Ein Signalhorn und eine Pfeife sind im Wesentlichen beide Röhren, die an beiden Enden offen sind. Ein Signalhorn hat keine Tasten, aber Sie können mehrere Töne darauf spielen. Auch eine Pfeife hat keine Tasten, spielt aber nur einen einzigen Ton. Warum ist das?
Was ist die Physik dahinter?
Bei einigen Arten von Pfeifen können Sie, wenn Sie sehr stark blasen, die zweite Harmonische erhalten, die eine Oktave höher klingt als der Grundton. Eine Blockflöte ist im Wesentlichen eine Pfeife, bei der die Länge der Resonanzkammer von den Fingern gesteuert wird, und Sie können sehr leicht eine Oktave überblasen.
Blechblasinstrumente spielen ihre Obertöne leichter, weil Sie die Vibration direkt kontrollieren können. Ein Blechblasinstrument zu spielen bedeutet im Wesentlichen, mit den Lippen zu singen, wobei das Instrument die Tonhöhe auf den nächsten Oberton bringt. Sie haben diese Art von direkter Kontrolle über eine Pfeife nicht.
Der Grund dafür, dass Sie mehrere Noten von einem Signalhorn erhalten können, ist, dass Sie Ihren Ansatz variieren können. Wenn Sie Ihren Mund zusammenziehen und stärker blasen, erhalten Sie einen höheren Ton, weil sich Ihre Lippen schneller bewegen. Das Signalhorn ist im Wesentlichen ein Verstärker des Tons, den Sie mit Ihren Lippen erzeugen. Es kann nur Frequenzen verstärken, mit denen es resoniert, weshalb das Signalhorn eine begrenzte Anzahl von Tönen hat. (Eine Trompete hat Ventile, die tatsächlich die Größe der Atemwege des Horns variieren, wodurch es mit verschiedenen harmonischen Serien in Resonanz treten kann.)
Mit einer Pfeife wird der Ansatz fixiert. Du bläst in ein Loch. Ein weiteres Loch schränkt den austretenden Luftstrom ein, wodurch die Luft mit einer bestimmten Frequenz vibriert, die eine Funktion des Volumens im Inneren der Pfeife und der Größe und Form des Lochs ist. Wenn Sie stärker blasen, beeinflussen Sie nur die Amplitude – Sie erhalten einen lauteren Ton. (Vergleichen Sie dies mit einer Schiebepfeife. Durch Ändern der Größe der Pfeife erhalten Sie eine Luftsäule unterschiedlicher Größe und damit einen anderen Ton. Außerdem erhält eine Penny Whistle unterschiedliche Töne, indem sie verschiedene Löcher entlang des Rohrs stoppt, was sich ändert die Größe des Rohrs und damit das Luftvolumen.)
Eine Pfeife mit einer viel kleineren Resonanzkammer hat nur einen sehr kleinen Satz von Frequenzen, bei denen sie mitschwingt. Ein Signalhorn, viel länger mit einem Horn an einem Ende, schwingt bei vielen Frequenzen mit. Beide beginnen mit Breitbandrauschen, aber die Pfeife kann nur bei einer Frequenz mitschwingen, während das Signalhorn bei mehreren mitschwingen kann. Daher kann der Hornist das Breitbandrauschen anpassen, um die Frequenz zu erhalten, an der er interessiert ist.
Pfeifen und Signalhörner erzeugen Töne auf grundlegend unterschiedliche Weise, das Ergebnis ist jedoch das gleiche - ein relativ schmales, aber immer noch breitbandiges Rauschen wird in den Resonanzraum des Instruments eingeführt:
Eine Pfeife drückt sich schnell bewegende Luft an langsamer vorbei und erzeugt Wirbel, die Druckwellen erzeugen. Dies führt zu breitbandigem Rauschen mit einer Spitzenfrequenz. Die Kammer oder Röhre, in die dieses Rauschen eingeführt wird, schwingt bei einer bestimmten Frequenz innerhalb des Breitbandrauschens mit und dämpft nicht nur andere benachbarte Frequenzen, sondern verstärkt die ausgewählte Frequenz. Bemerkenswert ist, dass dieses Breitbandrauschen nicht sehr einstellbar ist – Sie können schneller oder langsamer blasen, aber das Design der Rauschquelle schränkt die Kontrolle des Benutzers über die dominante Rauschfrequenz ein.
Ein Signalhornspieler führt Breitbandrauschen in das Signalhorn ein, indem Luft an den Lippen des Spielers vorbeiströmt, die vibrieren, die Luft modulieren und die Druckwellen erzeugen. Der Benutzer hat eine große Kontrolle über die dominante Frequenz, die in das Instrument eingeführt wird. Indem sie die Enge ihrer Lippen anpassen, können sie die Frequenz erheblich erhöhen oder verringern.
Wenn eine Welle zurück zu ihrer Quelle reflektiert wird, wenn sie nicht in Phase mit der Quelle ist, wird die Reflexion die Quelle dämpfen oder reduzieren. Wenn es in Phase ist, verstärkt es die Quelle.
In einer Pfeife ist die Kammer oder der Hohlraum sehr einfach, meistens nur ein Zylinder. Es schwingt bei relativ wenigen Frequenzen mit.
Ein Signalhorn ist ein akustisch viel komplizierteres Instrument. Die Länge der Röhre erzeugt nicht nur einen langen Hohlraum, der bei vielen Frequenzen mitschwingen kann, sondern die Glocke am Ende ist ein bedeutender (und aus physikalischer Sicht komplexer) Teil des Hohlraums. Ein theoretisch "perfektes" Signalhorn würde nur bei den gewünschten Frequenzen mitschwingen. Natürlich gibt es in der realen Welt Kompromisse, und daher hat der Spieler immer noch erhebliche Arbeit, um sicherzustellen, dass er ein Anfangsgeräusch erzeugt, das die gewünschte Note erzeugt, aber das Signalhorn dämpft immer noch die meisten Frequenzen und verstärkt die gewünschten Frequenzen.
Zur Information: Die Dreiloch-Tabor-Pfeife, die in Kombination mit einer kleinen Trommel als „Pfeife und Tabor“ verwendet wird, verwendet die harmonische Reihe der Pfeife, um 1,5 Oktaven und theoretisch mehr ausgehend von der Oktavharmonik zu erzeugen (der Grundton wird selten verwendet). Das galizische Txistu ist im Grunde das gleiche Instrument.
Sie können den gleichen Effekt auf einer Standard Tin Whistle reproduzieren, indem Sie die oberen 3 Löcher geschlossen halten und den Atemdruck variieren, während Sie die unteren drei Löcher spielen. Die Kompromisse bei Lochgröße und Positionierung, die gemacht wurden, um die Standard-2-Oktaven in Stimmung zu halten, führen dazu, dass die Obertöne immer mehr verstimmt werden, wenn Sie höher werden.
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