除自由气鸣乐器外,本类中多数乐器系由某种结构的吹嘴和主要为管状的共鸣体结合组成。管体上一般有某种变动音高装置;有些管的末端呈喇叭口形吹嘴、管体和喇叭口3部分的结构及其配合关系,对乐器的音色、音量、音高均有重要作用。
共鸣体
①管形。有圆柱形(笛、箫、单簧管、小号、长号等)、抹顶圆锥形(双簧管、唢呐、萨克斯管、短号、圆号等)、倒圆锥形(如上粗下细的竖笛管)和罐形(埙)。实际上许多乐器是由不同管形组成的。如小号大部分为圆柱形,而两端呈圆锥形部分约占全长1/4~1/3;长笛笛头一节的中段,一般又略粗于两端。圆柱管音色较壮丽嘹亮;圆锥管音色较柔和圆润。前者产生平面波,具有闭管性质,如单簧管;后者为球面波,具开管性质,如双簧管。
②开管与闭管。两端均开放的为开管,如笛、箫等;仅一端开放的为闭管,如单簧管等。被围于管内的空气柱受激振动,与弦振动相似,均为驻波,所不同的是弦为横波,空气柱为纵波。管中驻波是一薄层空气往复依次推动一层层空气分子的'运动'的传播(非物质的传播)。声音并非直接来自驻波运动,而是一层层空气分子往复运动形成周期性的空气疏密,在管的开放端形成周期性压力差,耦合自由空气成为声源。开管两端的空气密度变化最大,振动剧烈,形成波腹;中间密度不变,处于静止状态,形成波节。因此,开管基音的波长为管长的1倍(L=2AB);闭管的开放端为波腹,封闭的空气不振动,形成波节,故其基音波长为管长的3倍(L=4AB)。波长与频率成反比。如图:相同长度开管的基音比闭管的高八度。乐器上常用'英尺数'表示音高,即以c音开管约长8英尺(见管风琴)为基数。与弦振动相似,空气柱不仅全长并且分段振动(全长的1/2、1/3、1/4、1/5等),由此产生谐音。开管似弦,产生全序列谐音,由于管两端均为波腹才产生奇次和偶次谐音,故一端封闭的管只产生奇次谐音或分音(亦即偶次泛音)。两种管的谐音序列组成不同,故音色有差异。实际振动的空气柱和管长并不相等,因为弹性空气分子运动并非正好在管口处发生反射,由于运动的惯性,反射波将在管口外某一点返回,管越粗则超越点越远。计算上称为'管口校正'。
③全管乐器与半管乐器。前者膛径与管长比相对较粗,能产生全管长度空气柱振动,可发全管基音(筒音),也称有基音乐器,如多数木管乐器和大号等粗径铜管乐器;后者管径相对较细,只能产生半管以上空气柱振动而发高八度以上的超吹泛音,也称无基音乐器,如小号、长号、圆号等(运用现代吹奏技巧也能在小号等乐器上吹出基音)。
④膛径。因膛径不同,音色有差别。膛细高次谐音较强,膛粗低次谐音显发。如同为圆锥管及调号、音域均同的上低音号和尤风宁号,差别仅在于后者管膛略粗,音色较前者宽厚柔润,尤其低音较好。名厂的同种小号等乐器,常备有多种膛径的品种供选择。
⑤变换音高。一支无任何变音高装置的管乐器,除发基音外,利用吹气和嘴唇控制,可'超吹'出基音以上一系列泛音。如基音c以上的c1g1c2e2g2峼c3……;这些音称'自然音'。超吹法普遍用于古今各种管乐器上,并结合变音高装置用于现代管乐器上。管乐器上的变音高装置有:在管壁上开指孔或键孔,主要用于吹孔、哨嘴和簧管类,早期也曾用于号类;伸缩滑管,现在只用于长号上,早期曾用于小号上;阀键附管,有直立式(或升降式)和回旋式两种,普遍用于现代号类。此外,在有些历史性乐器上,曾用过一些其他变音高装置和方法。如接管圆号,吹奏中借换插上不同长度的接管改变音高;捂手圆号,吹奏中将右手以一定姿式捂入喇叭口,可降低半音至全音,这种方法现仍用于圆号,起调节音准、弱音和改变音色作用。这两种也曾用于早期的小号上。
喇叭口
号类和多数簧管乐器管体末端的喇叭口,其形状和大小不同对音色、音量有明显影响。如较大的喇叭口适于音色柔和的圆号;较小的适于音色明亮的小号;英国管的球形口有助于发出带有鼻音的、适于表现田园风光的音色。
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