Введение

Класс музыкальных инструментов

Медный духовой инструмент — это музыкальный инструмент, который производит звук благодаря сочувствующей вибрации воздуха в трубчатом резонаторе, вызванной вибрацией губ исполнителя. Медные духовые инструменты также называют лаброзонами или лаброфонами, от латинских и греческих элементов, означающих «губа» и «звук». Для получения различных высот звука на медном духовом инструменте существует несколько факторов. Слайды, клапаны, кронштейны (хотя сегодня они редко используются) или ключи используются для изменения длины вибрирующей трубки, тем самым изменяя доступную гармоническую серию, в то время как амбушюр исполнителя, напряжение губ и воздушный поток служат для выбора конкретной гармоники из доступной серии. Большинство исследователей (см. органологию) придерживаются мнения, что термин «медный духовой инструмент» следует определять по способу извлечения звука, как описано выше, а не по материалу, из которого изготовлен инструмент. Таким образом, существуют медные духовые инструменты, сделанные из дерева, такие как альфорн, корнет, серпента и диджериду, в то время как некоторые деревянные духовые инструменты изготавливаются из латуни, например, саксофон.

Целая трубка против полутрубки

Резонансы латунного инструмента напоминают гармонический ряд, за исключением самого низкого резонанса, который значительно ниже основной частоты ряда, овертонами которого являются остальные резонансы. В зависимости от инструмента и мастерства исполнителя, недостающая основная частота ряда может быть воспроизведена как педальный тон, который в основном опирается на вибрацию на частотах овертонов для получения воспринимаемой основной высоты звука. Отношение диаметра канала к длине инструмента определяет, является ли основной тон или первый обертон самой низкой практически доступной для исполнителя частичной с точки зрения удобства игры и музыкальности, разделяя латунные инструменты на инструменты с цельной и полуторной трубой. Эти термины возникли из сравнения с орга́нными трубами, которые издают ту же высоту звука, что и основной педальный тон латунного инструмента той же длины. Инструменты с цельной трубой имеют больший диаметр канала по отношению к длине трубы и могут легко и точно воспроизводить основной тон. Туба и эвфониум – примеры латунных инструментов с цельной трубой. Инструменты с полуторной трубой имеют меньший диаметр канала по отношению к длине трубы и не могут легко или точно воспроизводить основной тон. Второй частичный тон (первый обертон) является самой низкой нотой каждой длины трубы, практически доступной для игры на инструментах с полуторной трубой. Труба и валторна – примеры латунных инструментов с полуторной трубой.

Клапан

Клапаны используются для изменения длины трубки латунного инструмента, позволяя исполнителю извлекать ноты различных гармонических рядов. При нажатии каждый клапан направляет воздушный поток через дополнительную трубку, либо по отдельности, либо в сочетании с другими клапанами. Это увеличивает длину вибрирующего воздушного столба, тем самым понижая основной тон и соответствующие ему гармонические ряды, издаваемые инструментом. Существуют конструкции, хотя и редкие, в которых эта функция обратна: нажатие клапана укорачивает трубку, а не удлиняет её. Одним из современных примеров такого клапана с восходящим действием является тромбон Yamaha YSL 350C (это совершенно не связано с небольшими неточностями между доминирующей системой равной (равномерной) темперации в западной музыке и справедливой (неравномерной) темперацией самой гармонической серии). Поскольку каждое удлинение трубки оказывает обратно пропорциональное влияние на высоту звука (Pitch медных инструментов), а восприятие высоты звука логарифмическое, невозможно добиться точной настройки в каждой комбинации клапанов путём простого, нескомпенсированного добавления длины, если сравнивать её с высотой звука открытой трубки и других клапанов.

Система компенсации

В системе компенсации каждый из первых двух (или трех) клапанов имеет дополнительный комплект трубок, отходящих от задней части клапана. Когда третий (или четвертый) клапан нажимается в сочетании с другим, воздух направляется как по обычному комплекту трубок, так и по дополнительному, что понижает высоту звука на соответствующую величину. Это позволяет компенсирующим инструментам играть с точной интонацией в октаве ниже их открытого второго обертона, что особенно важно для туб и эвфониумов в большей части их репертуара. В валторнах система компенсации применялась для другой цели – для облегчения игры на двойном валторне в фа и си в высоком регистре. В отличие от системы, используемой в тубах и эвфониумах, по умолчанию активной является более длинная сторона валторна в фа, а дополнительные отрезки трубок включаются при нажатии первого, второго или третьего клапана. Нажатие на четвертый клапан (клапан большим пальцем) исключает эти дополнительные клапанные кронштейны и дополнительную длину основной трубки, переключая инструмент на более короткий валторн в си. Более поздняя конструкция "полного двойного" валторна имеет полностью раздельные комплекты трубок для клапанов для обеих сторон и считается более совершенной, хотя и более тяжелой.

Дополнительные клапаны

Изначально инструменты с компенсацией имели тенденцию звучать глухо и требовать больше усилий при игре из-за того, что воздух проходил дважды через основные клапаны. В ранних конструкциях это приводило к резким изгибам трубок и другим препятствиям для воздушного потока. Поэтому некоторые производители предпочитали добавлять больше "прямых" клапанов, которые, например, могли быть немного пониже по строю, чем второй и первый клапаны, и предназначались для использования вместо них в соответствующих комбинациях. Хотя они уже давно не используются в эуфониумах, многие профессиональные тубы по-прежнему изготавливаются с такой схемой, где пять клапанов – обычное явление для туб строя CC и BB, а пять или шесть клапанов – для туб строя F. Компенсирующие двойные валторны также могут страдать от приглушенности звука, вызванной двойным прохождением воздуха через клапанный механизм, но поскольку это существенно влияет только на более длинную сторону F, компенсирующая двойная валторна может быть очень полезна для первого или третьего валторниста, который реже использует сторону F.

Дополнительные наборы слайдов на каждом клапане

Другой подход заключался в добавлении двух наборов слайдов для различных частей диапазона. Некоторые эвфониумы и тубы изготавливались таким образом, но сегодня этот подход стал крайне редким для всех инструментов, за исключением валторн, где он является нормой, обычно в двойной, а иногда и тройной конфигурации.

Труба или корнет

Иногда на первом слайде клапана можно найти триггеры или броски. Они управляются большим пальцем исполнителя и используются для настройки широкого диапазона нот при помощи первого клапана, особенно верхней ноты F, A, непосредственно следующей за ней, и B выше. Другие ноты, требующие использования первого слайда клапана, но не вызывающие серьезных проблем без него, включают ноту E первой октавы, F выше неё, A выше неё и ноту B третьей октавы.

Триггеры или броски часто встречаются на третьем слайде клапана. Они управляются четвертым пальцем исполнителя и используются для настройки нот D и C малой октавы. Трубы обычно используют броски, а корнеты могут быть оснащены броском или триггером.

Тромбон

Триггеры для тромбона устанавливаются преимущественно, но не только, на тромбоны с триггером F, басовые и контрабасовые тромбоны для изменения длины воздушного канала, что облегчает извлечение определенных диапазонов и нот.

Эуфония

У эвфония иногда бывает переключатель на клапанах, отличных от второго (особенно на третьем), хотя у многих эвфониев профессионального качества, и, фактически, у других инструментов для духового оркестра, есть переключатель для основного настроечного слайда.

Механизм

Два основных типа клапанных механизмов – ротационные клапаны и поршневые клапаны. Первые инструменты с поршневыми клапанами были разработаны вскоре после начала XIX века. Клапан Штёльцеля (изобретённый Генрихом Штёльцелем в 1814 году) был одним из ранних образцов. В середине XIX века венский клапан представлял собой усовершенствованную конструкцию. Однако многие профессиональные музыканты предпочитали ротационные клапаны из-за их более быстрой и надёжной работы, пока к концу XIX века не началось массовое производство улучшенных поршневых клапанов. С начала XX века поршневые клапаны стали наиболее распространёнными на духовых инструментах, за исключением валторны и тубы. См. также статью «Клапаны для медных духовых инструментов».

Производство звука на латунистых инструментах

Поскольку исполнитель на духовом медном инструменте имеет прямой контроль над первичным вибратором (губами), медные инструменты используют способность исполнителя выбирать гармонику, на которой колеблется воздушный столб инструмента. Увеличивая длину инструмента примерно вдвое по сравнению с аналогичным деревянным духовым инструментом и начиная со второй гармоники, исполнители могут получить широкий диапазон нот, просто изменяя напряжение губ (см. амбушюр). Большинство медных инструментов оснащены съёмным мундштуком. Различные формы, размеры и типы мундштуков могут использоваться для соответствия разным амбушюрам или для более лёгкого извлечения определённых тембральных характеристик. Трубы, тромбоны и тубы обычно оснащаются чашеобразным мундштуком, а валторны – коническим. Одно из интересных отличий между деревянным и медным духовым инструментом заключается в том, что деревянные духовые инструменты не являются направленными. Это означает, что производимый звук распространяется во всех направлениях примерно с одинаковой громкостью. Медные инструменты, напротив, обладают высокой направленностью, и большая часть производимого звука распространяется прямо от раструба. Это различие значительно усложняет точную запись медного инструмента. Оно также играет важную роль в некоторых ситуациях, например, в духовых оркестрах.

Металл

Традиционно инструменты обычно изготавливаются из латуни, полируются, а затем покрываются лаком для предотвращения коррозии. Некоторые инструменты более высокого качества и большей стоимости используют золотое или серебряное покрытие для защиты от коррозии. Альтернативой латуни служат другие сплавы, содержащие значительное количество меди или серебра. Эти сплавы обладают биостатическими свойствами благодаря олигодинамическому эффекту и, таким образом, подавляют рост плесени, грибков или бактерий. Инструменты из нержавеющей стали или алюминия обладают хорошим качеством звука, но быстро заселяются микроорганизмами и становятся неприятными в использовании. Большинство инструментов высокого качества спроектированы так, чтобы предотвратить или уменьшить гальваническую коррозию между сталью в клапанах и пружинах и латунью корпуса. Это может быть реализовано в виде конструкции, обеспечивающей осушение клапанов, использования жертвенных цинковых анодов, заменяемых сердечников и пружин клапанов, пластиковых изолирующих шайб или непроводящих или благородных материалов для сердечников и пружин клапанов. Некоторые инструменты используют несколько таких решений. Процесс изготовления широкого раструба латунного инструмента называется формовкой металла. При изготовлении раструба, например, трубы, мастер наносит разметку и придает листовому металлу форму раструба, используя шаблоны, станки, ручные инструменты и чертежи. Мастер вырезает заготовку раструба вручную или с помощью электроножниц. Затем он обжимает заготовку на коническом мандреле, подгоняя шов с помощью специального инструмента. Шов спаивается с помощью горелки и выравнивается молотком или напильником. Для придания формы и сглаживания раструба и его горловины используется волочильный станок или арборный пресс, оснащенный расширяемой свинцовой втулкой. Токарный станок используется для раскручивания головки раструба и формирования бусины на ее краю. Ранее сформированные горловины раструба отжигаются с помощью ручной горелки для смягчения металла и облегчения дальнейшей формовки. Царапины удаляются с раструба с помощью ткани, покрытой абразивным материалом.

Другие материалы

Некоторые специализированные инструменты изготавливаются из дерева. Инструменты, в основном сделанные из пластика, появились в 2010-х годах как более дешевая и прочная альтернатива латуни. Пластиковые инструменты могли быть практически любого цвета. Звук, производимый пластиковыми инструментами, отличается от звука латуни, лакированных, золотых или серебряных инструментов. Изначально рассматриваемые как новинка, эти пластиковые модели приобрели растущую популярность в последнее десятилетие и теперь считаются удобными для практики, облегчающими транспортировку, а также более доступным вариантом для начинающих музыкантов.