Свободноязычковые аэрофоны: принцип действия и история

Введение

Класс духовых музыкальных инструментов.

Свободный тростниковый аэрофон — это музыкальный инструмент, который производит звук, когда поток воздуха проходит мимо вибрирующего язычка в рамке. Давление воздуха обычно создается дыханием или с помощью меха. В системе Хорнбостеля — Закса он имеет номер: 412.13 (подкласс прерывистых свободных аэрофонов). Свободные тростниковые инструменты противопоставляются инструментам с несвободным или закрытым язычком, где тембр полностью или частично зависит от формы корпуса инструмента, номер Хорнбостеля — Закса: 42 (флейты, язычковые и медные инструменты).

Операция

На следующих иллюстрациях изображен тип язычка, характерный для губных гармошек, рожков, аккордеонов и тростниковых органов, в процессе цикла вибрации. Для наглядности одна сторона рамки язычка опущена; на самом деле рамка полностью охватывает язычок. Поток воздуха, обтекающий одну сторону язычка (обозначен как AR), создает область пониженного давления на этой стороне (см. статью о принципе Бернулли для получения подробностей), заставляя язычок изгибаться в сторону пониженного давления. Рамка язычка сконструирована таким образом, что изгиб язычка препятствует потоку воздуха, что уменьшает или устраняет область пониженного давления и позволяет язычку вернуться в исходное положение. Язычок закреплен одним концом в плотно прилегающей рамке. Свободный конец имеет небольшой изгиб вверх. Разрежение воздуха создается под язычком; язычок препятствует потоку воздуха, за исключением небольшого потока высокой скорости на кончике. Язычок всасывается через отверстие, позволяя воздуху проходить. Упругость язычка заставляет его возвращаться через рамку. Каждый раз, когда язычок проходит через рамку, он прерывает поток воздуха. Эти быстрые, периодические прерывания потока воздуха создают слышимые вибрации, воспринимаемые слушателем. В инструментах с свободным язычком, как правило, именно физические характеристики самого язычка, такие как масса, длина, площадь поперечного сечения и жесткость, определяют высоту производимой музыкальной ноты. Физические размеры камеры, в которой установлен язычок, и характеристики воздушного потока имеют второстепенное значение для высоты звука. Исключением являются китайские баву и хулуси, высота звука которых определяется аппликатурой, подобной отверстиям на флейте, расположенным вдоль корпуса инструмента.

История

Различные инструменты со свободным язычком, по-видимому, были изобретены еще в античности. Наиболее вероятным предшественником аэрофонов со свободным язычком является гусли, инструмент, известный многим культурам во всем мире под разными названиями (например, к'уан в древнем Китае). В этом инструменте основным источником звука является сам вибрирующий язычок, а не воздушный поток. Среди древних инструментов кхене Лаоса, шэн Китая и более поздняя версия сё Японии сохранились до наших дней. Шэн традиционно изготавливался из бамбуковых трубок и впервые упоминается в «Ши цзине» (XI–VII вв. до н.э.) династии Чжоу (ок. 1050–256 гг. до н.э.). Орган со свободным язычком был изобретен в арабском мире в XIII веке, а немец Генрих Траксдорф (активен в XV веке) из Нюрнберга построил один около 1460 года. В Копенгагене один из таких инструментов с латунными трубами и свободными язычками, встроенными в стенки труб, вдохновил органного мастера Кирсника на установку подобных язычков в портативные органы. В 1780 году Кирсник переехал в Санкт-Петербург и усовершенствовал эти новые органные трубы, сделав высоту звука регулируемой с помощью крючка. Кристиан Готтлиб Краценштейн также построил свою говорящую машину в Копенгагене и поддерживал связь с Кирсником. Краценштейн получил награду за свою машину в Петербурге, но так и не переехал туда. Его машина или её копия вскоре после 1780 года попала в Париж. Георг Йозеф Фоглер приложил все усилия, чтобы этот новый тип органных труб стал использоваться в церковных органах, и начал с переделки органов в Роттердаме (1790), Лондоне (1790), Франкфурте (1791), Стокгольме (1791), Париже (1796), Берлине (1800), Праге (1802), Вене (1804), Зальцбурге и Мюнхене (1805) – задокументировано около 30 перестроек органов с использованием новых труб со свободным язычком. Он также преподавал в университетах и всячески продвигал этот новый тип язычков, не только в немецкоязычных странах Европы. Непосредственно работы выполнялись разными органными мастерами, и в этом было задействовано так много людей, что маловероятно, чтобы какой-либо органный мастер в Европе не знал о свободных язычках после 1800 года. В течение двух лет, с 1802 по 1804 год, в Вене он работал с Иоганном Непомуком Мельцелем, который заменил тип язычков в своем Панармониконе на трубы со свободным язычком. В 1807 году Фоглер, Мельцель и Фридрих Кауфманн одновременно находились в Париже. Оттуда Мельцель отправился в Регенсбург и Вену, где построил новый Панармоникон и механического трубача; после этого он снова отправился в турне по Парижу, Лондону и другим городам; возможно, он впервые посетил Бостон и Нью-Йорк, но до сих пор нет никаких упоминаний об этом в газетах. Фридрих Кауфманн, часовщик, вернулся домой в Дрезден и скопировал машины Мельцеля. Механический трубач до сих пор можно увидеть в музее в Мюнхене.

Various free reed instruments appear to have been invented since antiquity. The most likely precursor to free reed aerophones is the Jew's harp, an instrument known to many cultures throughout the world, and by many names (e. g., k'uang in ancient China). In this instrument, the main sound producer is the vibrating reed tongue itself, rather than the air flow. Among the ancient instruments, the khene of Laos, the shēng of China and the later shō version of Japan have survived to modern times. The sheng was traditionally made with bamboo pipes, and was first mentioned in the Shi Jing (11th to 7th centuries BC) of the Zhou Dynasty (c. 1050–256 BC). A free reed organ was invented in the Arab world in the 13th century, while the German Heinrich Traxdorf (fl. 15th century) of Nuremberg built one around 1460 AD. In Copenhagen, one of these instruments with brass pipes and free reeds in caved into the sides of the pipes inspired the organ builder Kirsnick to fit similar reeds into portable organs. In 1780 Kirsnick moved to Saint Petersburg improved these new organ pipes to an adjustable pitch with a hook. Christian Gottlieb Kratzenstein also built his speaking machine in Copenhagen and he was in contact with Kirsnick. Christian Gottlieb Kratzenstein got an award for the machine in Petersburg but he never moved to Petersburg. His machine or a copy of this machine came to Paris very shortly after 1780. Georg Joseph Vogler put all his effort to get this new type of organ pipes in use in church organs so he started with changing organs in Rotterdam (1790), London (1790), Frankfurt (1791), Stockholm (1791), Paris (1796), Berlin (1800), Prague (1802), Vienna (1804), Salzburg Munich (1805), – up to 30 documented rebuilds of organs with new free reed type organ pipes. He also held lessons at universities and did all to promote this new type of reeds, not only in German speaking regions of Europe. The actual work was done by different organ builders, and very many people were involved, so it is nearly impossible that any organ builder in Europe did not know about free reeds after 1800. In the two years from 1802 to 1804 in Vienna, he spent time with Johann Nepomuk Mälzel and Mälzel changed the type of reeds used in his Panharmonicon to free reed pipes. Vogler, Maelzel and Friedrich Kaufmann were then at the same time in Paris in 1807. From there, Mälzel went to Regensburg and Vienna, where he constructed a new Panharmonicon and the mechanischer Trompeter; after that he went on tour again to Paris, London and other places; maybe he went for the first time to Boston and New York as well, but up to now we don't know of any notice in a newspaper about it. Friedrich Kaufmann, a clock maker, went back home to Dresden and copied Mälzel's machines. The mechanischer Trompeter still can be seen in a museum in Munich.

Бесплатные тростниковые аэрофоны в США

В Соединенных Штатах часто утверждают, что создателем свободного тростника был строитель органов Уильям М. Гудрич. Он рассказывает, что в 1810–1812 годах работал с пан-гармониконом Иоганна Непомука Мельцеля, который был отправлен в Бостон, а затем выставлялся в нескольких городах. У Мельцеля были очень хорошие отношения с Воглером, когда он был в Европе, поэтому его Пан-гармоник использовал свободные тростники. Неизвестно с уверенностью, был ли Мельцель лично в Америке около 1811 года. Ясно, что он прибыл в Нью-Йорк 7 февраля 1826 года, что могло быть его первым или вторым визитом в Новый Свет. Он также посетил Бостон примерно в то же время. «В июне 1811 года в Бостон был доставлен любопытный инструмент под названием Пан-гармоник. Его изобрел Мельцель, имя которого обычно связывают с метрономом. Уильям Гудрих был нанят для установки и выставки Пан-гармоникона в Нью-Йорке и других городах. Он путешествовал с инструментом с сентября 1811 года по июнь 1812 года». Pan Harmonicun 1823 года был скопирован; В марте 1823 года мистер Гудрич взялся за завершение, при содействии других, Пан-гармоникона, в подражание инструменту Мельцеля. Мистер Сэвидж, владелец музея в Бойлстон-холле, некоторое время выставлял последний в своем музее и добился значительного прогресса в создании подобного ему. После его смерти было решено завершить работу. Мистера Гудрича наняли, и она была закончена в мае 1824 года. С ноября 1824 года до 1825 года он был в основном занят выставкой этого инструмента; Существует история о том, что в 1821 году Джеймс Х. Базин отремонтировал язычковую трубу и использовал этот тип тростников для постройки в 1836 году «органа-лапки». В статье в журнале «The Musical World and Times» [ ] изобретение этого класса инструментов приписывается мистеру Джеймсу Х. Базину, изобретательному музыканту и механику из Кантона, штат Массачусетс. [ ] Однако, как можно заметить, [ ] мистер Базин не был тем человеком. В упомянутом отчете содержится следующее: «В конце 1821 года несколько молодых людей из соседнего города принесли небольшую круглую латунную трубу с буквой «А», нанесенной на ней, и тонкий кусок латуни, привинченный с одной стороны; эта латунь, по-видимому, вибрировала через отверстие, длина которого составляла примерно половину длины трубы, но была отломана рядом с винтом. Они одолжили эту трубу у преподавателя пения в Бостоне и хотели, чтобы мистер Базин ее отремонтировал. [ ] У нас есть легенда, в которой утверждается, что свободный тростник был изобретением немецкого сапожника [Мельцеля], который, очарованный производимыми им сладкими звуками, [ ], С 1833 года Прескотт строил подобные инструменты.

In the United States, organ builder William M. Goodrich is often claimed to have invented the free reed. He tells that he worked in 1810 to 1812 with Johann Nepomuk Mälzel's Pan Harmonicon that was sent to Boston and then exhibited in several towns. Mälzel had a very good relationship to Vogler while in Europe so his Pan Harmonicon used free reeds. It is not known with certainty whether Mälzel was personally in America around 1811. What is clear is that he arrived New York on February 7, 1826, which might have been either his first or his second visit to the New World. He also visited Boston around that time. "In June 1811 a curious instrument called a Pan Harmonicon was brought to Boston. It was invented by Maelzel, whose name is usually linked with the Metronome. William Goodrich was employed to set up and exhibit the Pan Harmonnicon in New York and other cities. He [ ] traveled with the instrument from September 1811 until June 1812." 1823 Pan Harmonicun copied;
In March, 1823, Mr. Goodrich undertook to complete, with the assistance of others, a Pan Harmonicon, in imitation of that of Maelzel. Mr. Savage, the proprietor of a Museum in Boylston Hall, had kept the latter for some time on exhibition in his Museum, and had made considerable progress in constructing one like it. After his death, it was determined to complete it. Mr. Goodrich was employed, and it was finished in May, 1824. From November, 1824, till sometime in 1825, he was chiefly employed in the exhibition of this instrument;
There is a story that in 1821 James H. Bazin repaired a free reed pipe and used this type of reeds for constructing, in 1836, the "lap organ". In an article in " The Musical World and Times " [ ] the invention of this class of instruments is claimed for Mr. James H. Bazin, an ingenious musician and mechanic, of Canton, Mass. [ ] However,[ ] as will be observed [ ] Mr. Bazin was not the man. The account referred to contains the following :— " Late in the year of 1821, some young men from a neighboring town, brought a small, round, brass pipe, with the letter A marked on it, and a piece of thin brass screwed on one side; which brass appeared to have been made to vibrate through an opening about one half the length of the pipe, but which had been broken off near the screw. They had borrowed this pipe from a singing master in Boston, and wished to have Mr. Bazin repair it, [ ] We have a legend, in which it is asserted that the free reed was the invention of a German shoemaker [Maelzel], who, captivated with the sweet sounds produced by it,[ ],
From 1833, Prescott built similar instruments.

Мелодеоны в 1840 году

К 1840 году в Америке насчитывалось 40 мастеров по изготовлению мелодеонов. "Мелодеоны были недорогими, легко транспортировались и не требовали значительного ухода. Эти качества оказались настолько привлекательными, что к 1840 году в Соединенных Штатах работало сорок производителей мелодеонов, с годовым объемом производства в 646 975 долларов, в то время как производителей трубных органов насчитывалось всего двадцать, с годовым объемом производства в 324 750 долларов [13, с. 132]".

Европа

В патенте Сирилла Демиана (см. ниже) 1829 года, однако, указано, что язычки в его инструменте "более 200 лет были известны как Regale, Zungen, Schnarrwerk в органах". Он сравнивает используемые им язычки с биющими язычками.

Акордеон в России

История аккордеона в России плохо документирована. Тем не менее, по мнению российских исследователей, самые ранние известные простые аккордеоны были изготовлены в Туле в 1820-х и 1830-х годах. К концу 1840-х годов инструмент уже был очень распространен; вместе фабрики двух мастеров производили 10 000 инструментов в год. К 1866 году в Туле и соседних деревнях ежегодно производилось более 50 000 инструментов, а к 1874 году годовой объем производства превысил 700 000. К 1860-м годам значительное производство аккордеонов появилось также в Новгородской, Вятской и Саратовской губерниях. К 1880-м годам в список вошли Орел, Рязань, Москва, Тверь, Вологда, Кострома, Нижний Новгород, Симбирск и другие, и многие из этих мест создали свои собственные разновидности инструмента. Первое хроматическое пианинообразное аккордеонное устройство в России было построено в 1871 году Николаем Ивановичем Белобородовым. В 1907 году петербургский мастер аккордеонов В. С. Стерлингoв создал хроматический кнопочный аккордеон для исполнителя Я. Ф. Орландского-Титаренко, оснащенный 52 клавишами для мелодии и 72 аккордами басовой системы Страделла. Орландский-Титаренко назвал свой новый инструмент баяном (в честь легендарного барда Бояна), и он стал предком современного инструмента с таким названием. Однако расположение кнопок мелодической клавиатуры отличалось от расположения современного баяна. Система B (или "московская система") стала более популярной, чем ранняя "ленинградская система" (которая была более похожа на хроматическую гармонь) примерно в 1930–1935 годах. В период с 1953 по 1968 год ежегодное производство кнопочных аккордеонов (гармоней и баянов) в Советском Союзе колебалось от 597 307 до 921 674 инструментов, а ежегодное производство пианинообразных аккордеонов – от 7 124 до 120 313 инструментов (в среднем около 50 000).

Связанные инструменты

В родственных инструментах группы деревянных духовых используется вибрирующий язычок для возбуждения колебаний воздушного столба внутри инструмента. В таких инструментах высота звука в основном определяется эффективной длиной этого воздушного столба. Хотя китайский шэн, японский сё и лаосский кхене имеют трубки, эти трубки не определяют высоту звука. В этих инструментах трубки служат в качестве резонирующих камер.