Slinky Reverb: der Ursprung des legendären Star Wars Blaster-Sounds

Dies ist ein lustiges Problem, auf das ich kürzlich gestoßen bin und das ich hier zu Ihrer Freude poste. Wir alle lieben einen guten Slinky: Sie können für alle möglichen lustigen Demos in der Physik verwendet werden. Ein Beispiel ist der "Spring Reverb"-Effekt, der in der Film-Soundeffekt-Industrie bekannt ist. Wenn Sie ein Mikrofon mit einem Slinky koppeln und dann auf das Slinky tippen, erzeugt es ein wunderbares zwitscherndes Geräusch. So machten sie eigentlich den Sound der Blaster in der Star Wars-Filmreihe.

Sehen Sie sich dieses Video für ein vergrößertes Beispiel an und genießen Sie es. Das Slinky ist in diesem Fall eine Rolle aus 3,5 mm dickem verzinktem Stahl mit einer Länge von 100 m. Zur Schallabnahme wird ein Piezowandler verwendet. Welche Eigenschaft der Spule ermöglicht es ihr, ein so interessantes Geräusch zu erzeugen?

Tolle Demo. Federleitungen mit einem akustischen Wandler an jedem Ende wurden vor dem Aufkommen digitaler Verzögerungsleitungen immer für den Halleffekt in der elektronischen Musik verwendet. Sie machten einen tollen Lärm, wenn man sie traf (Deep Purple, ELP). Ziemlich sicher hängt die Antwort mit der akustischen Verzögerung und den Mehrfachreflexionen aufgrund der Impedanzfehlanpassungen an den Enden zusammen.

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Ich glaube, ich habe dieses hier, inspiriert von dieser Tonaufnahme, die durch Eis übertragen wird . Was Sie hören, klingt sehr nach einem Star Wars-Laser, ist aber auch ganz klar das nach unten gerichtete Zwitschern, das durch eine Streuung ungleich Null im Eis verursacht wird: kürzere Wellen breiten sich schneller aus, sodass Geräusche, die sich durch genügend Eis ausbreiten, mit höheren Tonhöhen beginnen und mit den niedrigsten enden.

Aus einem sehr kurzen Ausflug ins Internet entnehme ich, dass Slinkies eine solche Dispersionsbeziehung haben

ω = c k ⋅ k r ,
wobei die Maßangabe wohl vom schleichenden Radius herrührt r . (Mein einziger Hinweis: Slinky-Whistler-Dispersionsbeziehung aus „Scaling“ (Frank S. Crawford. Am. J. Phys. 58 no. 10, S. 916-917 (1990) ).

Dies bedeutet, dass die Phasengeschwindigkeit ist c ⋅ k r und nimmt mit der Frequenz zu. Wenn Sie den Slinky an einer Stelle stören und an einer anderen zuhören, werden die höheren Töne zuerst dort ankommen und Sie werden ein abwärts gerichtetes Zwitschern hören.

Ich habe einige numerische Spiele in Mathematica durchgeführt und es sieht so aus, als ob dies der Fall ist. Für ein nettes Beispiel, wenn Sie MM haben, versuchen Sie es

Sound[{Play[
   Re[E^(-((10000 I)/(4 10^-6 I + 60 t)))/Sqrt[10^-6 - 15 I t]], {t, 0, 15}]}]

obwohl ich noch keine solide Begründung dafür habe. (Dies ist das Ergebnis einer Störung der Form exp ⁡ ( − 1 4 ( x 1 mm ) 2 ) bei t = 0 gehört von x = 100 m weg auf einem schleichenden Radius r = 5 cm und Schallgeschwindigkeit c = 300 m / s , mit der Dispersionsrelation wie oben. Leider spielt man es ab t < 0 Sie erhalten auch den Ton des links gebundenen Wellenpakets, das ich noch nicht eliminieren kann. Aber die Physik scheint zu stimmen.)

Werden wir „Computational Foley Artist – Emilio Pisanty“ also bald im Abspann im Kino sehen? Dieser Sound war etwas ganz Besonderes!
Nee – das nächste Mal, wenn ich ein paar Laser foleyn muss, werde ich Eis aufzeichnen.
Sehr gut! Sie könnten auch hinzufügen, dass das Zwitschern von transversalen Moden des Slinky kommt: die longitudinalen Moden sind dispersionslos. Querschwingungen biegen den Draht aus seiner Gleichgewichtskonfiguration und werden durch Wellenlösungen der dynamischen Euler-Bernouilli-Gleichung für Wellenvektoren beschrieben, die viel größer als die schleichende Krümmung sind. Anders als die traditionelle Wellengleichung ist diese zeitlich zweiter Ordnung, aber räumlich vierter Ordnung, und führt daher natürlich zu einer quadratischen Dispersionsbeziehung
Ich empfehle auch wärmstens die originelle und wunderbar respektlose Abhandlung über „slinky whistlers“ von Frank S. Crawford ( Am. J. Phys. 55 , 130-134 (1987) ), der anscheinend sehr viel über die Physik alltäglicher Phänomene geschrieben hat.
Slinky Reverb: der Ursprung des legendären Star Wars Blaster-Sounds
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