เครื่องมือลม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
Erke เครื่องดนตรีประเภทลมของอาร์เจนตินา

เครื่องลมเป็นเครื่องดนตรี ที่มี เครื่องสะท้อนเสียงบางชนิด(โดยปกติจะเป็นท่อ) ซึ่งคอลัมน์ของอากาศถูกทำให้สั่นสะเทือนโดยผู้เล่นเป่าเข้าไปใน (หรือมากกว่า) ปากเป่าที่ตั้งอยู่ที่หรือใกล้กับจุดสิ้นสุดของเครื่องสะท้อนเสียง ระดับการสั่นสะเทือนถูกกำหนดโดยความยาวของท่อและโดยการปรับเปลี่ยนความยาวที่มีประสิทธิภาพของคอลัมน์การสั่นสะเทือนของอากาศด้วยตนเอง ในกรณีของเครื่องลมบางชนิด เสียงจะเกิดจากการเป่าผ่านไม้อ้อ คนอื่น ๆ ต้องการเสียงพึมพำในปากเป่าโลหะในขณะที่คนอื่น ๆ ต้องการให้ผู้เล่นเป่าเข้าไปในรูที่ขอบซึ่งแยกคอลัมน์อากาศออกและสร้างเสียง

วิธีการรับโน้ตต่างๆ

  • การใช้คอลัมน์อากาศที่แตกต่างกันสำหรับโทนเสียงต่างๆ เช่น ในกระทะขลุ่ย เครื่องดนตรีเหล่านี้สามารถเล่นได้หลายโน้ตพร้อมกัน
  • การเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศแบบสั่นโดยการเปลี่ยนความยาวของท่อผ่านวาล์วมีส่วนร่วม(ดูวาล์วแบบหมุน วาล์วลูกสูบ ) ซึ่งจัดเส้นทางอากาศผ่านท่อเพิ่มเติม ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความยาวท่อโดยรวม ลดระยะพิทช์พื้นฐาน วิธีนี้ใช้กับเครื่องดนตรีทองเหลือง เกือบทุก ชนิด
  • การเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศแบบสั่นโดยการทำให้ยาวขึ้นและ/หรือทำให้ท่อสั้นลงโดยใช้กลไกการเลื่อน วิธีนี้ใช้กับทรอมโบนและนกหวีดสไลด์
  • การเปลี่ยนความถี่ของการสั่นสะเทือนโดยการเปิดหรือปิดรูที่ด้านข้างของท่อ สามารถทำได้โดยใช้นิ้วปิดรูหรือกดปุ่มเพื่อปิดรู วิธีนี้ใช้ในเครื่องลมไม้ เกือบทุก ชนิด
  • การทำให้คอลัมน์ของอากาศสั่นด้วยฮาร์มอนิกต่างๆ กันโดยไม่เปลี่ยนความยาวของคอลัมน์ของอากาศ (ดูnatural hornและharmonic series )

เครื่องมือลมเกือบทั้งหมดใช้วิธีสุดท้าย ซึ่งมักใช้ร่วมกับวิธีอื่นเพื่อขยายการลงทะเบียน

ประเภท

โดยทั่วไปแล้วเครื่องมือลมจะแบ่งออกเป็นสองตระกูล: [1]

เดิมทีเครื่องเป่าลมไม้ทำจากไม้ เช่นเดียวกับเครื่องเป่าลมที่ทำจากทองเหลือง แต่เครื่องดนตรีถูกจัดประเภทตามวิธีกำเนิดเสียง ไม่ใช่วัสดุที่ใช้สร้าง ตัวอย่างเช่นแซกโซโฟนมักทำจากทองเหลือง แต่เป็นเครื่องเป่าลมไม้เพราะสร้างเสียงด้วยไม้อ้อ ที่สั่น สะเทือน ในทางกลับกันดิดเจอริดู คอร์ เน็ตไม้(เพื่อไม่ให้สับสนกับคอร์เน็ต ) และงูล้วนทำจากไม้ (หรือบางครั้งก็เป็นพลาสติก) และโอลิแวนต์ทำจากงาช้างแต่ทั้งหมดจัดอยู่ในตระกูลเครื่องเป่าลมทองเหลือง เนื่องจากการสั่นสะเทือนนั้นเริ่มต้นจากริมฝีปากของผู้เล่น

  • ในเครื่องดนตรีทองเหลือง ริมฝีปากของผู้เล่นจะสั่นสะเทือน ทำให้อากาศภายในเครื่องดนตรีสั่นสะเทือน
  • ในเครื่องลมไม้ ผู้เล่นอย่างใดอย่างหนึ่ง:

ในแผนผังการจัดประเภทเครื่องดนตรี ของ Hornbostel-Sachs เครื่อง เป่าจะจัดประเภทเป็น แอ โร โฟน

ฟิสิกส์ของการผลิตเสียง

การผลิตเสียงในเครื่องลมทั้งหมดขึ้นอยู่กับการป้อนอากาศเข้าไปในวาล์ว ควบคุมการไหลซึ่ง ติดอยู่กับห้องเรโซแนนซ์ ( เรโซเนเตอร์ ) โดย ทั่วไปแล้ว ตัวสะท้อนเสียงจะเป็นท่อทรงกระบอกยาวหรือทรงกรวย เปิดที่ปลายสุด ชีพจรของความดันสูงจากวาล์วจะเคลื่อนที่ลงท่อด้วยความเร็วเสียง มันจะสะท้อนจากปลายเปิดเป็นพัลส์ย้อนกลับของความกดอากาศต่ำ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม วาล์วจะสะท้อนพัลส์กลับด้วยพลังงานที่เพิ่มขึ้น จนเกิดคลื่นนิ่งในท่อ

เครื่องดนตรีที่ใช้ ลิ้นเช่นคลาริเน็ตหรือโอโบ มี ลิ้น หรือลิ้น ที่ยืดหยุ่นได้ที่ปากเป่า ทำให้เกิดวาล์วควบคุมแรงดัน การเพิ่มความดันภายในห้องจะลดความแตกต่างของความดันทั่วทั้งกก ไม้กกจะเปิดมากขึ้น เพิ่มการไหลของอากาศ [2] [3]การไหลของอากาศที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความดันภายในให้มากขึ้น ดังนั้นชีพจรของความดันสูงที่มาถึงปากเป่าจะสะท้อนกลับเป็นชีพจรความดันสูงย้อนกลับลงมาในท่อ คลื่นนิ่งภายในหลอดจะเป็นคี่ทวีคูณของความยาวคลื่นหนึ่ง ในสี่ [4] โดยมี โหนดต้านแรงดันที่ปากเป่าและโหนด แรงดัน ที่ปลายเปิด ไม้อ้อสั่นในอัตราที่กำหนดโดยเครื่องสะท้อนเสียง

สำหรับ เครื่องดนตรีประเภท Lip Reed ( ทองเหลือง ) ผู้เล่นจะควบคุมแรงตึงในริมฝีปากเพื่อให้สั่นสะเทือนภายใต้อิทธิพลของอากาศที่ไหลผ่าน [5] [6]พวกเขาปรับการสั่นสะเทือนเพื่อให้ริมฝีปากปิดสนิทที่สุด และการไหลของอากาศจะต่ำที่สุด เมื่อพัลส์แรงดันต่ำมาถึงปากเป่า เพื่อสะท้อนพัลส์แรงดันต่ำกลับลงไปที่ท่อ คลื่นนิ่งภายในหลอดจะเป็นจำนวนคี่ทวีคูณของความยาวคลื่น หนึ่งในสี่ โดยมี โหนดต้านแรงดันที่ปากเป่า และโหนด แรงดัน ที่ปลายเปิด

สำหรับ เครื่องดนตรี Air Reed ( ฟลุตและ ฟิปเปิล -ฟลุต ) แผ่นอากาศบาง ๆ (พลานาร์เจ็ต) ที่ไหลผ่านช่องเปิด (ปาก) ในท่อจะทำปฏิกิริยากับขอบแหลม (labium) เพื่อสร้างเสียง [7]เครื่องบินไอพ่นถูกสร้างขึ้นโดยผู้เล่นเมื่อเป่าผ่านร่องบาง ๆ (ปล่องควัน) สำหรับเครื่องบันทึกและท่อออร์แกนปล่องไฟ ร่องนี้ผลิตโดยผู้ผลิตเครื่องดนตรีและมีรูปทรงคงที่ ในขลุ่ยขวางหรือกระทะฟลุต นักดนตรีจะกรีดระหว่างริมฝีปากของพวกเขา

เนื่องจากการสั่นของเสียงในท่อ อากาศในท่อจึงถูกบีบอัดและขยายตัวอีกทางหนึ่ง [8]ส่งผลให้อากาศไหลเข้าและออกจากท่อสลับกันทางปากท่อ ปฏิสัมพันธ์ของกระแสอะคูสติกตามแนวขวางนี้กับเครื่องบินไอพ่นในระนาบทำให้เกิดการรบกวนเฉพาะที่ของโปรไฟล์ความเร็วของไอพ่นที่ทางออกของปล่องไฟ (จุดกำเนิดของไอพ่น) การก่อกวนนี้ถูกขยายอย่างมากจากความไม่เสถียรภายในของเจ็ตเมื่อของเหลวเคลื่อนที่ไปยังห้องปฏิบัติการ ซึ่งส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ตามขวางของเจ็ตที่ห้องปฏิบัติการ

การขยายความปั่นป่วนของเครื่องบินเจ็ตเนื่องจากความไม่เสถียรภายในสามารถสังเกตได้เมื่อดูที่ควันบุหรี่ การเคลื่อนไหวในลักษณะแอมพลิจูดเล็กๆ ของมือที่จับบุหรี่จะส่งผลให้เกิดการสั่นของควันบุหรี่ที่เพิ่มขึ้นตามระยะทางที่สูงขึ้น และในที่สุดการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย (ความปั่นป่วน) การสั่นของไอพ่นแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นได้จากการไหลของอากาศเบาๆ ในห้อง ซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยการโบกมืออีกข้าง

การสั่นของเครื่องบินเจ็ตรอบๆ ห้องปฏิบัติการส่งผลให้เกิดแรงผันผวนของกระแสลมบนห้องแล็บ ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ห้องปฏิบัติการจะออกแรงปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับการไหล เราสามารถพิสูจน์ได้ว่าแรงปฏิกิริยานี้เป็นแหล่งกำเนิดเสียงที่ขับเคลื่อนการสั่นของเสียงในท่อ

การสาธิตเชิงปริมาณเกี่ยวกับธรรมชาติของแหล่งกำเนิดเสียงประเภทนี้จัดทำโดย Alan Powell [9]เมื่อศึกษาระนาบระนาบโต้ตอบกับคมในกรณีที่ไม่มีท่อ (เรียกว่า edgetone) เสียงที่แผ่ออกมาจากขอบเสียงสามารถทำนายได้จากการวัดแรงที่ไม่คงที่ซึ่งเกิดจากการไหลของไอพ่นบนขอบคม (labium) การเกิดเสียงจากปฏิกิริยาของผนังต่อแรงที่ไม่คงที่ของการไหลรอบๆ วัตถุยังทำให้เกิดเสียงแบบ Aeolian ของทรงกระบอกที่วางตามปกติในการไหลของอากาศ (ปรากฏการณ์เส้นลวด) ในกรณีทั้งหมดเหล่านี้ (ฟลุต, ดีดโทน, โทนเอโอเลียน...) การผลิตเสียงจะไม่เกี่ยวข้องกับการสั่นของผนัง ดังนั้นวัสดุที่ใช้ทำฟลุตจึงไม่เกี่ยวข้องกับหลักการสร้างเสียง ไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างขลุ่ยสีทองหรือสีเงิน [10]

การผลิตเสียงในฟลุตสามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลององค์ประกอบที่เป็นก้อนซึ่งท่อทำหน้าที่เป็นอะคูสติกสวิง (ระบบแมสสปริง, รีโซเนเตอร์ ) ซึ่งจะแกว่งเป็นพิเศษที่ความถี่ธรรมชาติที่กำหนดโดยความยาวของท่อ ความไม่เสถียรของไอพ่นทำหน้าที่เป็นเครื่องขยายสัญญาณที่ถ่ายโอนพลังงานจากการไหลของไอพ่นที่สม่ำเสมอที่ทางออกของปล่องไฟไปยังการไหลแบบสั่นรอบๆ ห้องปฏิบัติการ ท่อจะก่อตัวขึ้นพร้อมกับเจ็ทเป็นวงป้อนกลับ องค์ประกอบทั้งสองนี้เชื่อมต่อกันที่ทางออกปล่องไฟและที่ห้องปฏิบัติการ ที่ทางออกปล่องควัน เสียงไหลตามขวางของท่อจะรบกวนไอพ่น ที่ห้องปฏิบัติการ การสั่นของเจ็ตส่งผลให้เกิดคลื่นอะคูสติกซึ่งรักษาการสั่นของท่อ

การไหลของอะคูสติกในท่อสามารถอธิบายการสั่นคงที่ได้ในรูปของคลื่นนิ่ง คลื่นเหล่านี้มีโหนดแรงดันที่ปากท่อและอีกโหนดแรงดันที่ปลายท่อเปิดตรงข้ามกัน คลื่นนิ่งภายในท่อเปิดดังกล่าวจะมีความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณของครึ่งความยาวคลื่น [4]

ประมาณคร่าวๆ หลอดประมาณ 40 ซม. จะแสดงเสียงสะท้อนใกล้กับจุดต่อไปนี้:

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

อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การได้รับโทนเสียงที่เป็นประโยชน์ทางดนตรีจากเครื่องเป่านั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องดนตรีและเทคนิคการเล่นอย่างระมัดระวัง

ความถี่ของโหมดการสั่นจะขึ้นอยู่กับความเร็วของเสียงในอากาศ ซึ่งแปรผันตามความหนาแน่นของอากาศ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงของความชื้นในระดับที่น้อยลงเท่านั้น มีอิทธิพลต่อความหนาแน่นของอากาศและความเร็วของเสียง ดังนั้นจึงส่งผลต่อการปรับจูนเครื่องเป่าลม ผลกระทบจากการขยายตัวทางความร้อนของอุปกรณ์ลม แม้แต่กับเครื่องดนตรีทองเหลือง ก็ไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับผลกระทบทางความร้อนในอากาศ

กระดิ่ง

เสียงระฆังของบีแฟลตคลาริเน็ต

กระดิ่ง ของ เครื่องลมมีลักษณะกลมบานออกตรงข้ามกับปากเป่า พบได้ในคลาริเน็ต แซกโซโฟน โอโบ ฮอร์น ทรัมเป็ต และเครื่องดนตรีประเภทอื่นๆ อีกมากมาย สำหรับเครื่องดนตรีประเภททองเหลือง การต่อเชื่อมเสียงจากช่องเจาะไปยังอากาศภายนอกจะเกิดขึ้นที่กระดิ่งสำหรับโน้ตทั้งหมด และรูปร่างของระฆังจะปรับการต่อพ่วงนี้ให้เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนเสียงสะท้อนของเครื่องดนตรี [11]บนเครื่องเป่าลมไม้ โน้ตส่วนใหญ่ระบายที่รูโทนเปิดด้านบนสุด เฉพาะโน้ตต่ำสุดของแต่ละรีจิสเตอร์ระบายทั้งหมดหรือบางส่วนที่กระดิ่ง และหน้าที่ของกระดิ่งในกรณีนี้คือปรับปรุงความสม่ำเสมอของโทนเสียงระหว่างโน้ตเหล่านี้กับโน้ตอื่นๆ

ความดันในลมหายใจ

การเล่นเครื่องเป่าบางชนิด โดยเฉพาะเครื่องที่มีแรงต้านแรงกดในลมหายใจสูง จะเพิ่มความดัน ในลูกตา ซึ่งเชื่อมโยงกับโรคต้อหินว่ามีความเสี่ยงต่อสุขภาพ การศึกษาชิ้นหนึ่งในปี 2554 มุ่งเน้นไปที่เครื่องลมทองเหลืองและเครื่องลมไม้ สังเกตพบ "การยกระดับและความผันผวนของ IOP ที่เกิดขึ้นชั่วคราวและบางครั้งก็รุนแรง" [12]การศึกษาอื่นพบว่าขนาดของการเพิ่มขึ้นของความดันลูกตามีความสัมพันธ์กับความต้านทานภายในช่องปากที่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือและการเชื่อมโยงความสูงเป็นระยะ ๆ ของความดันลูกตาจากการเล่นเครื่องลมที่มีความต้านทานสูงไปจนถึงการสูญเสียลานสายตา [13]ช่วงของความดันภายในช่องปากที่เกี่ยวข้องกับเครื่องดนตรีลมประเภทต่างๆ เช่นฟลุตของชนพื้นเมืองอเมริกันได้รับการแสดงว่าโดยทั่วไปต่ำกว่าเครื่องดนตรีประเภทลมคลาสสิกของตะวันตก [14]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. เบนส์, แอนโธนี (1961). เครื่องดนตรีในยุคต่างๆ. Harmondsworth: นกกระทุง
  2. เบนาด, อาเธอร์ เอช. (1990). พื้นฐานของอะคูสติ กดนตรี นิวยอร์ก: โดเวอร์ หน้า 491.
  3. ^ วูล์ฟ, โจ. "อะคูสติกคลาริเน็ต: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12
  4. อรรถเป็น วูล์ฟ, โจ. "ท่อเปิดกับท่อปิด" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12
  5. เบนาด, อาเธอร์ เอช. (1990). พื้นฐานของอะคูสติ กดนตรี หน้า 391.
  6. ^ วูล์ฟ, โจ. "เครื่องเป่าทองเหลือง (ลิ้นหรีด) อะคูสติก: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12
  7. ฟาเบอร์, เบอนัวต์; กิลเบิร์ต, โจเอล ; เฮิร์ชเบิร์ก, อัฟราฮัม ; เพลอร์สัน, ซาเวียร์ (2555). "แอโรอะคูสติกของเครื่องดนตรี". การทบทวนกลศาสตร์ของไหลประจำปี 44 (1): 1–25. Bibcode : 2012AnRFM..44....1F . ดอย : 10.1146/annurev-fluid-120710-101031 . S2CID 55500335 _ 
  8. ^ วูล์ฟ, โจ. "ฟลุตอะคูสติก: บทนำ" . มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์. สืบค้นเมื่อ2010-12-12
  9. ^ พาวเวลล์ อลัน (2504) "บนเอดจ์โทน". วารสารสมาคมอะคูสติกแห่งอเมริกา . 33 (4): 395–409. Bibcode : 1961ASAJ...33..395P . ดอย : 10.1121/1.1908677 .
  10. โคลต์แมน, จอห์น ดับเบิลยู. (1971). "ผลของวัสดุต่อคุณภาพเสียงขลุ่ย". วารสารสมาคมอะคูสติกแห่งอเมริกา . 49 (2B): 520–523. รหัส : 1971ASAJ...49..520C . ดอย : 10.1121/1.1912381 .
  11. ^ "สร้างลำดับฮาร์มอนิกของโน้ตด้วยทรัมเป็ต" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu .
  12. กุนนาร์ ชมิดท์มันน์; ซูซาน ยาห์นเก้ ; เอ็กเบิร์ต เจ. ไซเดล; โวล์ฟกัง ซิกเกนแบร์เกอร์ ; ฮานส์-เจอร์เก้น กรีน (2554). "ความผันผวนของความดันลูกตาในนักดนตรีเครื่องเป่าทองเหลืองและเครื่องลมไม้มืออาชีพระหว่างการเล่นทั่วไป" เอกสารสำคัญของ Graefe สำหรับจักษุวิทยาทางคลินิกและการทดลอง 249 (6): 895–901. ดอย : 10.1007/s00417-010-1600-x . hdl : 10026.1/10195 . PMID 21234587 . S2CID 21452109 _   
  13. ^ เจ. เอส. ชูแมน; อีซี แมสซิคอตต์; ส. คอนนอลลี่; อี. เฮิรตซ์มาร์ค; บี มูเคอร์จี; MZ Kunen (มกราคม 2543) "ความดันลูกตาที่เพิ่มขึ้นและความบกพร่องของลานสายตาในผู้เล่นเครื่องเป่าที่มีความต้านทานสูง" จักษุวิทยา 107 (1): 127–133. ดอย : 10.1016/s0161-6420(99)00015-9 . PMID 10647731 .  
  14. Clinton F. Goss (สิงหาคม 2013). "ความดันในช่องปากในเครื่องลมชาติพันธุ์". ความดันในช่องปากในเครื่องมือลมชาติพันธุ์ (PDF) . ฟลูโทพีเดีย . arXiv : 1308.5214 . รหัส : 2013arXiv1308.5214G . สืบค้นเมื่อ22 ส.ค. 2556 . URL สำรอง

อ่านเพิ่มเติม

ซีดีข้อมูลสรุปเกี่ยวกับเครื่องเป่า ได้แก่ "Microsoft Musical Instruments" (เลิกผลิตแล้ว แต่บางครั้งก็มีจำหน่ายที่ Amazon) และ "Tuneful Tubes?" ( http://sites.google.com/site/tunefultubes )

ลิงค์ภายนอก

0.1235888004303