АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Лабиальные духовые инструменты.

Анализ процессов звукообразования у лабиальных (свистящих) инструментов показывает, что в них участвуют следующие компоненты:

— генератор — источник энергии, вызывающий движение воздушной струи;

— вибратор — колеблющаяся относительно острого края (лабиума) воздушная струя, а также приспособление для ее регулирования и направления;

— резонатор — воздушная полость в трубе, усиливающая процесс звукообразования.

Примером может служить процесс звукообразования в поперечной флейте, где в качестве источника силы (генератора) используется дыхательный аппарат. Сила мышц диафрагмы, груднойклетки, лица и др. создает источник энергии, который регулирует движение воздуха с большей или меньшей скоростью. В качестве вибратора используются колебания воздушной струи, приспособлением для регулирования которой являются губы и язык музыканта, а также острый край бокового отверстия в стенке трубы флейты. Резонатором служит воздушный столб в цилиндрической трубке, снабженной рядом боковых отверстий.

Аналогичные элементы есть и в других лабиальных инструментах: органных трубах, рекордерах, окаринах и пр. (рис. 4.2.2). Основным механизмом превращения энергии воздушного потока в колебания столба воздуха в резонаторе служит явление «динамической нестабильности», приводящее к появлению так называемых «краевых тонов».

Возбуждение колебаний методом «краевых» тонов. Всюду, где струя воздуха проходит с большой скоростью мимо края какого-то препятствия, могут образовываться «краевые тоны» (свист ветра в парусах, гудение проводов и т. д.).

Причиной возникновения краевых тонов является нерегулярность потоков воздуха, приводящая к появлению вихрей. Такие нестабильные нерегулярные потоки воздуха могут возникать и тогда, когда струя вытекает из узкого отверстия или щели. Здесь можно рассматривать три возможные ситуации: поток воздуха вырывается из узкой щели (ламинарный и турбулентный); поток воздуха вырывается из щели и натыкается на острую кромку твердого тела; поток воздуха и кромка сопрягаются с резонатором. Все эти три процесса соединяются в лабиальных духовых инструментах.

Таким образом, в лабиальных инструментах роль вибратора выполняет воздушная струя (поэтому они и называются airreed, т. е. воздушно-тростевые.

Частотный диапазон звучания большой концертной флейты составляет: для основных тонов от 246,94 Гц (ВЗ) до 2489,02 Гц (Еь7), однако ноты ниже С4 и выше С7 трудно извлекаются, поэтому обычно используется диапазон от 261,6 Гц (С4) до 2093,0 Гц (С7) [11, 13, 23]. При исполнении на достаточно громком уровне полный частотный диапазон за счет обертонов имеет верхний предел примерно до 6 кГц. Для флейты-пиколло основной диапазон составляет 587,3 Гц (D5)-4186 Гц (С8). Характерной особенностью флейты является плавный спад амплитуд четных и нечетных гармоник относительно амплитуды основной частоты.

Динамический диапазон составляет 25 дБ на низких и 10 дБ на высоких частотах. Максимальный уровень (ff) для низких нот достигает 75 дБ-С, для высоких нот — 85 дБ-С (на расстоянии 9 м от инструмента). Тихие уровни (рр) возрастают от 50 дБ-А для низких тонов до 75 дБ-А для высоких.

Переходные искажения: время атаки звука у флейты самое длинное среди группы деревянных инструментов.

Длительность нарастания звука уменьшается с повышением тона от 100 мс до 30 мс.

Коэффициент полезного действия этого инструмента низкий, меньше 1%, игра на флейте требует большого объема воздуха при неэкономичном расходовании его. Характеристика направленности остается достаточно широкой до высоких частот, т. к. диаметр выходного отверстия мал по сравнению с длиной волны. Имеется довольно значительное излучение от амбушюрного отверстия и от открытых боковых отверстий, которые начинают излучать с частоты порядка 2 кГц. Вид характеристики направленности на разных частотах показан на рис. 4.2.22. Тембр звучания флейты чистый, светлый, прозрачный в среднем регистре, переходящий в резкие свистящие звуки в высоком регистре.