Вернуться   www.blf.ru - Блокфлейта. Школа игры. > Блокфлейта > Акустика флейт

Акустика флейт Почему звучит флейта и почему флейты звучат по-разному.

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 13.12.2006, 09:41   #1
Дирижер

 
Аватар для Elga
 
Регистрация: 04.05.2005
Адрес: Иркутск
Сообщений: 2,189
Пол:
Вы сказали Спасибо: 260
Поблагодарили 889 раз(а) в 330 сообщениях
По умолчанию

Как-то увлекла меня давешняя дискуссия по поводу спектра обертонов у флейт разных типов, но это явно надо обсуждать отдельной темой. Что и предлагаю.

Злое Сердце:
Цитата:
Сампонья и кена - гарантируют обертонность. Честно. Смотрел на графики. Действительно, гарантируют. Причем, в очень интересной пропорции (я даже статейку, на англицком, правда, приводил).
Угу, прочла статейку - да, интересная, очень. Но там, по-моему, не совсем о том.
Вот, по-видимому, отрывок, из-за которого разгорелся сыр-бор (больше сравнений цилиндрического канала с коническим там вроде нет):

...a cylindrical bore closed at one end (a panpipe) can produce only odd harmonics (see Figures 6 and 7, below). In contrast, a conical bore (brass) produces a full harmonic series.

Мой перевод:
...цилиндричский канал, закрытый с одного конца (флейта пана) может производить только нечетные гармоники (см. рис. 6, 7). Напротив, конический канал (медные духовые) производит полную серию гармоник.

Так вот, это вовсе не значит, что "цилиндрический канал дает больше обертонов". Кроме того, тут идет сравнение инструментов, канал которых закрыт с одного конца. Это флейты пана, окарины, кларнеты, медные духовые. Для них характерно отсутствие или очень слабая выраженность четных гармоник. Убедиться просто: та же флейта пана передувается не на октаву, а сразу на дуодециму, как кларнет. Например, с соль1 звук прыгнет сразу на ре3 (третья гармоника), а потом на си3 (пятая гармоника). (Проверено на пробирке :) )
Канал блокфлейты, сопилки, вистла, кены, сякухати и европейских поперечных флейт открыт с обоих концов, поэтому спектр гармоник - полный, первое передувание с соль1 будет соль2 (вторая гармоника), дальше, если получится, ре3 (третья), соль4 (четвертая), си4 (пятая)...

Каким образом конический канал медных духовых позволяет им озвучивать четные гармоники - не понимаю. Если кто-то понимает - объясните, плиз? Вообще, как выглядит волна в коническом канале, как форма канала влияет на частоту, например? Или это чистая эмпирика?

И еще, к которой группе относится гобой, считается ли он "открытой трубой" или "закрытой"? Обычно как пример "закрытой трубы" приводят кларнет, у гобоя и саксофона вроде бы передувание идет по тому же типу, что у открытых флейт, или нет?
Цитата:
И про коничность лабиальныхструментов - смотрел на импартных сайтах об них.
Вот. Когда займетесь этим, кидайте сюда ссылки, хорошо? Увлекло :)


Еще момент. Знаю, что душа дудошника - субстанция нежная :) , и многие из них боятся физики. Я сама представляю себе флейтовую акустику только на описательном уровне и клянусь, что это вполне доступно для понимания простого смертного, кое-как одолевшего школьную программу. Посему ответьте, нужно ли выложить ссылки на русские статьи, доступно описывающие азы музыкальной акустики? Те, кто знает физику/математику, разберутся сами. Те, кто не знает: вы хотите попытаться все-таки понять, что происходит в звучащей дудке, или хрен с ней, лишь бы звучала?
Elga вне форума   Ответить с цитированием
Эти 2 пользователя(ей) сказали Спасибо Elga за это полезное сообщение:
Злое Сердце (18.08.2008), ЛенаКсения (09.08.2011)
Старый 13.12.2006, 13:22   #2
Дирижер

 
Аватар для Ромик
 
Регистрация: 16.05.2005
Адрес: Москва
Сообщений: 561
Пол:
Вы сказали Спасибо: 1
Поблагодарили 69 раз(а) в 47 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Еще момент. Знаю, что душа дудошника - субстанция нежная Smile , и многие из них боятся физики. Я сама представляю себе флейтовую акустику только на описательном уровне и клянусь, что это вполне доступно для понимания простого смертного, кое-как одолевшего школьную программу. Посему ответьте, нужно ли выложить ссылки на русские статьи, доступно описывающие азы музыкальной акустики? Те, кто знает физику/математику, разберутся сами. Те, кто не знает: вы хотите попытаться все-таки понять, что происходит в звучащей дудке, или хрен с ней, лишь бы звучала?
Выкладывай в обязательном порядке.
__________________
http://www.soprano-recorder.ru
Ромик вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.12.2006, 15:40   #3
Дирижер

 
Аватар для Elga
 
Регистрация: 04.05.2005
Адрес: Иркутск
Сообщений: 2,189
Пол:
Вы сказали Спасибо: 260
Поблагодарили 889 раз(а) в 330 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Выкладывай в обязательном порядке.
Здесь.
Elga вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.12.2006, 16:10   #4
Дирижер

 
Аватар для Elga
 
Регистрация: 04.05.2005
Адрес: Иркутск
Сообщений: 2,189
Пол:
Вы сказали Спасибо: 260
Поблагодарили 889 раз(а) в 330 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Каким образом конический канал медных духовых позволяет им озвучивать четные гармоники - не понимаю. Если кто-то понимает - объясните, плиз?
Ответа конкретного пока, увы, не нашлось, но нашлось подтверждение:

В отличие от трубы, открытой с обоих концов, имеющей полный набор обертонов, труба, открытая только с одного конца, имеет только нечетные гармоники (см. выше). Такова конфигурация кларнета, а потому четные гармоники у него слабо выражены. Передув в кларнете происходит при частоте, в 3 раза превышающей основную.

В гобое вторая гармоника весьма интенсивна. Он отличается от кларнета тем, что канал его ствола имеет коническую форму, тогда как в кларнете сечение канала на большей части его длины постоянно. Частоты колебаний в стволе конической формы труднее рассчитать, чем в цилиндрической трубе, но все же там имеется полный набор обертонов. При этом частоты колебаний конической трубы с закрытым узким концом такие же, как и у цилиндрической трубы, открытой с обоих концов.
Elga вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.12.2006, 16:30   #5
Дирижер

 
Регистрация: 17.01.2006
Адрес: Київ
Сообщений: 2,689
Вы сказали Спасибо: 37
Поблагодарили 529 раз(а) в 399 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Elga
Каким образом конический канал медных духовых позволяет им озвучивать четные гармоники - не понимаю. Если кто-то понимает - объясните, плиз? Вообще, как выглядит волна в коническом канале, как форма канала влияет на частоту, например? Или это чистая эмпирика?

И еще, к которой группе относится гобой, считается ли он "открытой трубой" или "закрытой"? Обычно как пример "закрытой трубы" приводят кларнет, у гобоя и саксофона вроде бы передувание идет по тому же типу, что у открытых флейт, или нет?
Цитата:
И про коничность лабиальныхструментов - смотрел на импартных сайтах об них.
Вот. Когда займетесь этим, кидайте сюда ссылки, хорошо? Увлекло :)
вот сдесь есть что почитать и сравнительные диаграммы всех 3 типов духовых: http://www.phys.unsw.edu.au/jw/woodwind.html

из всего что я нарыл можно сделать такой краткий вывод:

1)флейты цилиндры, флейты с обратным конусом - аккустически это трубка открытая с 2 концов, длинна канала примерно равняется половине длинне волны, передувают по всем гармоникам.

при расчете октавника для нужной гармоники делим аккустическую длинну на количество частей равной номеру гармоники (при первом передуве октавник посередине, при 2 - можно 2 окктавника в 1/3 и 2/3 длинны и т.п )

2)язычковые цилиндры, флейты пана - трубка открытая с 1 конца, при этом в апроксимации это цилиндр, длинна канала примерно равняется четверти длинны волны (соотвецтвенно флейта пана или кларнет звучат на октаву ниже), передувают только по нечетным гармоникам.

при расчете октавника для нужной гармоники делаем тоже самое (естественно только по нечетным гармоникам), + рабочими будут только половина октавников. для кларнета октавник при первом передуве (3 гармоника) это 1/3 аккустической длинны. при 2 передуве (5 гармоника) это 1/5 и 3/5 и т.п

3)язычковые конусы, медные духовые - трубка открытая с 1 конца, при этом в апроксимации это конус (с медными вроде неувязка, но выходит что это тоже все конусы хоть и разных форм), длинна канала примерно равняется половине длинны волны (но в самом канале волны хитро так уложены) соотвецтвенно саксофон, гобой, труба звучат на той же высоте что и аналогичной длинны флейта (примерно). тот факт что в одном случае трость одинарная (саксофоны) в другом двойная (гобой, фагот, сузафон) в третьем это вообще нечто мягкое почти не влияет на частоты, в основном влияет на тембр. во всем виноват миенно конус.
передувают такие инструменты как флейта, октавники тоже расчитываются как для флейты (формул не видел, только картинки)

коментарии:

акустическая длинна - фактически длинна идеальной трубки которая издает данную частоту (не помню четкого определения), м-м-м.. ну например для флейты это половина длинны издаваемой ею волны, при этом у трубок с одинаковой аккустической длинной могут быть разные диаметры, величины входных и выходных отверстий, толщина стунок. обычно аккустическая длинна всегда больше реальной.

октавники - чем ближе октавник к идеальному расчетному положению для конкретной частоты тем меньше он влияет на частотные отклонения (и вообще работает) чем меньше октавник как отверстие тем меньше частотные отклонения при отклонении положения октавника, при этом он продолжает работать как октавник. это означает что 1 и та же дырка может быть использована как октавник для разных нот (флейта - ре и ре# использует один и тот же октавник, кларнет - 1 октавник для гдето около октавы, саксофон - 2 октавника для примерно 1.5 октавы, фагот - "лучше не спрашивайте" (С), гобой 2-3 октавника + отверстие используемое как октавник для низа).
Для бас инструментов характерно увеличение количества октавников для облегчения игры и правильного интонирования, например в контрабасс саксофоне Tubax используется 3 автоматических октавника для 2 октавы вместо 2 обычных, и еще есть 2 альтиссимо октавника для некоторых верхних нот что позволяет увеличить диапазон инструмента до 4 октав.


из того что хотелось бы узнать:
бывают ли кларнетоподобные инструменты с 2 тростью?
конические флейты? закрытые с 1 конца ?
теоретически вроде должны быть .
как считать конические язычковые?
__________________
Гэтыя быкі, маюць сваю праўду:
Ім не трэба сонца, цемры ім багата
Ім вясны не трэба, ім зімы б паболей
Каб ты хлопец спаў на пячы ў няволе
metrion вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.12.2006, 19:13   #6
Дирижер

 
Аватар для Elga
 
Регистрация: 04.05.2005
Адрес: Иркутск
Сообщений: 2,189
Пол:
Вы сказали Спасибо: 260
Поблагодарили 889 раз(а) в 330 сообщениях
По умолчанию

В копилку: приведены спектрограммы некоторых духовых:
http://rus.625-net.ru/audioproducer/.../aldoshina.htm
Elga вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.12.2006, 20:58   #7
Дирижер

 
Регистрация: 17.01.2006
Адрес: Київ
Сообщений: 2,689
Вы сказали Спасибо: 37
Поблагодарили 529 раз(а) в 399 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Elga
В копилку: приведены спектрограммы некоторых духовых:
http://rus.625-net.ru/audioproducer/.../aldoshina.htm
статья классная, только я запутался в графиках, где там какие гармоники?
__________________
Гэтыя быкі, маюць сваю праўду:
Ім не трэба сонца, цемры ім багата
Ім вясны не трэба, ім зімы б паболей
Каб ты хлопец спаў на пячы ў няволе
metrion вне форума   Ответить с цитированием
Старый 14.12.2006, 00:29   #8
Музыкант

 
Регистрация: 13.09.2006
Адрес: Москва
Сообщений: 20
Вы сказали Спасибо: 0
Поблагодарили 0 раз(а) в 0 сообщениях
Отправить сообщение для Tari4 с помощью ICQ
По умолчанию

Большое спасибо за пищу для ума.
Если вернуться к тому, с чего начался разговор, то я кажется поняла, что в нем было не так. Народные инструменты с неаккуратным каналом богаты не обертонами, а реверберациями - звуками на других частотах, не в октаву. Обертонами как раз богаты "вылизанные" оркестровые инструменты.
__________________
учусь всему и на всём
Tari4 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 14.12.2006, 01:44   #9
Дирижер

 
Регистрация: 17.01.2006
Адрес: Київ
Сообщений: 2,689
Вы сказали Спасибо: 37
Поблагодарили 529 раз(а) в 399 сообщениях
По умолчанию

в том то и прикол что обертоны идут не обязательно в октаву

для фл обертоны будут (без передува) +*2 + *3 +*4 + *5 и т п основной частоты, при передуве если использовать октавники то они будут гасить некоторые гармоники.

м-м-м... да еще и не обязательно строят.

а не строить обертоны (непроверенная догадка, потому их и слышно мне так кажется) будут из за того что для разных частот аккустическая длинна одной и той же трубки будет разной. это тот же эффект который возникает при использовании вилок - при передуве вилка начинает низить. а отверстие каким бы оно большим небыло всегда будет создавать коррекцию, тоесть понижать тон. и играя определеный тон мы будем слышать основную частоту + N верхних гармоник каждая из которой будет чуть ниже от идеала предыдущей. гармоники исчезнут когда их частота станет больше частоты отсечки (макс частота на которой данное отверстие еще может работать как конец трубки, чем больше отверстие тем больше эта частота)

Один из способов поправить интонации гармоник это раструб, более низкие частоты отражаются ближе к концу раструба а более высокие дальше, потому у медных так хитро все устроено. кстати раструб у саксофона - украшение (ну разве что чуть чуть влияет на самую нижнюю ноту)

+ всякие конические головки у фл и 18мм до пробки. правда тут не до гармоник, как бы основной тон строил.

кстати у БФ если передуть силой то 2 октава заметно не строит, и октавник как раз поправляет инонацию, так что у БФ обертоны в 1 октаве слышны хорошо из за того что они хорошо не строят... гы...

З.Ы ну это все мне тока шо в голову пришло, могу быть не прав.
__________________
Гэтыя быкі, маюць сваю праўду:
Ім не трэба сонца, цемры ім багата
Ім вясны не трэба, ім зімы б паболей
Каб ты хлопец спаў на пячы ў няволе
metrion вне форума   Ответить с цитированием
Старый 14.12.2006, 09:27   #10
Дирижер

 
Аватар для Elga
 
Регистрация: 04.05.2005
Адрес: Иркутск
Сообщений: 2,189
Пол:
Вы сказали Спасибо: 260
Поблагодарили 889 раз(а) в 330 сообщениях
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от Tari4
Народные инструменты с неаккуратным каналом богаты не обертонами, а реверберациями - звуками на других частотах, не в октаву. Обертонами как раз богаты "вылизанные" оркестровые инструменты.
Нет, к сожалению.

Давайте-ка определимся с терминами.

В моем представлении:

Обертоны - все колебания с частотой выше частоты основного тона, возникающие в результате возбуждения струны/акустического столба.
"Обертоны" и "гармоники" - не совсем одно и то же.

Гармоники (гармонические колебания) - такие, для которых число полуволн укладывается по длине акустического столба/струны целое число раз.
Поскольку это правило соблюдается в первую очередь для колебаний основного тона, то основной тон сам считается первой гармоникой. Поэтому первый гармонический обертон называют второй гармоникой, и т.д. Т.е. нумерация обертонов и гармоник не совпадает.

Негармонические обертоны - тоже бывают. Например, гармоничность "правильных" обертонов может нарушаться из-за... ну, из-за неидеальности реальных акустических условий в дудке. Чем выше порядок обертонов, тем менее они "гармоничны" у любого реального инструмента. Кроме того, у ударных инструментов все обертоны негармонические.
Причем, обратите внимание: звук колокола (если это хороший колокол, а не кастрюля) воспринимается как вполне "музыкальный", "чистый" (!) и "красивый", хотя гармоник в его звуке вообще нет, все его обертоны (а их у хорошего колокола много!)
негармонические. То же - для ксилофона, треугольника и т.п.

Реверберация - отражение звука от какой-либо поверхности.
Проще говоря, это эхо. Реверберация в помещении возникает для любого звука, независимо от его источника. Реверберация может быть имитирована искусственно при записи и обработке звука. Естественная реверберация внутри инструмента (например, внутри корпуса скрипки) тоже бывает. Реверберацию внутри дудки я себе предсталяяю слабо, но она там есть, иначе не говорили бы, что "корпус флейты резонирует", а он таки резонирует. Говорить, что "у академических инструментов возникают обертоны, а у народных - реверберации" - не стоит. И то и другое есть и там и тут.

Шумы и их отличие от обертонов. О, это, кажется, самое интересное.
Шумы есть негармонические колебания. И даже не обязательно периодические. Но отличаются от обертонов они не столько этим, сколько самим своим происхождением.
Обертоны всегда связаны с основным тоном, они из него, можно сказать, растут. Как листья на дереве. А шумы - как... птицы на этом же дереве: они на нем не растут :) Т.е. шум как звук возникает
независимо от основного тона.


Шумы у духовых - это звучание не самого воздушного столба, а чего-то еще. Например, сами по себе звучат завихрения воздуха на краю
губного отверстия. Они ведь и сами звучат, а не только после "подхватывания" воздушным столбом. Собственно, для флейт это главная составляющая шума и есть, больше у нас звучать особо нечему (если не считать стука клапанов у тех дудок, у которых они есть). Но шумы на краю отверстия у поперечек получаются богатые, если послушать: там и шипение, и сипы, и какие-то исчезающе тонкие, зато очень разнообразные подсвистывания...

Неровности канала тоже могут вызывать завихрения воздушного потока, особенно у продольных дудок (вдоль поперечной флейты воздух особенно-то и не течет, только волна распространяется). Звучат ли эти завихрения как шумы - не знаю. Нарушают ли они гармоничность обертонов - тоже не знаю. Но скорее гармоничность нарушается самой формой канала, чем движением воздуха внутри него.

Шумы могут вести себя независимо от основного тона: какое-нибудь равномерное шипение во всем диапазоне. Но шумы могут звучать и одновременно с основным тоном, и даже изменяться согласованно с ним: например, при наклоне дудки одновременно начнет понижаться частота и основного тона, и шумов. Но не потому, что они связаны друг с другом, а потому, что у них есть общее условие возникновения: угол падения воздушной струи. Аналогично, при усилении выдоха в блокфлейту повышаются частоты и основного тон, и шумов. Тоже разное происхождение, но общие условия возникновения. В результате возникает иллюзия связи между основным тоном и шумами. Обертоны же всегда связаны с основным тоном непосредственно, эта связь - не иллюзия и не случайное совпадение.

metrion
Цитата:
статья классная, только я запутался в графиках, где там какие гармоники?
Да, там на самом деле целый цикл статей, графиков этих десятки, и все по-разному построены, сама весь вечер расшифровывала :)
Конкретно по этой ссылке, рисунки 2, 3, 4: что за кривая нарисована вверху каждого графика - не понимаю. Зависимость чего-то от времени. Не уверена, что частоты. Ладно.
Самое интересное ниже, вот эти безобразные жирные горизонтальные полосы. По горизонтали отложено время, по вертикали - частота. В условной какой-то шкале: соседние гармоники нарисованы на одинаковых расстояниях друг от друга. Каждая жирная полоса есть звучащая гармоника, внизу основной тон, далее по порядку вторая, третья и т.д. Интенсивность звучания каждой гармоники показана как "жирность" линии, не как ее длина! Длина показывает только время звучания!

Смотрим рис.3, "флейта": по времени первой появляется
первая гармоника (основной тон),
потом слабо какая-то высокая, может восьмая или девятая (а может это шумовой какой-то присвист),
потом 2-я,
3-я,
потом практически одновременно 4-я, 5-я и 6-я.
И все. На самом деле у флейты на нижних звуках вроде бы имеется штук 10-12 гармоник (у кларнета - около 20, у скрипки - "и не сосчитаешь"), но в данном случае, скорее всего, чувствительность метода недостаточно высокая.

Тот же рис.3, "кларнет": видна дырка между первой и третьей гармониками, т.е. 2-я вообще не поймалась. 4-я и 6-я видны, но выражены заметно слабее нечетных. По времени появления:
1я,
3я,
4я и 5я вместе,
7я,
6я.
Более высокие не поймались.

Для саксофона получилось весело: порядок появления
1я,
2я,
3я и 10я почти вместе,
5я,
потом то что выше 10й (зато какое яркое!),
потом 4я,
9я,
8я,
7я,
и последней слабенькая 6я.

А у гобоя 2я, 3я и 5я гармоники вообще появились раньше основного тона. Всякое бывает :)
Elga вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход


Текущее время: 18:25. Часовой пояс GMT +3.

Powered by vBulletin® Version 3.8.7
Copyright ©2000 - 2022, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot