกิดการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย (ความปั่นป่วน) การสั่นของไอพ่นเดียวกันสามารถกระตุ้นได้ด้วยการไหลของอากาศที่นุ่มนวลในห้อง ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ด้วยการโบกมืออีกข้างหนึ่ง

การสั่นของไอพ่นรอบๆ labium ส่งผลให้เกิดแรงหมุนเวียนของอากาศบนห้องปฏิบัติการ ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แล็เบียมออกแรงปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับกระแส เราสามารถแสดงให้เห็นว่าแรงปฏิกิริยานี้เป็นแหล่งกำเนิดเสียงที่ขับเคลื่อนการสั่นของเสียงของท่อ

การสาธิตเชิงปริมาณของธรรมชาติของแหล่งกำเนิดเสียงประเภทนี้จัดทำโดย Alan Powell [9]เมื่อศึกษาเครื่องบินเจ็ตระนาบที่มีปฏิสัมพันธ์กับขอบคมในกรณีที่ไม่มีท่อ (เรียกว่า edgetone) เสียงที่แผ่ออกมาจาก edgetone สามารถทำนายได้จากการวัดแรงที่ไม่คงที่ที่เกิดจากการไหลของเจ็ตบนขอบที่แหลมคม (labium) การผลิตเสียงโดยปฏิกิริยาของผนังต่อแรงที่ไม่คงที่ของการไหลรอบๆ วัตถุยังทำให้เกิดเสียงไอโอเลียนของกระบอกสูบซึ่งทำให้เกิดกระแสลมตามปกติ (ปรากฏการณ์ลวดร้องเพลง) ในทุกกรณีเหล่านี้ (ฟลุต ขอบโทน เสียงเอโอเลียน...) การผลิตเสียงไม่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือนของผนัง ดังนั้นวัสดุที่ใช้ทำขลุ่ยจึงไม่เกี่ยวข้องกับหลักการผลิตเสียง ไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างขลุ่ยสีทองหรือสีเงิน[10]

การผลิตเสียงในขลุ่ยสามารถอธิบายได้โดยแบบจำลององค์ประกอบแบบก้อน ซึ่งท่อทำหน้าที่เป็นการแกว่งของเสียง (ระบบสปริงแมส-สปริงเรโซเนเตอร์ ) ที่มักจะสั่นที่ความถี่ธรรมชาติซึ่งกำหนดโดยความยาวของท่อ ความไม่เสถียรของไอพ่นทำหน้าที่เป็นแอมพลิฟายเออร์ในการถ่ายโอนพลังงานจากกระแสเจ็ตที่คงที่ที่ทางออกของปล่องควันไปยังกระแสที่แกว่งไปมารอบๆ labium ท่อสร้างลูปป้อนกลับด้วยเจ็ต องค์ประกอบทั้งสองนี้เชื่อมต่อกันที่ทางออกปล่องควันและที่ห้องปฏิบัติการ ที่ปล่องควันเสียงไหลตามขวางของท่อรบกวนเจ็ท ที่ห้องปฏิบัติการ การสั่นของไอพ่นส่งผลให้เกิดคลื่นเสียง ซึ่งรักษาการสั่นของท่อ

การไหลอะคูสติกในท่อกระป๋องสำหรับความผันผวนอย่างต่อเนื่องจะอธิบายในแง่ของคลื่นยืน คลื่นเหล่านี้มีโหนดแรงดันที่ช่องเปิดปากและอีกโหนดแรงดันที่ปลายท่อเปิดฝั่งตรงข้าม คลื่นนิ่งภายในหลอดเปิดโล่งนั้นจะมีความยาวคลื่นหลายเท่า [4]

การประมาณคร่าวๆ เป็นหลอดยาวประมาณ 40 ซม. จะแสดงเรโซแนนซ์ใกล้จุดต่อไปนี้:

  • สำหรับเครื่องรีดหรือเครื่องรีดปาก: 220 Hz (A3), 660 Hz (E5), 1100 Hz (C#6)
  • สำหรับเครื่องรีดอากาศ: 440 Hz (A4), 880 Hz (A5), 1320 Hz (E6)

อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การได้โทนเสียงที่มีประโยชน์ทางดนตรีจากเครื่องดนตรีลมจะขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องดนตรีและเทคนิคการเล่นอย่างระมัดระวัง

ความถี่ของโหมดการสั่นขึ้นอยู่กับความเร็วของเสียงในอากาศซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอากาศ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและระดับที่น้อยกว่ามากเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงของความชื้น ส่งผลต่อความหนาแน่นของอากาศและความเร็วของเสียงด้วย และดังนั้นจึงส่งผลต่อการปรับจูนเครื่องมือลม ผลกระทบของการขยายตัวทางความร้อนของเครื่องมือลม แม้แต่เครื่องดนตรีประเภททองเหลืองนั้นแทบไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับผลกระทบทางความร้อนในอากาศ

เบลล์

ระฆังคลาริเน็ตบีแฟลต

ระฆังของตราสารลมเป็นรอบที่เปิดบานตรงข้ามปาก พบได้ในคลาริเน็ต แซกโซโฟน โอโบ เขาแตร ทรัมเป็ต และเครื่องดนตรีประเภทอื่นๆ อีกมากมาย สำหรับเครื่องดนตรีประเภททองเหลือง ตัวคัปปลิ้งเสียงจากรูเจาะไปยังอากาศภายนอกจะเกิดขึ้นที่กระดิ่งสำหรับโน้ตทั้งหมด และรูปทรงของกริ่งจะปรับคัปปลิ้งนี้ให้เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนเสียงสะท้อนของเครื่องดนตรี [11]บนลมไม้ โน้ตส่วนใหญ่ระบายที่รูเปิดเสียงบนสุด เฉพาะโน้ตต่ำสุดของแต่ละช่องระบายอากาศทั้งหมดหรือบางส่วนที่ระฆัง และหน้าที่ของระฆังในกรณีนี้คือการปรับปรุงความสอดคล้องของเสียงระหว่างโน้ตเหล่านี้กับโน้ตอื่นๆ

ความดันลมหายใจ

การเล่นเครื่องดนตรีประเภทลม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องดนตรีที่มีแรงต้านจากการหายใจสูง ทำให้เกิดความดันในลูกตาเพิ่มขึ้นซึ่งเชื่อมโยงกับโรคต้อหินว่าเป็นความเสี่ยงต่อสุขภาพ การศึกษาหนึ่งในปี 2011 มุ่งเน้นไปที่เครื่องทองเหลืองและเครื่องเป่าลมไม้ สังเกต "การยกระดับและความผันผวนใน IOP ชั่วคราวและบางครั้งก็น่าทึ่ง" [12]การศึกษาอื่นพบว่าขนาดของความดันในลูกตาที่เพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับความต้านทานภายในช่องปากที่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือนี้ และเชื่อมโยงการยกระดับความดันในลูกตาเป็นระยะๆ จากการเล่นเครื่องมือลมที่มีความต้านทานสูงกับอุบัติการณ์ของการสูญเสียสนามการมองเห็น[13]ช่วงของความดันในช่องปากที่เกี่ยวข้องกับเครื่องดนตรีประเภทต่าง ๆ ของลม เช่นขลุ่ยของชนพื้นเมืองอเมริกันพบว่าโดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าเครื่องดนตรีประเภทเป่าแบบตะวันตก [14]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ ย์ตันเบนส์, แอนโธนี (1961) เครื่องดนตรีในยุคต่างๆ Harmondsworth: นกกระทุง
  2. ^ Benade อาร์เธอร์เอช (1990) พื้นฐานของดนตรีอะคูสติก . นิวยอร์ก: โดเวอร์ NS. 491.
  3. ^ วูล์ฟ, โจ. "เสียงคลาริเน็ต: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12 .
  4. a b วูล์ฟ, โจ. "ท่อเปิดกับท่อปิด" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12 .
  5. ^ Benade อาร์เธอร์เอช (1990) พื้นฐานของดนตรีอะคูสติก . NS. 391.
  6. ^ วูล์ฟ, โจ. "เครื่องทองเหลือง (Lip Reed) อะคูสติก: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12 .
  7. ^ Fabre, เบอนัวต์; กิลเบิร์ต, โจเอล; เฮิร์ชเบิร์ก, อับราฮัม; เพลอร์สัน, ซาเวียร์ (2012). "อะคูสติกของเครื่องดนตรี". ทบทวนประจำปีของกลศาสตร์ของไหล 44 (1): 1–25. Bibcode : 2012AnRFM..44....1F . ดอย : 10.1146/annurev-fluid-120710-101031 .
  8. ^ วูล์ฟ, โจ. "เสียงขลุ่ย: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12 .
  9. พาวเวลล์, อลัน (1961). "บนเอดจ์โทน". วารสารสมาคมเสียงแห่งอเมริกา . 33 (4): 395–409. Bibcode : 1961ASAJ...3..395P . ดอย : 10.1121/1.1908677 .
  10. ^ Coltman จอห์นดับบลิว (1971) "ผลกระทบของวัสดุต่อคุณภาพของเสียงขลุ่ย". วารสารสมาคมเสียงแห่งอเมริกา . 49 (2B): 520–523. Bibcode : 1971ASAJ...49..520C . ดอย : 10.1121/1.1912381 .
  11. ^ "การสร้างลำดับฮาร์โมนิกของโน้ตด้วยแตร" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  12. ^ Gunnar Schmidtmann; ซูซาน จาห์นเก้; เอ็กเบิร์ต เจ. ไซเดล; โวล์ฟกัง ซิกเคนเบอร์เกอร์; ฮานส์-เจอร์เก้น เกรียน (2011) "ความผันผวนของความดันลูกตาในนักดนตรีมืออาชีพทองเหลืองและลมไม้ระหว่างสภาวะการเล่นทั่วไป" เอกสารเก่า Graefe สำหรับทดลองทางคลินิกและจักษุวิทยา249 (6): 895–901. ดอย : 10.1007/s00417-010-1600-x . hdl : 10026.1/10195 . PMID 21234587 . S2CID 21452109 .   
  13. ^ JS Schuman; อีซี แมสซิคอตต์; เอส. คอนนอลลี่; อี. เฮิรตซ์มาร์ค; บี. มูเคอร์จี; MZ Kunen (มกราคม 2543) "ความดันลูกตาที่เพิ่มขึ้นและข้อบกพร่องของสนามการมองเห็นในเครื่องเล่นเครื่องมือลมที่มีความต้านทานสูง" จักษุวิทยา . 107 (1): 127–133. ดอย : 10.1016/s0161-6420(99)00015-9 . PMID 10647731 .  
  14. คลินตัน เอฟ. กอสส์ (สิงหาคม 2013). "ความดันในช่องปากในชาติพันธุ์ลมเครื่องดนตรี" (PDF) arXiv : 1308.5214 . Bibcode : 2013arXiv1308.5214G . สืบค้นเมื่อ22 ส.ค. 2556 . สรุปวาง . Cite journal requires |journal= (help)

อ่านเพิ่มเติม

ซีดีสรุปเครื่องมือลมคือ: "Microsoft Musical Instruments" (ตอนนี้เลิกผลิตแล้ว แต่บางครั้งมีวางจำหน่ายใน Amazon ) และ "Tuneful Tubes?" ( http://sites.google.com/site/tunefultubes )

ลิงค์ภายนอก

0.098609924316406