CN102163422A - 管乐器的管结构 - Google Patents

管乐器的管结构 Download PDF

Info

Publication number
CN102163422A
CN102163422A CN2011100367144A CN201110036714A CN102163422A CN 102163422 A CN102163422 A CN 102163422A CN 2011100367144 A CN2011100367144 A CN 2011100367144A CN 201110036714 A CN201110036714 A CN 201110036714A CN 102163422 A CN102163422 A CN 102163422A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
wind instrument
auxilliary
wind
responsible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100367144A
Other languages
English (en)
Inventor
增田英之
末永雄一朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Publication of CN102163422A publication Critical patent/CN102163422A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10DSTRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D7/00General design of wind musical instruments
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H5/00Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
    • G10H5/007Real-time simulation of G10B, G10C, G10D-type instruments using recursive or non-linear techniques, e.g. waveguide networks, recursive algorithms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

一种管乐器包括吹嘴和包括锥形/直管的管结构。管结构包括吹奏构件和分支管。分支管分支为主管和辅管,所述主管和辅管为具有开口并以分支形状连接到一起的直管。吹奏构件连接到分支管的分支点。分支管模拟锥形管的共振特性,该圆锥形管具有在上基部和顶点之间的预定距离和在上基部的与主管截面面积相当的预定截面面积。

Description

管乐器的管结构
技术领域
本发明涉及管乐器的管结构。
现有技术
已经在各种文献中提出和公开了模拟原声乐器的声音产生机构的各种类型的音乐合成器技术,譬如专利文献1,即日本专利No.2707913。专利文献1公开了一种音乐合成设器设备,其通过两个直管的分支结合部(branchjoint)模拟并复现了具有圆锥形表面的共振管的共振特点。
图1A-1C示出了具有圆锥形表面的共振管的共振特点的近似情况。图1A是具有圆锥形表面204的共振管202的纵向截面视图。该共振管200用中空圆锥形体制造,其具有旋转轴线X1和顶点V,该圆锥体在沿箭头D1所示方向的距离R(从顶点V开始测量)的位置处和距离(R+L)的另一位置处被截头。开口201形成在与顶点V距离为(R+L)的位置处,而另一开口202形成在与顶点V距离为R的位置处。S表示开口202的中空面积,而S2表示开口201的中空面积。在共振管200中,面积S不同于面积S2。也就是说,共振管200是在相对端处具有不同截面面积的成锥形的管。在这方面,旋转轴线X1指锥形管的旋转轴线;具有较大截面面积的开口201被称为下基部;具有较小截面面积的开口202被称为上基部;在上基部和下基部之间的长度L被称为高;而截头的长度R被称为在顶点和上基部之间的距离。
在共振管200中的空气柱203使输入到开口202的声音共振。本文中,c表示输入的声音的声音速度(sound velocity);ρ表示空气柱203的空气密度;而k表示声音的波数(wave number)。在不考虑由于在共振管200内部的空气摩擦导致的衰减且声音在开口201处全反射的情况下,沿方向D1观察的共振管200的输入声阻抗(acoustic impedance)用方程(1)表示。
Z = j · ρ · c · k · R · sin ( k · L ) S { sin ( k · L ) + k · R · cos ( k · L ) } = 1 S j · ρ · c · k · R + S j · ρ · c · tan ( k · L ) . . . ( 1 )
在用方程(2)和(3)代入对应项时,可以得到方程(4)。
Z R = j · ρ · c · k · R S . . . ( 2 )
Z L = j · ρ · c · tan ( k · L ) S . . . ( 3 )
1 Z = 1 Z R + 1 Z L . . . ( 4 )
方程(4)示出了Z是经由ZR和ZL的并联计算(parralle connection)产生的。本文中,ZR可以在kR充分小时近似为方程(5)。
Z R = j · ρ · c · k · R S ≈ j · ρ · c · tan ( k · R ) S . . . ( 5 )
在方程(5)中ZL表示在具有截面面积S的开口端处具有长度L的直管的声阻抗。当kR充分小时,ZR表示在具有截面面积S的开口端处具有长度R的另一直管的声阻抗。如上所述,共振管200的声阻抗通过两个直管构成的结合结构的声阻抗来近似。在随后的说明中,两个管可以在它们具有相似的声阻抗时彼此接近。
图1B是对共振管200进行近似的管单元210的纵向截面视图。管单元210用中空圆柱形管制造,其具有旋转轴线X2,该管在相对位置被垂直切割。管单元210具有两个开口211和216,所述两个开口彼此间隔开并定位为彼此相对。开口211和216两者具有相同的中空面积S。该相同的中空面积S在管单元210的垂直于旋转轴线X2的任何位置都是固定的。也就是说,管单元210是直管,其截面面积在长度方向上的任何位置都是不变的。在这方面,旋转轴线X2表示直管的旋转轴线,且在相对开口之间的距离为直管的长度。
特别地,管单元210具有结合结构,该结构是长度为L的直管214和长度为R的直管215构成的。直管214具有开口211,而直管215具有开口216。相同地截面面积S在直管214和215两者中都是固定的。此外,难以制造截面面积在整个长度上不变的完全直的管。特别地,在近似方程(5)的有效数位(significant digit)的可允许范围内具有非常的小截面面积变化的管可以被认为是直管。随后的说明基于每一个直管实际上没有变化的假设下进行的。
直管214在其中包含空气柱213。空气柱213具有沿着直管214的旋转轴线X2的长度L。为了方便起见,在直管内的空气柱的长度被认为等于沿着直管旋转轴线的长度。此外,空气柱在锥形管中的长度被认为等于沿着锥形管旋转轴线的长度。声音被输入到管单元210在直管214和215之间的接合部分(由箭头D2示出)。方程(6)通过将正常数H引入方程5而建立。
Z R = j · ρ · c · k · R S = j · ρ · c · H · k · R HS ≈ j · ρ · c · tan ( k · H · R ) HS . . . ( 6 )
本文中,kR被乘以H(其充分小于“1”)且被转换为kHR以便于得到tan(kHR),由此改善近似精度。当kHR充分小时,方程(6)示出了具有开口端的直管的声阻抗,该开口端具有截面面积HS和长度HR。这表示通过使用两个具有不同厚度的直管来对共振管200进行近似。图1C是用来对共振管200进行近似的管单元220的纵向截面图。管单元220具有由截面面积为S且长度为L的直管224和截面面积为HS且长度为HR的直管225构成的结合结构。具有长度L的空气柱223形成在直管224内部。声音被输入到管单元220在直管224和225之间的接合部分(由箭头D2示出)。
图2是示出了管单元阻抗曲线的图。本文中,IC210表示管单元210的阻抗曲线,且IC220表示管单元220的阻抗曲线。如图2所示,管单元210和220在阻抗曲线IC210、IC220的峰值频率处的和谐(共鸣)程度方面彼此不同。本文中,管单元220比管单元210更加偏离共鸣;因此,管单元220可以近似出圆锥形管的特性。专利文献1公开了通过使用应用到原声乐器的直管对共振管200进行近似的情况。
图3A示出了管乐器100的一个实例,其中吹嘴300被附接到具有圆锥形表面204的共振管200的输入部分。塞子构件(cork member)被附接到共振管200的输入部分。该共振管200的输入部分经由塞子构件插入到吹嘴300中。
图3B示出了具有分支结合部的管乐器的另一实例,其可以用作萨克斯管。该管乐器近似图3A中示出的管乐器100的管结构,其中共振管200从吹嘴300内部延伸出来。特别地,直管231被插入到吹嘴300中,从而开口800(其延伸穿过直管231和吹嘴300)形成在它们之间的接合部分处,其中附件801与开口800接合。附件801执行前述具有长度HR和截面面积HS的直管的功能。为了方便起见,直管231被称为主管,附件801被称为辅管;且分支管被插置在主管和辅管之间。辅管与音孔(将在后文中讨论)不同,音孔的开口端打开或关闭以产生期望的音高。相反,辅管的开口端是常开的以产生期望的音高。
由于辅管被布置在吹嘴的位置,需要穿过吹嘴形成小孔以与辅管连通。该机构导致吹嘴的位置固定,这阻止了演奏者用优选的吹嘴更换所述吹嘴。
发明内容
本发明的目的是提供一种配备有分支管的管乐器的管结构,其允许使用者可拆卸地将所需吹嘴安装到共振管。
本发明的管乐器的管结构,包括:吹奏构件,其与吹嘴连接;以及分支管,其分支成主管和辅管。吹奏构件连接到分支管的分支点。主管或辅管配备有音高调节器件,该音高调节器件能结合辅管的开口端或辅管的局部开口产生期望的音高。辅管配备有辅管改变器件,该辅管改变器件能改变在辅管内共振的空气柱的长度或振幅。由此,分支管允许吹入到吹奏构件中的空气流过主管和辅管。
优选地,音高调节装置构造为音孔、旁通管或滑管。主管和辅管构造为具有不同长度的直管。辅管改变器件包括形成在辅管侧壁上的开/闭孔,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应开/闭孔的开/闭操作而改变。此外,辅管改变器件包括附接到辅管的滑管,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应滑管的滑动操作而改变。此外,辅管改变器件包括附接到辅管的旁通管,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应从辅管的内部路径切换到旁通管的通道而改变。
本发明允许具有分支管的管乐器抑制音色的变化。
附图说明
本发明的这些和其它目的、方面和实施例将参考下列各图进行更详细地描述。
图1A是具有圆锥形表面的共振管的纵向截面视图;
图1B是具有包括由两个直管构成的结合结构的管单元的纵向截面视图,其中两个直管都具有相同的截面面积;
图1C是具有包括由两个直管构成的结合结构的管单元的纵向截面视图,其中两个直管具有不同的截面面积;
图2是示出了代表图1B和1C所示的管单元的特性的阻抗曲线的图;
图3A是将图1A所示的圆锥形共振管和吹嘴一起使用的管乐器实例的纵向截面视图;
图3B是将直管与吹嘴一起使用的管乐器另一实例的纵向截面视图;
图4是包括锥形管单元和吹嘴的管乐器的纵向截面视图;
图5是示出了根据本发明的第一实施例的管结构的外观的透视图;
图6A是管结构的纵向截面视图,其包括主管、辅管和吹奏构件;
图6B是采用图6A的管结构的管乐器的纵向截面视图,其中该管结构经由塞子构件与吹嘴组合;
图7是包括吹嘴和管单元的管乐器的纵向截面视图,其中管单元包括具有不同锥度比的圆锥形管。
图8是具有根据本发明的第二实施例的管结构的管乐器的纵向截面视图;
图9是具有根据本发明的第三实施例的管结构的管乐器的纵向截面视图;
图10是具有根据本发明的第四实施例的管结构的管乐器的纵向截面视图;
图11是根据第一改变例的管乐器的纵向截面视图;
图12是采用唇状簧片吹嘴的管乐器的纵向截面视图;
图13是根据第二改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图14是根据第三改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图15是根据第四改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图16A是根据第五改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图16B是图16A所示的管乐器的纵向截面视图,其中辅管的长度被缩短;
图17是第六改变例的包括吹嘴和根据管结构的管乐器的纵向截面视图;
图18A是根据第七改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图18B是图18A所示的管乐器的纵向截面视图,其中主管的长度被增大;
图19是根据第八改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图20A是第九改变例的包括吹嘴和根据管结构的管乐器的纵向截面视图;
图20B是示出圆形形状的纵向截面视图,在该圆形形状中主管和辅管彼此并置;
图21A是根据第十改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图,其中管结构连接到钟形物;
图21B是图21A所示的管乐器的纵向截面视图,其中管结构被连接到锥形管;
图22是根据第十一改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图;
图23是包括吹嘴、管结构和钟形物的管乐器的纵向截面视图;
图24是根据第十七改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图,其与图23所示的管乐器相当;
图25是包括吹嘴、钟形物和配备有旁通构件的管结构的管乐器的纵向截面视图;
图26是根据第十八改变例的包括吹嘴和管结构的管乐器的纵向截面视图,其与图25所示的管乐器相当;
图27A是根据第二十一改变例的包括吹嘴和管结构的纵向截面视图;
图27B是沿图27A中C-C线截取的管乐器的横截面视图;
图28A是根据第二十二改变例的包括吹嘴和管结构的纵向截面视图;
图28B沿图28A的D-D线截取的管乐器的横截面视图;
图29是显示了与其它管乐器相比的图5的第一实施例的管乐器的声学特性的图;
图30是显示了与其它管乐器相比的图11的第一改变例的管乐器的声学特性的图;
图31是显示了与其它管乐器相比的图27A和27B的第二十一改变例的管乐器的声学特性的图;
图32是显示了与其它管乐器相比的图28A和28B的第二十二改变例的管乐器的声学特性的图。
具体实施方式
将参考附图通过实例对本发明予以更详细地描述。
1.第一实施例
图4示出了包括锥形管122a的管乐器100a。管乐器100a的整体形状与图3A所示的管乐器100的整体形状相同,然而为了便于说明,锥形管120a的尺寸被稍微修改并且被分为分配了不同附图标记的两段。也就是说,附图标记S2a对应于图3A的S;总长度Ra和La与图3A中的总长度R和L相同。图4是管乐器100a的纵向截面视图,其中管乐器100a包括管单元120a和吹嘴130a。管单元120a由塑料或诸如黄铜这样的金属制成。管单元120a包括锥形管122a、124a,其中锥形管124a与锥形管122a连续地形成。本文中,锥度比TR表示沿锥形形状(或圆锥形状)的旋转轴线每单元长度的扩展距离(expanse)。锥度比TR用作表示圆锥形状的扩展程度的度量。锥形管122a、124a两者都具有相同的锥度比TR。锥形管122a具有长度La和在上基部处的截面面积Sa,其中Ra表示从锥形管122a的上基部到顶点的距离。锥形管124a在下基部具有截面面积Sa且在上基部具有截面面积S2a。锥形管124a被插入到吹嘴130a中,从而上基部及其相关部分被吹嘴130a所覆盖。
图5示出了根据本发明的第一实施例的管结构20a的外观。在图5和其相关的图中,构成部件的尺寸被以易于理解的方式修改,从而其尺寸与实际产品的尺寸不同。为了清楚起见,截面面积用网状图案表示。管结构20a由塑料或诸如黄铜这样的金属制成。管结构20a包括主管22a(即沿着轴向线性延伸的直管),辅管23a(即沿着轴向线性延伸的直管)和吹奏构件24a(即锥形管)。主管22a和辅管23a相互连接以形成分支管21a(该分支管分支成主管22a和辅管23a)。
图6A和6B示出了配备有第一实施例的管结构20a的管乐器10a,其中与图5中所示的部件相同的部件用相同的附图标记表示;因此,它们的说明将被省略。图6A是沿图5的A-A线截取的管结构20a的纵向截面视图。吹奏构件24a具有带上基部和下基部的锥形形状,其中中空结合部24a1形成在下基部处而开口24a2形成在上基部处。吹奏构件24的中空结合部24a1具有内部截面面积Sa,而开口24a2具有内部截面面积S2a,其中Sa大于S2a。
主管22a在其末端处具有开口22a1,而中空结合部22a2形成在相对端处。主管22a通过中空结合部22a2连接到吹奏构件24a。主管22a的中空结合部22a2具有内部截面面积Sa。主管22a在中空结合部22a2的侧面连接到辅管23a。辅管23a通过其下端连接到主管22a,而在上端形成开口。主管22a的内部空间与辅管23a的内部空间互连。也就是说,主管22a的中空结合部22a2被布置在分支点处,在该处分支管21a分支成主管22a和辅管23a。分支管21a连接到吹奏构件24,使得中空结合部22a2与中空结合部24a1联接。根据该结构,吹入单个吹奏构件24a的气体(例如空气)流动到主管22a和辅管23a中。
图6B是包括图6A所示的管结构20a的管乐器10a的纵向截面视图。管乐器10a包括管结构20a和吹嘴30a。吹嘴30a是管乐器10a的一部分,该部分允许演奏者在将他/她的嘴唇放到吹嘴上时将他/她的呼气吹进管结构20a。吹嘴30a由硬质胶等制造。吹嘴30a配备有由植物茎(cane)等构成的薄片状簧片(flake-shaped reed)31a。吹嘴30a相当于通常应用到诸如木管乐器这样的原声乐器的传统吹嘴。吹嘴30a将空气振动传递到管结构20a,空气振动是在演奏者用他/她的呼气来振动簧片31a时发生的。
吹奏构件24a被插入到吹嘴30a,使得开口24a2被吹嘴30a所覆盖。吹奏构件24a具有可拆卸的连接部分24a3,该连接部分允许吹嘴30a附接到吹奏构件上或从吹奏构件拆卸。塞子构件40a被附接到吹奏构件24a的外部。当吹嘴30a与吹奏构件24a接合时,塞子构件40a被吹嘴30a所覆盖。吹嘴30a在期望位置处被固定到吹奏构件24a,同时吹嘴30a的插入距离被调节以精细地调节管乐器10a产生的声音音高。吹嘴30a可以经由塞子构件40a从吹奏构件24a拆下。由于可拆卸连接部分24a3定位为与辅管23a不同,管乐器10a并不需要在吹嘴30a中形成开口,其由此不同于在图3A和3B中所示的前述吹嘴300。为此,吹奏构件24a的可拆卸连接部分24a3可以可拆卸地将在萨克斯管中使用的常规吹嘴附接到该吹奏构件上。
La表示从主管22a的开口22a1到辅管23a的中心线Da的距离。主管22a只有一个末端通过开口22a1敞开。辅管23a具有长度H×Ra,和截面面积H×Sa。也就是说,分支管21a近似成是可想象的锥形管,该锥形管具有从上基部到顶点的距离Ra和从上基部到下基部的距离La。由此,H在方程(6)中表示小于“1”的正常数。
图29示出了第一实施例的管乐器10a的声学特性。在图29A中,A表示代表图4的管乐器100a的输入阻抗曲线,其中吹嘴130a连接到圆锥形管(即管单元120a);B表示与图3B的结构近似的图4的管乐器100a的输入阻抗曲线,在图3B的结构中辅管(即附件801)在吹嘴300内分支出来,其中主管(即直管231)的截面面积S等于如图4所示的圆锥形管(即管单元120a)的上基部的截面面积S2a,且其中所有音孔(未示出)被封闭;而C表示图6B的第一实施例的管乐器10a的输入阻抗曲线,其中分支管21a近似吹奏构件24a且是向前的,且其中所有音孔(即音孔25a)被封闭。图29示出了,与分支管在吹嘴内分支出来的常规分支式管乐器的输入阻抗曲线B相比,第一实施例的输入阻抗曲线C更加接近图4的管乐器100a的输入阻抗曲线A,特别是在低频输入阻抗的峰值方面。这表明本实施例具有良好的声学特性。
如上所述,分支管21a近似锥形管122a;因此,管乐器10a的音色近似管乐器100a的音色。为了清楚起见,两个管乐器在它们能够产生相似的音色时彼此近似。在这一点上,分支管21a不必限于近似锥形管122a的前述形状。
返回参考图6B,主管22a具有七个音孔25a(即,25a1,25a2,25a3,25a4,25a5,25a6和25a7),它们形成在侧壁上并从开口22a1开始排列。演奏者可以用他/她手指优选地打开或者封闭音孔25a。在主管22a中共鸣(?)的空气柱的长度响应于被打开或关闭的音孔25a的每种组合而改变,由此产生期望的音高。这些音孔25a可以一起用作安装在管乐器的管结构中的音高调节器件。当演奏者演奏管乐器10a同时打开或封闭音孔25a时,在分支管21a中振动的声音的波长改变,从而管乐器10a的声音的音高改变。
管乐器10a被设计为响应于被打开/封闭的音孔25a的组合而产生预设音高的声音。例如,当演奏者在封闭音孔25a4-25a7而打开音孔25a1-25a3的情况下吹奏管乐器10a时,管乐器10a产生F音。该状态被表示为在音孔打开到25a3的情况下吹奏管乐器10a,由此音孔25a3的预设音高被设定到F。也就是说,D,E,F,G,A,B和C音分别被预设到音孔25a1,25a2,25a3,25a4,25a5,25a6和25a7。音孔25a被以预定尺寸形成在预定位置处,以在辅管23a的上端敞开的情况下产生相应的预设音高。这些预设音高是示意性的,而非限定性的;因此,其它音高可以被设定到音孔25a;替代地,也可将当前音高选定成被打开或封闭的音孔25a的其他组合。形成在主管22a中的音孔25a的数量、它们的配置、尺寸可以根据管乐器的声音和音域来确定。
2.第二实施例
图7a是包括具有不同锥度比的锥形管的管乐器100b的纵向截面视图。管乐器100b构造为包括管单元120b和吹嘴130b。管单元120b由塑料或诸如黄铜这样的金属组成。管单元120B包括互连的锥形管122b和124b。锥形管122b具有锥形形状,其长度为Lb并具有上基部和下基部,其中Sb表示在上基部处的截面面积,而Rb表示从上基部到顶点的距离。锥形管124b具有锥形形状,其长度为L2b并具有上基部和下基部,其中Sb表示在下基部处的截面面积,而R2b表示从上基部到顶点的距离。锥形管124b部分地插入到吹嘴130b中,使得上基部及其相关部分被吹嘴130b所覆盖。
锥形管122b和124b彼此在锥形形状(或圆锥形状)的扩展程度方面彼此不同。具体而言,锥形管122b的锥度比小于锥形管124b的锥度比。锥形管124b的锥度比通过将其上基部的直径除以距离R2b(从上基部到顶点)来计算。锥形管122b的锥度比通过将其上基部的直径除以距离Rb(从上基部到顶点)来计算。
图8示出了根据本发明的第二实施例的管乐器10b的管结构20b,其中与图6B所示的管乐器10a的部件相同的那些部件被配以相应的附图标记,其后缀为“b”而不是“a”。后文的说明仅涉及管乐器10a和10b之间的不同点,而省略它们之间的相似处。图8是管乐器10b的纵向截面视图,其包括管结构20b(即,锥形管和直管的结合结构)和吹嘴30b(对应于吹嘴30a)。管结构20b包括分支管21b(对应于分支管21a)和吹奏构件24b。分支管21b包括主管22b和辅管23b。
吹奏构件24b具有带上基部和下基部的锥形形状,其中中空结合部24b1形成在下基部处,而开口24b2形成在上基部处。中空结合部24b1具有截面面积Sb,而开口24b2具有截面面积S2b。截面面积Sb大于截面面积S2b;因此,中空结合部24b1的半径大于开口24b2的半径。吹奏构件24b通过具有较大截面面积Sb的中空结合部24b1连接到分支管21b。吹嘴30b附接到吹奏构件24b以覆盖具有较小截面面积S2b的开口24b2。塞子构件40b被插入到在吹奏构件24b和吹嘴30b之间的间隙中。吹嘴30b可以被附接到吹奏构件24b或从其拆卸。吹奏构件24b具有可拆卸的连接部分24b3,其中吹嘴30b可拆卸地附接到该可拆卸的连接部分24b3。该构造允许吹入单个吹奏构件24b的空气流过主管22b和辅管23b。
管乐器10b包括“锥形”吹奏构件24b,其为演奏者提供一种吹奏感觉,类似于具有锥形吹奏构件的声学管乐器,而非其他具有“直”吹奏构件的管乐器的吹奏感觉。通过调节吹奏构件24b的长度,可以调节演奏者在将他/她的呼气吹入到管结构20b中时可感觉到的阻力感。如下所述,可以使用具有不同锥度比的锥形管对管乐器10b改型。
在图8中,Lb表示从主管22b的开口22b1到辅管23b的中心线Db的长度。主管22b只有一个末端通过开口22b1敞开,其中辅管23b具有长度H×Rb和截面面积H×Sb。在这种情况下,分支管21b可近似成可想象的锥形管,其具有从上基部到顶点的距离Rb、在上基部处的截面面积Sb和从上基部到下基部的距离Lb。此处,H在方程(6)中表示正常数。吹奏构件24b具有与锥形管124b相同的形状。具有该构造的管乐器10b可以复现具有带不同锥度比的锥形管的管乐器100b的声音。在这方面,分支管21b不必被限制为锥形管122b的近似形状。
3.第三实施例
图9示出了根据本发明的第三实施例的管乐器10c的管结构20c。图9是管乐器10c的纵向截面视图,其中与管乐器10a的部件相同的部件将被标以相同的附图标记;因此,它们的说明将被省略。管乐器10c与管乐器10a在一些部件、尺寸和量方面有所不同;因此,随后的说明将仅针对它们之间的差异而进行,而通过使用相同的附图标记并加“c”为后缀而非“a”来省略它们之间相同的部件。八度音孔(octave hole)26c形成在管乐器10c中的主管22c的中空结合部22c2附近。当演奏者演奏管乐器10c并封闭八度音孔26c时,在管结构20c内部产生波长完全符合音孔25a的预设音高的驻波。当演奏者演奏管乐器10c并打开八度音孔26c时,驻波受到影响并转换为具有一半波长的其它驻波,产生具有比音孔25a的预设音高高出一个八度的音高的声音。
4.第四实施例
图10示出了根据本发明的第四实施例的管乐器的管结构20d。图10是管乐器10d的纵向截面视图,其中与管乐器10a的部件相同的部件将被标以相同的附图标记;因此,它们的说明将被省略。管乐器10d与管乐器10a在形状、尺寸和量方面有所不同;因此,随后的说明将仅针对它们之间的差异而进行,而通过使用相同的附图标记并加“d”为后缀而非“a”来省略它们之间相同的部件。管结构20d构造为包括主管22a和吹奏构件24a以及辅管23d。八度音孔26d形成在主管22a的中空结合部22a2附近。辅管23d是直管,其中它的下端连接到主管22a,而上端敞开,从而主管22a的内部空间互联到辅管23d的内部空间。演奏者操作时打开或封闭的开/闭孔27d形成在辅管23d的侧壁上。开/闭孔27d被定位在连接到主管22a的辅管23d的下端上方的高度Ld处。此处,Lt表示从辅管23d的中心线Dd到每一个音孔25a的间隔距离(即,音孔距离)。例如,Lt7表示音孔25a7距中心线Dd的音孔距离。音孔距离Lt表示在主管22a内部共振的空气柱的长度。
当演奏者演奏管乐器10d并打开音孔(一个或多个)25a时,管结构20d处于在偶数模态共振下的强烈状态或微弱状态。例如,音孔25a1到25a5使得管结构20d经受在偶数模态共振下的强烈状态。在八度音孔26d的打开状态下,可以容易地产生比音孔25a1-25a5的预设音高出一个八度的声音。相反,音孔25a6和25a7使得管结构20d经受在偶数模态共振下的微弱状态,因为其音孔距离Lt比辅管23d的长度更短。此外,二阶模态(second mode)的共振频率高于一阶模态(first mode)的共振频率的两倍,该二阶模态的共振频率与比一阶模态的共振频率高一个八度的音域相应。为此,当演奏者演奏管乐器10d并在八度音孔26d处于打开状态下将音孔打开至音孔25a6或25a7,难以产生比预设音高高一个八度的声音。此外,在该状态下的声音的音高出乎意料地增大,从而导致与另一音域中的声音相比不同的音色。
为了产生比音孔25a6或25a7的预设音高高一个八度的声音,演奏者必须在八度音孔26d和开/闭孔27d的打开状态下演奏管乐器10d。与在开/闭孔27d处于关闭状态下的管乐器10d的表现相比,可以在开/闭孔27d处于打开状态下减小在辅管23d中共振的空气柱的长度。由此,可以响应于开/闭孔27d的开/闭状态而改变在辅管23d中共振的空气柱的长度。在这方面,开/闭孔27d可以用作辅管改变器件。此时,辅管23d用作具有固定长度Ld的辅管,其可以比音孔距离Lt更长,由此加强在管结构20d中的偶数模态共振。由此,管乐器10d可以容易地在整个音域中产生比音孔25a的所有预设音高高一个八度的声音;因此,它可以产生具有更好的音高和音色的声音。
当演奏者在八度音孔26d关闭状态下演奏管乐器10d时,管乐器10d产生具有音孔25a的预设音高的声音。在该状态下,音色响应于开/闭孔27d的开/闭状态而改变。该构造允许演奏者在管乐器10d的演奏期间通过操作辅管23d的开/闭孔27d而改变音高和/或音色。管乐器10d配备有指示器件,其能指示高于预设音高一个八度的声音的产生。此外,管乐器10d可以进一步配备有开/闭机构,该开/闭机构响应于指示器件的内容和音孔25a的开/闭状态而打开/封闭八度音孔26d和开/闭孔27d中之一或二者。在这方面,可以在管乐器10d中形成多个开/闭孔27d,由此演奏者可以通过响应于音孔25a的开/闭状态而打开/封闭开/闭孔27d,从而调节在辅管23d中共振的空气柱的长度。替代地,可以通过打开开/闭孔27d(这些开/闭孔27d沿着辅管23d排列)中的至少一个同时封闭辅管23d的末端而获得相同的效果。优选的是,局部开口可以形成在辅管23d中或将末端敞开。
5.改变例
本发明不必局限于前述实施例,其可以以各种方式进一步修改。
(1)第一改变例
第一,第三和第四实施例被设计为使用“锥形”吹奏构件24a,然而它们可以被修改为使用“直”吹奏构件。在这种情况下,主管、辅管和吹奏构件全部构造为直管。使用直管的管乐器被设计为近似如图4所示的包括锥形管122a、124a的管乐器100a的特性。
图11是根据第一改变例的管乐器10e的纵向截面视图,其中与管乐器10a的部件相同的部件将被标以相同的附图标记,缀以“e”而非“a”;因此,它们的说明将被省略。随后的说明将仅涉及管乐器10a和10e之间的差异,同时忽略它们之间的相似之处。管乐器10e包括管结构20e和吹嘴30e,其中管结构20e包括主管22a、辅管23a和吹奏构件24e,它们全部都是直管。管结构20e由诸如黄铜这样的金属材料制成。管结构20e包括“直”吹奏构件24e,该吹奏构件外表面覆盖有塞子构件40e。吹奏构件24e经由塞子构件40e插入到吹嘴30e中。吹奏构件24e在吹嘴30e一侧具有开口24e2。吹嘴30e可拆卸地附接到吹奏构件24e,在该吹奏构件24e的外表面上附有塞子构件40e。吹嘴30e附接到吹奏构件24e的可拆卸连接部分24e3或从该连接部分拆除。在这方面,吹嘴30e可以被固定到管结构20e。
具有截面面积Sa的中空结合部24e1形成为与吹奏构件24e的开口24e2相对。吹奏构件24e被连接到分支管21a,使得中空结合部24e1与主管22的中空结合部22a2联接。根据该构造,管乐器10e近似为这样一假想的管乐器,其中吹奏构件24e连接到如图4所示的锥形管122a。由于吹奏构件,管乐器可以采用任意类型的管,譬如锥形管和直管。在这方面,吹奏构件可以被修改为使得其某些部分用作锥形管而其他部分用作直管。
图30示出了第一改变例的管乐器10e的声学特性。在图30中,D表示图6B所示的第一实施例的管乐器10a的输入阻抗曲线,其中,分支管21a近似吹奏构件24a且是向前的,且其中所有音孔25a被封闭;而E表示图11所示的第一改变例的管乐器10e的输入阻抗曲线,其中吹奏构件24a被直管(即吹奏构件24e)代替,且所有音孔被封闭。
通过在输入阻抗曲线D和E之间的比较,尽管第一改变例的管乐器10e具有包括直的吹奏构件24e的简单构造,但是该管乐器10e具有与管乐器10a相同的输入阻抗曲线;因此,管乐器10e具有与管乐器10a一样良好的声学特性。也就是说,因为包括可拆卸连接部分24e3的吹奏构件24e的直的形状,第一改变例可以在简化制造工艺的同时满足较佳的声学特性。
(2)第二改变例
前述实施例在管乐器中采用单簧片吹嘴(single-reed mouthpiece)(即使用单个薄片状簧片(flake shaped reed)的吹嘴);然而,本发明可应用于采用双簧片吹嘴或唇状簧片(lip-reed)吹嘴的管乐器。
图12示出了采用唇状簧片吹嘴的管乐器。图12是管乐器100f的纵向截面视图,其包括管单元120f、吹嘴130f和吹嘴附件132f。该吹嘴附件132f附接到管单元120f。管单元120f、吹嘴130f和吹嘴附件132f都由诸如黄铜这样的金属组成。管单元120f包括锥形管122f和124f,它们彼此连续地连接。锥形管122f和124f都是管单元120f的一部分。锥形管122f具有锥形形状,其长度为Lf并具有上基部和下基部,其中Sf表示上基部的截面面积,而Rf表示从上基部到顶点的距离。锥形部分124f具有锥形形状,其长度为L2f并具有上基部和下基部,其中S2f表示上基部的截面面积,Sf表示下基部的截面面积,而R2f表示从上基部到顶点的距离。在该示意图中,锥形管122f的锥度比大于锥形管124f的锥度比。
图13示出了管乐器10f,其包括根据第二改变例的管结构20f,其中与管乐器100f的部件相同的部件将被标以来自图12所示的三位数附图标记但去除了百位数而获得的两位数附图标记;因此,它们的说明将被省略。图13是管乐器10f的纵向截面视图,管乐器10f包括管结构20f(包括直管和锥形管)和吹嘴30f。管单元20f由诸如黄铜这样的金属材料组成。管单元20f包括锥形吹奏构件24f,其包括中空结合部24f1(布置在下基部处)和开口24f2(布置在上基部处),其中Sf表示中空结合部24f1的截面面积,而S2f表示开口24f2的截面面积(其中Sf>S2f)。
吹奏构件24f在开口24f2处具有可拆卸连接部分24f3,允许吹嘴30f可拆卸地附接到该可拆卸连接部分。吹嘴附件32f附接到吹奏构件24f的可拆卸连接部分24f3。吹嘴30f与吹嘴附件32f接合并由此固定在位。吹嘴30f是管乐器的与演奏者的嘴唇接触的部件,并且演奏者的呼气被吹入该部件。吹嘴30f由黄铜或类似材料组成。演奏者振动他/她的位于在吹嘴30f上的嘴唇,以便于使得被用作管乐器10f的声音来源的空气振动。吹嘴30f将空气振动输入到吹奏构件24f中。由于吹奏构件24f的可拆卸连接部分24f3的定位不同于辅管23f,所以管乐器10f并不需要在吹嘴30f中形成开口,其由此不同于图3A和3B中所示的吹嘴300。也就是说,可以将在喇叭中采用的常规吹嘴可拆卸地附接到吹奏构件24f的可拆卸连接部分24f3。
管结构20f包括分支管21f,该分支管包括主管22f和辅管23f,这两者均为直管。主管22f在其一端具有开口22f1,而在另一端具有中空结合部22f2。主管22f通过中空结合部22f2的侧部连接到辅管23f。辅管23f的下端连接到主管22f,而上端敞开。主管22f的内部空间互联到辅管23f的内部空间。也就是说,中空结合部22f2布置在分支管21f分支为主管22f和辅管23f的分支点处。分支管21f被连接到吹奏构件24f,使得中空结合部22f2与中空结合部22f1联接。此处,Lf表示从主管22f的开口到辅管23f的中心线Df的距离。为了对具有从上基部到顶点的距离Rf和在上基部处的截面面积Sf的锥形管122f(参见图12)作出近似,分支管21f的辅管23f被设计为具有H×Rf的长度和H×Sf的截面面积,其中H表示方程(6)中的正常数。
根据该构造,管乐器10f可以产生具有与管乐器100f相近的音色的良好声音,该管乐器100f具有唇状簧片吹嘴和连续地连接具有两种不同锥度比的圆锥形状的共振管。第二改变例被设计为使用锥形的吹奏构件24f,其可以被直的吹奏构件所替代。第二改变例的分支管21f包括主管22f和辅管23f,其中一个或两者可以被构造为锥形管。
(3)第三改变例
在图9的第三实施例中的管乐器10c中,八度音孔26c被形成在主管22c中;但这并不是限制性的。八度音孔26c可以形成在其他位置。当音孔距离Lt7小于辅管23a的长度时,例如,二阶模态驻波的节点没入到辅管23a内部。在这种情况下,在布置于中空结合部22c2附近的八度音孔26c的打开状态下,不能产生比音孔25a7的预设音高高一个八度的声音。为了解决这个不足,可以在辅管23a中形成八度音孔。替代地,可以在主管22c和辅管23a两者中都形成八度音孔。
图14示出了具有根据第三改变例的管结构20g的管乐器10g。图14是管乐器10g的纵向截面视图,其包括主管22a、吹奏构件24a和吹嘴30a,其中与图9所示的管乐器10c的部件相同的部件被赋予相同的附图标记。在管乐器10g中,八度音孔26g形成在与主管22a连接的吹奏构件24a的侧壁上。此外,第二八度音孔26g2形成在辅管23g的侧壁上(该辅管23g代替图9所示的辅管23a)。当演奏者在八度音孔26g和26g2的封闭状态下演奏管乐器10g时,波长与音孔25a的预设音高相当的驻波产生在管结构20g的内部。当演奏者在八度音孔26g被打开而第二八度音孔26g2被封闭时演奏管乐器10时,管乐器10g产生比音孔25a1-25a7的预设音高高一个八度的声音。相反,当演奏者在八度音孔26g被封闭而第二八度音孔26g2被打开时演奏管乐器10g时,管乐器10g产生比25a7的预设音高高一个八度的声音。根据该结构,即使当音孔距离短于辅管23g的长度时,管乐器10g也可以在八度音孔26g和26g2被正确操作的情况下产生比预设音高高一个八度的声音。
(4)第四改变例
在第三实施例的管乐器10c中八度音孔26c形成在主管22c中,而在第三改变例的管乐器10g中八度音孔26g和26g2形成在主管22a和辅管23g中。八度音孔可以形成在管结构20c/20g的其他位置。当音孔距离Lt7短于吹奏构件24a的长度时,例如,二阶模态驻波的节点产生于吹奏构件24a的内部。在这种情况下,在布置于主管22c的中空结合部22c2附近的八度音孔26c打开的状态下,管乐器10c不能产生音孔25a7的预设音高C。为了解决该问题,可以在吹奏构件24a中形成八度音孔。替代地,八度音孔可以形成在主管22c和吹奏构件24a中;或八度音孔可以形成在主管22c、辅管23a和吹奏构件24a中。
图15示出了具有根据的第四改变例的管结构20h的管乐器10h。图15是管乐器10h的纵向截面视图,其包括管结构20h(包括锥形管和直管)和吹嘴30h。管结构20h由诸如黄铜这样的金属组成。管结构20h包括吹奏构件24h,吹奏构件为锥形管。吹奏构件24h具有在下基部处的中空结合部24h1和在上基部处的开口24h2,其中Sh表示中空结合部24h1的截面面积,而S2h表示开口24h2的截面面积(其中Sh>S2h)。中空结合部24h1的半径大于开口24h2的半径。吹嘴30h在具有小半径的开口24h2处附接到吹奏构件24h。
塞子构件40h被插入到吹奏构件24h和吹嘴30h之间的间隙中。吹嘴30h和塞子构件40h被可拆卸地附接到吹奏构件24h。吹奏构件24h具有可拆卸连接部分24h3,该连接部分允许吹嘴30h附接到其上。这方面,吹嘴30h可以固定到管结构20h。吹奏构件24h的下基部的截面面积Sh(其与主管22h的横截面相当)大于图6A中所示的管乐器10a采用的吹奏构件24a的下基部的截面面积Sa。通过在图6A的管乐器10a和图15的管乐器10h之间的比较,吹奏构件24h大于吹奏构件24a;吹嘴30h大于吹嘴30a;而在吹奏构件24的中空结合部24h1和开口24h2之间的距离大于在吹奏构件24a的中空结合部24a1和开口24a2之间的距离。也就是说,在吹嘴30h的末端(其远离吹奏构件24h)和吹奏构件24h的中空结合部24h1之间的距离大于在吹嘴30a的末端和中空结合部24a1之间的距离。八度音孔26h形成在吹奏构件24h中并在中空结合部24h1附近而不是在可拆卸连接部分24h3附近。
管结构20h具有分支管21h,其分支为主管22h和辅管23h,这两者均为直管。主管22h在其一端具有开口22h1,而在另一端形成中空结合部22h2。主管22h通过中空结合部22h2的侧部连接到辅管23h。辅管23h的下端连接到主管22h,而上端敞开。主管22h的内部空间互联到辅管23h的内部空间。也就是说,主管22h的中空结合部22h2布置在分支管21h分支为主管22h和辅管23h的分支点处。主管22h被连接到吹奏构件24,使得中空结合部22h2与中空结合部22h1联接。此处,Lh表示从主管22h的开口22h1到辅管23h的中心线Dh的距离。为了近似出具有从上基部到顶点的距离Rh和在上基部处的截面面积Sh的假想锥形管,分支管21h的辅管23h形成具有H×Rh的长度和H×Sh的截面面积,其中H表示方程(6)中的正常数。
根据该构造,当演奏者在形成于吹奏构件24h的侧壁上的八度音孔26h的打开状态下演奏管乐器10h时,管乐器10h可以产生比音孔25h(例如音孔25h1到25h7)的预设音高高一个八度的声音。如上所述,八度音孔需要被布置在与在管乐器中的主管、辅管或吹奏构件中共振的空气柱长度相当的位置处。此外,当共振的空气柱的长度(其响应于音孔25h(或音高调节器件)而改变)短于预定长度时,八度音孔需要被布置在辅管23h或吹奏构件24h中。可以布置多个八度音孔,其开/闭状态由指示器件指示。在这种情况下,管乐器10h进一步配备有用于响应于指示器件的内容和音孔25h的开/闭状态而打开/封闭八度音孔的开/闭机构。
(5)第五改变例
图10所示的第四实施例的管乐器10d允许演奏者通过操作开/闭孔27d在演奏进行过程中改变音高和音色。替代地,可以通过改变辅管23d的长度来改变管乐器10d的音高和音色。
图16A和16B示出了具有根据第五改变例的管结构20i的管乐器10i,其中与管乐器10a相同的部件被赋予相同的附图标记;因此,它们的描述将被省略。在管结构20i中,八度音孔26i形成在主管22a的中空结合部22a2附近。辅管23i具有固定到主管22a的固定部分23i1。辅管23i的固定部分23i1包括由黄铜或类似物组成的直管。辅管23i包括滑管23i2,其为由黄铜或类似材料组成的直管。滑管23i2被插入到固定部分23i1中,使得其可以在预定范围内垂直移动。在图16A中,滑管23i2布置在上部位置处,该上部位置是指辅管23i的长度为H×Ra之处。在图16B中,滑管23i2向下移动到下部位置中,该下部位置是指辅管23i的长度Li之处。滑管23i2的垂直运动改变在辅管23i中共振的空气柱的长度。根据第五改变例的固定部分23i1和滑管23i2可用作辅管改变器件。
在图16A的状态中,演奏者在八度音孔26i打开时演奏管乐器10i。在音孔25a6或25a7的预设音高的音域中,在管结构20i中偶数模态的共振被削弱,从而二阶模态共振频率显著大于一阶模态共振频率的两倍,其相当于比一阶模态共振频率高一个八度的音域。在图16B的状态下,演奏者按下滑管23i2,从而在辅管23i中共振的空气柱的长度与图16A所示的相比被缩短。在该状态下,音孔距离Lt变得比辅管23i的长度Li足够长,从而加强在管结构20i中的偶数模态共振。这使得可以产生比音孔25a的预设音高的所有音域高一个八度的声音;因此,管乐器10i可以产生具有良好音高和音色的声音。根据该构造,管乐器10i允许演奏者在演奏进行过程中通过操作辅管23i的滑管23i2来调节音高和音色。
管乐器10i的辅管23i可以进一步配备有旁通构件(或旁通管),其将在第六改变例中被描述。旁通构件可以进行切换以是否让辅管23i的内部路径通过旁通管。也就是说,旁通构件改变空气流动的通过情况,从而改变在辅管23i中共振的空气柱的长度。这防止在主管22a中共振的空气柱的长度比在辅管23i中共振的空气柱的长度短。由此,管乐器10i可以产生比音孔25a的预设音高的所有音域高一个八度的声音;因此,管乐器10i可以产生良好的音高和音色的声音。
替代地,第五改变例的管乐器10i可以被修改为改变辅管23i的内部直径,由此改变在辅管23i中共振的空气柱的幅度。作为改变内部直径的器件,可以使用内管,该内管接合在辅管23i的内部以便于减小内部直径,由此调节管乐器10i的音色。
(6)第六改变例
前述实施例被设计为通过使用音孔改变音高,然而可以使用旁通构件来改变音高。例如,可以使用在喇叭中常规使用的旁通构件。
图17是根据第六改变例的管乐器10j的俯视图,其中与管乐器10a的部件相同的部件被赋予相应的附图标记并缀以“j”而非“a”。管乐器10j在尺寸和量方面与管乐器10a不同;因此下文描述将仅涉及管乐器10a和10j之间的差异而忽略它们之间的相似之处。管乐器10j包括管结构20j(包括直管)和吹嘴30a。管结构20j包括主管22j、辅管23j(相当于辅管23a)和吹奏构件24j(相当于吹奏构件24a),它们全部由直管构成。管乐器10j的主管22j比管乐器10a的主管22a更长,而主管22j的截面面积小于主管22a的截面面积。也就是说,管乐器10j近似锥形管乐器(具有纤细的上基部)而不近似管乐器10a。
主管22j配备有七个旁通构件28j(即28j1到28j7)。旁通构件28j包括旁通管,所述旁通管具有比对应于主管22j的内部空间的主管路径更长的旁通路径。此外,旁通构件28j包括旁通键(其允许演奏者执行旁通操作)和阀(例如,旋转阀,其通过旁通操作而被互锁,以切换路径)。一旦旁通键被操作,则旁通阀运动(或旋转)以将通道切换到导向至主管路径的旁通路径。在旁通构件28j被操作的情况下,管乐器10j改变在主管22j中共振的空气柱的长度,由此产生具有期望音高的声音。根据第六改变例的旁通构件28j可以用作音高调节器件。当演奏者操作旁通构件28j从而在演奏进行过程中切换主管路径和旁通路径时,管乐器10j改变在分支管21j中共振的声音的波长,从而改变音高。旁通器件28j被设定为与预先确定的预设音高相关。管乐器10j的主管22j进一步配备有颤音键(trill key)TC,即全音程颤音键TC1和半音程颤音键TC2。当演奏者在操作任一个旁通构件28j时操作颤音键TC,管乐器10j将声音改变整个音程或半个音程。
为了确保与常规木管乐器的手指按动操作的一致,管乐器10j被修改为使得在没有旁通构件28j被操作时主管22j的内部空间可以经过旁通路径。在该状态下,当演奏者操作旁通构件28j时,主管22j的被“旁通”的内部空间被缩短,以便于减小空气柱的长度,由此增加音高。替代地,管乐器10j被修改为使得旁通构件28j被安装在辅管23j中以便于在演奏进行过程中改变在辅管23j中共振的空气柱的长度。这方面,旁通构件28j可以用作辅管改变器件。
在采用旁通构件28j来控制音高的管乐器10j的演奏期间,没有音孔需要被打开。由此,可以通过对开口22j1和23j1施加消音来实现静默演奏或无声演奏。当然,前述实施例和改变例可以采用消音。图17的管乐器10j采用使用旋转阀的路径切换,所述旋转阀通常在法兰西号或类似物中使用。替代使用旋转阀的这些路径切换,可以采用使用活塞阀的其他路径切换,所述活塞阀通常用在喇叭等中。
(7)第七改变例
前述实施例被设计以通过使用主管的音孔改变音高。替代地,可以通过使用沿着主管滑动的直管来改变音高。例如,可以使用通常在长号或类似物上使用的滑管。
图18A和18B显示了具有根据第七改变例的管结构20k的管乐器10k,其中与管乐器10a中的部件相同的部件被赋予带后缀“k”而非“a”的附图标记;因此,它们的说明将被省略。管乐器10k的管结构20k包括吹奏构件24a和分支管21k,该分支管21k包括辅管23a和主管22k。主管22k具有固定部分22k3,该固定部分连接到辅管23a和吹奏构件24a。主管22k的固定部分22k3包括由黄铜或类似物组成的直管。主管22k配备有滑管22k4,该滑管构造为包括由黄铜或类似物组成的直管。滑管22k4被插入到主管22k的固定部分22k3并且可在一定长度范围内移动。滑管22k4具有开口22k1,该开口定位为与固定部分22k3相对。在管结构20k中,八度音孔26k形成在主管22k的中空结合部22k2附近。
在图18A的状态下,滑管22k4被布置在表示主管22k的长度La的位置处。在图18B的状态下,滑管22k4水平移动到表示主管22k的长度Lk的位置处。根据该构造,附接到固定部分22k3的滑管22k4改变主管22k的总长度,从而改变在主管22k中共振的空气柱的长度,由此产生期望的音高。当演奏者在表演进行过程中操作滑管22k4以便改变主管22k的长度时,管乐器10k改变在分支管21k中共振的声音的波长,从而改变音高。根据第七改变例的主管22k的滑管22k4和固定部分22k3可以用作音高调节器件。与诸如萨克斯管(其可以以离散的方式改变音高)这样的传统管乐器相比,第七改变例的管乐器10k可以像长号那样工作以处理滑音技术,用于连续地和平滑地改变音高。
(8)第八改变例
前述实施例使用具有线性轴向方向的线性管(例如直管);但是可以使用弧形管/弯管,其沿着轴向方向部分地弯曲。例如,可以使用单个弧形管/弯管作为主管、辅管或吹奏构件。替代地,可以使用多个弧形管/弯管作为主管、辅管和吹奏构件。
图19示出了具有根据第八改变例的管结构20m的管乐器10m,其中与管乐器10a中的部件相同的部件被赋予带后缀“m”而非“a”的附图标记;因此,它们的说明将被省略。管结构20m包括主管22m和辅管23m以及吹奏构件24a。分支管21m包括主管22m和辅管23m,两者均为弧形管/弯管。开口22ml形成在主管22m的一端,而中空结合部22m2形成在另一端。主管22m通过中空结合部22m2连接到吹奏构件24a,其中Sa表示中空结合部22m2的截面面积,其与主管22m的截面面积相当。主管22m通过中空结合部22m2的侧部连接到辅管23m。此处,La表示在开口22ml的截面面积的中心和中空结合部22m2的截面面积的中心之间连接的中心线22Lm(其被部分地折曲或弯曲)的长度。
开口23ml形成在辅管23m的上端处(其被弯折并朝水平方向),而中空结合部23m2被形成在辅管23m的下端处。辅管23m通过中空结合部23m2连接到主管22m。主管22m的内部空间与辅管23m的内部空间互连。也就是说,中空结合部22m2布置在分支点处,在该分支点处分支管21m被分支为主管22m和辅管23m。此处,H×Ra表示辅管23m的在开口23ml截面面积中心和中空结合部23m2的截面面积中心之间连接的中心线23Lm的长度(其被部分地弯曲);而H×Sa表示辅管23m的开口23ml的截面面积。分支管21m连接到吹奏构件24a,使得中空结合部22m2与中空结合部24a1联接。根据该构造,管乐器10m以紧凑尺寸设计,但是能复现如图4所示的管乐器100a的音高和音色。
(9)第九改变例
前述实施例和改变例被设计为使得辅管被连接到主管的侧壁,但是可以并置主管的开口(布置在吹嘴附近)和辅管的开口。在该情况下,主管和辅管并不必须形成为圆柱形。
如图3B所示的前述管乐器(其中辅管在吹嘴内部被分支出来)该管乐器被设计为近似图3A所示的原始管乐器200,使得吹奏输入部分的截面面积S(即圆锥形管204的上基部面积)近似等于主管(即直管231)的截面面积S;因此,主管的截面面积S与辅管(即附件801)的截面面积HS之和大于吹奏输入部分的截面面积S,从而图3B的近似管乐器的吹奏阻力小于图3A的原始管乐器的吹奏阻力。这样小的吹奏阻力可能干扰演奏者的用于持续他/她的呼气以延长声音的长的号角式(long-horn)操作,其中演奏者可能会感觉难以连续地吹出他/她的呼气。第九改变例被设计为能解决这个问题。
图20A和20B示出了具有根据第九改变例的管结构20n的管乐器10n。图20A是管乐器10n的纵向截面视图。管乐器10n包括吹嘴30n和管结构20n(包括两个连接到一起的圆柱形管)。管结构20n由如黄铜这样的金属制成。管结构20n包括主管22n和辅管23n。主管22n是圆柱形管,具有长度L和截面面积Sn,而辅管23n是具有长度H×R和截面面积H×Sn的圆柱形管。开口22n1和22n2形成在主管22n沿长度方向的相对端处。开口23n1和23n2形成在辅管23n沿长度方向的相对端处。开口22n2和23n2并置在同一垂直平面中,从而它们共同朝向吹嘴30n。主管22n和辅管23n经由塞子构件40n共同插入吹嘴30n。
图20B是沿着图20A的B-B线截取的横截面视图。如图20B所示,主管22n和辅管23n的截面面积用作的圆形形状的组成部分,从而这些截面面积的总和近似等于具有截面面积S的圆形。根据该构造,管乐器10n近似具有在上基部处的截面面积S和从上基部到顶点距离R的假想锥形管。由于主管22n的截面面积Sn和辅管23n的截面面积H×Sn之和约等于图3A所示的原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S(即圆锥形管204的上基部面积),第九改变例的管乐器10n能够在前述实施例的效果之外展示与声学乐器相媲美的吹奏感觉。
管乐器10n形状并不笨拙,而又具有充分的能力,因为主管22n和辅管23n并置在一起。为了通过并置主管22n和辅管23n形成无缝圆形形状,可以利用诸如软木和橡胶这样的填充材料填充可能形成在它们之间的缝隙,由此防止演奏者的呼气从缝隙漏出。
管乐器10n被设计为使得主管22n的截面面积Sn和辅管23n的截面面积H×Sn之和大致等于图3A的原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S(即圆锥形管204的上基部面积);但是这并不是限制性的。为了调节吹奏感觉,可以将截面面积Sn和H×Sn之和减小到比图3A的原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S更小的值。
(10)第十改变例
在前述实施例中,开口形成在管乐器的主管的一端,但是可以替代开口在主管的一端附接具有特定锥度比的管构件,譬如钟形物或锥形管。例如,在管乐器10a中,可以额外地附接钟形物到主管22a的与吹奏构件24a相对的末端。在这种情况下,音量通过钟形物的操作而增加。代替钟形物,可以将锥形管(其尖端(tip end)尺寸减小)附接到主管22a的末端。根据主管连接到管构件的该构造,可以改变从分支管21a输出的音量。
图21A和21B示出了根据第十改变例采用管构件的管乐器,其中与管乐器10a的部件相同的那些部件被赋予相同的附图标记;因此,它们的描述将被省略。图21A是采用钟形物50p的管乐器10p的纵向截面视图。特别地,管乐器10p包括管结构20a、吹嘴30a、塞子构件40a和钟形物50p。钟形物50p是锥形管构件,由塑料或诸如黄铜这样的金属材料组成,其锥度比连续地变化。钟形物50p连接到管结构20a,使得钟形物较小的开口区域与主管22a的开口22a1联接。根据该结构,在管结构20a中共振的声音被放大并传送到外部空间。
图21B是采用锥形管50q的管乐器10q的纵向截面视图。具体地,管乐器10q包括管结构20a、吹嘴30a、塞子构件40a和锥形管50q。锥形管50q是锥形管构件,由塑料或诸如黄铜这样的金属材料制成,其锥度比连续地变化。锥形管50q连接到管结构20a,使得钟形物较大的截面面积与主管22a的开口22a1联接。根据该结构,在管结构20a中共振的声音被衰减并传送到外部空间。
(11)第十一改变例
在前述实施例中,辅管被连接到主管的侧表面,而吹奏构件被连接到与主管的开口相对的中空结合部,但是可以颠倒辅管和吹奏构件关于主管的位置关系。在这种情况下,在主管和辅管之间的位置关系类似于图1C所示的管单元220。
图22示出了根据第十一改变例具有管结构20r的管乐器10r,其中与管乐器10a中的部件相同的部件被赋予带后缀“r”而非“a”的附图标记;因此,它们的说明将被省略。图22是管乐器10r的纵向截面视图,其包括管结构20r、吹嘴30r(对应于吹嘴30a)和塞子构件40r。管结构20r包括主管22r(对应于主管22a)、辅管23r(对应于辅管23a)和吹奏构件24r(其构造为直管)。
主管20r具有位于其相对端处的开口22r1和中空结合部22r2,其中辅管23r与中空结合部22r2联接。吹奏构件24r通过中空结合部22r3连接到主管22r的侧表面。中空结合部22r2布置在分支点处,在该分支点处,分支管21r被分支为主管22r和辅管23r。吹奏构件24r的连接位置与图1C中用箭头D2示出的前述位置相当。根据该结构,管乐器10r近似成包括锥形管的假想管乐器,其特性通过主管22r的截面面积、辅管23r的截面面积和长度实现。
(12)第十二改变例
在第二、第三和第四实施例中,吹嘴可拆卸地附接到吹奏构件,但是可以将吹嘴固定到吹奏构件。例如,吹嘴可以通过粘接剂固定到吹奏构件的可拆卸连接部分。替代地,吹嘴可以与吹奏构件整体地形成。
(13)第十三改变例
前述实施例被设计为使用具有圆形截面面积的直管,但是可以使用其他类型的具有椭圆形或多边形截面形状的直管,其中这些直管的截面形状和截面面积不变化。
(14)第十四改变例
前述实施例被设计为使用具有圆形截面面积的锥形管,但是可以使用其他类型的具有椭圆形或多边形截面形状的锥形管,其中形成在锥形管相对端处的开口具有相似的形状,锥形管的中空部分面积变化。
(15)第十五改变例
前述实施例被设计为使得主管比辅管更长;但这并非限制性的。主管和辅管两者可以具有相同的长度。替代地,辅管可以比主管更长。
(16)第十六改变例
前述实施例被设计为使得分支管包括主管和辅管,其两者都构造为直管;但是这并非限制性的。主管和辅管中的一个或者两者可以构造为锥形管。在这种情况下,管乐器受到主管/辅管的锥形形状的影响,从而发生在分支管内的驻波改变;因此,这些使用锥形管的管乐器必然在音色和音高方面与只使用直管的管乐器不同。
(17)第十七改变例
在第二实施例中,管乐器10b并不改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度,但是可以通过使用音孔来改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度。在形成于吹奏构件中的音孔打开的状态下,分支管的空气柱并不共振。与吹奏乐器的音孔的封闭状态相比,当吹奏构件的音孔打开时,声音在音色和音高方面被显著地改变。形成在吹奏构件中的该音孔可以用作音高调节器件。
图23示出了管乐器100s(其用作第十七改变例的基础),其构造为包括管结构120s和吹嘴130s。管结构120s包括锥形管124s和钟形物150s。锥形管124s具有带上基部和下基部的锥形形状,其中S2s表示上基部的截面面积,而S1s表示下基部的截面面积。吹嘴130s被附接到锥形管124s的上基部。多个音孔125s被形成在锥形管124s的侧表面上。开口150s1形成在钟形物150s的一端上,而中空结合部150s2形成在另一端处。此处,Ls2表示在开口150s1和中空结合部150s2之间的距离。钟形物150s通过中空结合部150s2连接到锥形管124s。钟形物150s近似一假想锥形管,其中S1s表示上基部的截面面积,Ls1表示长度,Rs1表示上基部到顶点之间的距离。
图24示出了根据第十七改变例的管乐器10t,与管乐器100s的部件相同的部件将被标以去除百位数的两位数附图标记。管结构20t包括主管22t、辅管23t和吹奏构件24s。吹奏构件24s具有与管乐器100s的锥形管124s相同的构造。分支管21t包括主管22t和辅管23t,它们构造为直管。开口22t1形成在主管22t的一端,而中空结合部22t2形成在另一端。以与管乐器10a的管结构20a中的主管22a、辅管23a和吹奏构件24a相同的位置关系安置主管22t、辅管23t和吹奏构件24s。
Ls1表示从主管22t的开口22t1到辅管23t的中心线Dt的距离。当辅管23t被设计为具有长度H×Rs1和截面面积H×S1s时,分支管21t近似一假想锥形管,其中Rs1表示从上基部到顶点的距离,S1s表示上基部的截面面积,而Ls1表示从上基部到下基部的距离,其中H表示在方程(6)中的正常数。也就是说,分支管21t近似钟形物150s。为此,管乐器10t在音色和音高方面近似管乐器100s。
(18)第十八改变例
在第二实施例中,管乐器10b并不改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度,但是可以通过旁通管改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度。附接到吹奏构件的旁通管改变从吹嘴到主管或辅管的距离,以便于改变赋予演奏者嘴唇的吹奏感觉,由此改变音色和音高。这样的附接到吹奏构件的旁通管可以用作音高调节器件。
图25示出了管乐器100u(其用作第十八改变例的基础),其包括管结构120u、吹嘴130u和吹嘴附件(mouthpiece attachment)132u。管结构120u包括锥形管124u1、直管124u2和钟形物150u。吹嘴130u经由吹嘴附件132u附接到管结构120u。吹奏构件124u包括锥形管124u1和直管124u2。吹嘴130u附接到锥形管124u1的上基部。直管124u2配备有旁通构件128u(即,旁通构件128u1、128u2和128u3)。旁通构件128u被用于形成旁通路径,该旁通路径沿着形成在直管124u2内部的直管路径延伸。旁通管128u包括旁通键(允许演奏者执行旁通操作)和阀(切换通过旁通操作互锁的路径)。一旦被操作,旁通键使阀运动(或转动)(即旋转阀),以便于将通路切换到与直管路径互连的旁通路径。也就是说,旁通构件128u被用于改变在直管124u2中共振的空气柱的长度,由此产生期望的音高。
开口150u1形成在钟形物150u的一端上,而中空结合部150u2形成在另一端处。此处,Lu2表示在开口150u1和中空结合部150u2之间的距离。钟形物150u通过中空结合部150u2连接到直管124u。钟形物150u近似一假想锥形管,其中S1u表示上基部的截面面积,Lu1表示长度,而Ru1表示从上基部到顶点的距离。
图26是根据第十八改变例的具有管结构20v的管乐器10v的纵向截面视图,其中与管乐器100u的部件相同的部件将被标以从图25所示的三位数附图标记去除百位数的两位数附图标记;因此对它们的描述将被省略。管结构20v包括主管22v、辅管23v和吹奏构件24u。吹奏构件24u具有与管乐器100u的吹奏构件124u相同的构造。分支管21v包括主管22v和辅管23v,它们被构造为直管。开口22v1形成在主管22v的一端,而中空结合部22v2形成在另一端。此处,以与管乐器10a的管结构20a中的主管22a、辅管23a和吹奏构件24a相同的位置关系来安置主管22v、辅管23v和吹奏构件24u。
Lu1表示从主管22v的开口22v1到辅管23v的中心线Dv的距离。当辅管23v被设计为具有长度H×Ru1和截面面积H×S1u时,分支管21v近似一假想锥形管,其中Ru1表示从上基部到顶点的距离,S1u表示上基部的截面面积,而Lu1表示上基部和下基部之间的距离,其中H表示在方程(6)中的正常数。也就是说,分支管21v近似钟形物150u。为此,管乐器在音色和音高方面近似管乐器100s。在图25和26中,旁通构件28u使用旋转阀(其通常在法兰西号中使用)作为开关,但是可以使用活塞阀(其通常用于小号)。
(19)第十九改变例
在第二实施例中,管乐器10b并不改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度,但是可以通过使用附接到吹奏构件24b的滑管改变在吹奏构件24b中共振的空气柱的长度。附接到吹奏构件的滑管改变吹嘴和辅管之间的距离,以便于改变赋予演奏者嘴唇的吹奏感觉,由此改变音高。这种附接到吹奏构件的滑管可以被用作音高调节器件。
(20)第二十改变例
在第十七、十八和十九改变例中,音高调节器件被附接到吹奏构件,但是可以将音高调节器件附接到主管和吹奏构件两者。在这种情况下,不同的音高调节器件(具有从音孔、旁通构件和滑管中选择的不同构造)可以被应用到主管和吹奏构件的每一个。
(21)第二十一改变例
在第九改变例中,管乐器10n被设计为使得主管22n和辅管23n垂直地并置而开口22n2和23n2接近吹嘴30n,但是可以以同心的方式将主管22n和辅管23n组合。
图27A和27B示出了具有根据第二十一改变例的管结构20w的管乐器10w。图27A是管乐器10w的纵向截面视图,其中吹嘴30w被附接到管结构20w,该管结构包括主管22w和辅管23w。主管22w被安装在具有圆柱形形状的辅管23w的内部。管结构20w由诸如黄铜这样的金属组成。管结构20w具有组合了主管22w和辅管23w的同心圆柱形形状。主管22w是具有长度L和截面面积Sw的圆柱形管,而辅管23w是具有长度H×R和截面面积H×Sw的圆柱形形状。
开口22w1和22w2形成在主管22w沿长度方向的相对端处,而开口23w1和23w2形成在辅管23w沿长度方向的相对端处。开口22w2和23w2被安置在与吹嘴30w相连的相同平面中。吹嘴30w经由塞子构件40w连接到辅管23w。辅管23w经由支承件41w与主管22w互连。
图27B是沿图27A的C-C线截取的截面视图。主管22w的内部空间被主管22w的内壁所包围,其中该内部空间具有截面面积Sw。辅管23w的内部空间被辅管23w的内壁、主管22w的外壁和支承件41w的侧壁所包围,其中,该内部空间具有截面面积H×Sw。在如图27B所示的第二十一改变例中,辅管23w的内部空间被三个支承件41w分隔成三个分段,其中,每个分段具有截面面积1/3×H×Sw。即,主管22w的内部空间和辅管23w的内部空间在横截面中构成圆形形状的一些部分,其中,这些内部空间的总和近似等于圆形形状(即辅管23w的内壁的形状)的截面面积S。根据该构造,管结构20w近似一假想锥形管,其中S表示上基部的截面面积,而R表示在上基部和顶点之间的距离。
图31示出了关于第二十一改变例的管乐器10w的声学特征。在图31中,F表示图4的管乐器100a的输入阻抗曲线,其中吹嘴130a被连接到圆锥形管(即管单元120a);G表示与图3B的结构近似的图4的管乐器100a的输入阻抗曲线,在图3B的结构中,辅管(即附件801)在吹嘴300内分支出来,而主管(即直管231)的截面面积S等于图4所示的圆锥形管(即管单元120a)的上基部上的截面面积Sa2,且其中,所有音孔(未示出)被封闭;且H表示第二十一改变例的管乐器10w的输入阻抗曲线,其中,主管22w的内部空间和辅管23w的内部空间之和(即Sw+H×Sw)近似等于图4所示的圆锥形管(即管单元120a)的上基部的截面面积S2a,且其中,所有音孔被封闭。
与图3B所示的常规分支式管乐器(具有输入阻抗曲线G)(在该管乐器中辅管在吹嘴内分支出来且主管(即直管231)的截面面积S等于图4所示的圆锥形管(即管单元120a)的上基部的截面面积S2a)相比,第二十一改变例的输入阻抗曲线H接近图4的原始管乐器100a的输入阻抗曲线F,特别是在低频部分的峰值方面,表明第二十一改变例能获得良好的声学特点。
因为主管22w的截面面积Sw与辅管23w的截面面积H×Sw之和近似等于图3A所示的原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S(即圆锥形管204的上基部面积),所以除了具有与前述实施例/改变例相同的效果外,与常规原声乐器相比,第二十一改变例比其他实施例/该改变例更具有优点且能获得良好的吹奏感觉。
因为辅管23w沿主管22w设置并在该主管外部,所以管乐器10w尺寸并不笨拙,又能获得高的容量。
尽管管乐器10w被设计为使得主管22w的截面面积Sw和辅管23w的截面面积H×Sw之和与图3A所示的原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S(即圆锥形管204的上基部面积)近似,但是可以修改管乐器10w,使得截面面积Sw和H×Sw之和小于原始管乐器200的吹奏输入部分的截面面积S,以便调节吹奏感觉。
(22)第二十二改变例
在图6A和6B的第一实施例中,管乐器10a被设计为使得主管22a的截面面积等于吹奏构件24a的截面面积,从而主管22a的截面面积Sa和辅管23a的截面面积H×Sa之和大于吹奏构件24a的末端处的截面面积Sa。与图3B的在吹嘴内分支出辅管的管乐器相比,管乐器10a展示了良好的吹奏阻力,其低于图4的管乐器100a的吹奏阻力。这样小的吹奏阻力可使演奏者难以维持他/她的呼气,而这种呼气在长号角吹奏技巧中必须连续地施加到管乐器10a。第二十二改变例被设计来解决这个问题。
图28A和28B示出了具有根据第二十二改变例的管结构20x的管乐器10x,其中与图27A和27B所示的部件相同的部件被赋予后缀为“x”而非“w”的附图标记;因此,它们的说明将被省略。图28A是管乐器10x的纵向截面视图,管乐器10x包括主管22x、辅管23x、吹奏构件24x和吹嘴30x。主管22x具有圆柱形形状,其部分地插入到具有圆柱形形状的辅管23x中。管结构20x由如黄铜这样的金属制成,从而由主管22x和辅管23x构成的两个圆柱形管连接到吹奏构件24x。主管22x是圆柱形管,具有长度La和截面面积Sx,而辅管23x是具有长度H×Ra和内部截面面积H×Sx的圆柱形管。
开口22x1和22x2形成在主管22x沿长度方向的相对端处,而开口23x1和23x2形成在辅管23x沿长度方向的相对端处。主管22x的开口22x2和辅管23x的开口23x2沿吹嘴30x的方向设置在与吹奏构件24x相连的同一平面中。吹嘴30x经由塞子构件40x连接到吹奏构件24x。辅管23x经由支承件41x连接到主管22x。
图28B是沿着图28A的D-D线截取的管乐器10x的截面视图。主管22x的内部空间被主管22x的内壁所包围,其中该内部空间具有截面面积Sx。辅管23x的内部空间被辅管23x的内壁、主管22x的外壁和支承件41x的侧壁所包围,其中,该内部空间具有截面面积H×Sx。在如图28B所示的第二十二改变例中,辅管23x的内部空间经由三个支承件41x分隔成三个分段,其中,每个分段具有截面面积1/3×H×Sx。即,主管22x的内部空间和辅管23x的内部空间构成圆形形状的一些部分,其中,这些空间的总和近似等于圆形形状(即辅管23x的内壁的形状)的截面面积Sa。根据该构造,管乐器10x近似一具有锥形管的假想管乐器,其中Sa表示上基部的截面面积,而Ra表示在上基部和顶点之间的距离。
图32示出了第二十二改变例的管乐器10x的声学特征。在图32中,I表示图4的管乐器100a的输入阻抗曲线,其中吹嘴130a被连接到圆锥形管(即管单元12a);J表示图6B的管乐器10a的输入阻抗曲线,其中,分支管21a近似吹奏构件24a且是向前的,从而近似于图4的结构,在图4的结构中吹奏构件(即锥形管124a)的末端的截面面积和主管22a的截面面积二者都等于Sa,从而主管22a的截面面积与辅管23a的截面面积之和大于吹奏构件的末端的截面面积Sa,且其中所有音孔被封闭;而K表示第二十二改变例的管乐器10x的输入阻抗曲线,其中主管22x的截面面积Sx和辅管23x的截面面积H×Sx之和约等于吹奏构件(即锥形管124a)的末端的截面面积(即图4所示的Sa)的截面面积,且其中所有音孔被封闭。
与图6B所示的第一实施例的管乐器10a(具有输入阻抗曲线J)(其中主管22a的截面面积和吹奏构件24a的末端的截面面积二者都等于Sa)比较,第二十二改变例的输入阻抗曲线K接近于图4所示的原始管乐器100a的输入阻抗曲线I,特别是在低频部分的峰值方面,从而第二十二改变例能获得良好的声学特征。
由于主管22x的截面面积Sx和辅管23x的截面面积H×Sx之和与图4的原始管乐器100a的吹奏输入部分(即锥形管124a)的截面面积Sa近似,所以管乐器10x可以展示良好的吹奏感觉(其比得上原声乐器的吹奏感觉)和前述实施例的效果。
由于辅管23x沿着主管22x布置并在该主管外侧,所以管乐器10x形状并不笨拙而且还具有充分的容量。代替辅管23x不必布置在主管22x外部的构造,可以使用其它构造,其中辅管23x从吹奏构件24x的末端垂直地分支出来。在该构造中,主管22x的截面面积Sx和辅管23x的截面面积H×Sx之和不必与图4的原始管乐器100a的吹奏输入部分的截面面积Sa相同,而截面面积Sx和H×Sx之和可小于图4的原始管乐器100a的吹奏输入部分的截面面积Sa,以便于调节吹奏感觉。即,可以在主管22x的输入截面面积Sx与辅管23x的输入截面面积H×Sx之和保持低于吹奏构件24x的末端截面面积Sa的情况下增加吹奏阻力。
最后,本发明并不必须局限于上述实施例和改变例,其可以在所附权利要求限定的本发明的范围内以各种方式进行进一步修改。
本申请要求享有日本专利公开No.2010-29311(申请日:2010年2月12日)的优先权,其内容通过参考全部并入于此。

Claims (6)

1.一种管乐器的管结构,包括:
吹奏构件,其与吹嘴连接;以及
分支管,其分支成主管和辅管,
其中,吹奏构件连接到分支管的分支点,
其中,主管或辅管配备有音高调节器件,该音高调节器件能结合辅管的开口端或辅管的局部开口产生期望的音高,
其中,辅管配备有辅管改变器件,该辅管改变器件改变在辅管内共振的空气柱的长度或振幅,以及
其中,分支管允许吹入到吹奏构件中的空气流过主管和辅管。
2.如权利要求1所述的管乐器的管结构,其中,音高调节装置构造为音孔、旁通管或滑管。
3.如权利要求1所述的管乐器的管结构,其中,主管和辅管构造为具有不同长度的直管。
4.如权利要求1所述的管乐器的管结构,其中,辅管改变器件包括形成在辅管侧壁上的开/闭孔,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应开/闭孔的开/闭操作而改变。
5.如权利要求1所述的管乐器的管结构,其中,辅管改变器件包括附接到辅管的滑管,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应滑管的滑动操作而改变。
6.如权利要求1所述的管乐器的管结构,其中,辅管改变器件包括附接到辅管的旁通管,从而在辅管内部共振的空气柱的长度响应从辅管的内部路径切换到旁通管的通道而改变。
CN2011100367144A 2010-02-12 2011-02-12 管乐器的管结构 Pending CN102163422A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP029311/10 2010-02-12
JP2010029311 2010-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102163422A true CN102163422A (zh) 2011-08-24

Family

ID=43971059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100367144A Pending CN102163422A (zh) 2010-02-12 2011-02-12 管乐器的管结构

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8334447B2 (zh)
EP (1) EP2360676A1 (zh)
JP (2) JP2011186446A (zh)
CN (1) CN102163422A (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9208758B2 (en) * 2008-12-12 2015-12-08 University Of Washington Unified octave/register key and vent for musical wind instruments
JP5811541B2 (ja) * 2010-02-12 2015-11-11 ヤマハ株式会社 管楽器の管体
EP2360674A2 (en) * 2010-02-12 2011-08-24 Yamaha Corporation Pipe structure of wind instrument
JP2011186446A (ja) * 2010-02-12 2011-09-22 Yamaha Corp 管楽器の管体
EP2557563B1 (en) * 2011-08-10 2018-09-12 Yamaha Corporation Mute for brass instrument
KR101502735B1 (ko) * 2014-08-14 2015-03-13 최현범 리코더의 결합장치
US11176913B2 (en) * 2019-02-15 2021-11-16 Lester Silver Device and method for introducing different embouchures
JP7435122B2 (ja) * 2020-03-25 2024-02-21 ヤマハ株式会社 電子吹奏楽器
CN111710320B (zh) * 2020-06-03 2023-02-10 华东交通大学 一种管乐训练辅助设备及其辅助方法
US11127382B1 (en) 2020-06-13 2021-09-21 Richard Ruggles Tone-altering apparatus and method for musical wind instruments

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1750051A (en) * 1927-08-17 1930-03-11 Rives Logan Wind instrument
US1814456A (en) * 1930-07-08 1931-07-14 Rives Logan Musical wind instrument
US4516464A (en) * 1982-11-12 1985-05-14 Hastings John H Valveless trumpet instrument
US4714001A (en) * 1985-09-19 1987-12-22 Centre National De La Recherche Scientifique Device for obtaining quarter-tones and other micro-intervals on musical wind instruments with lateral holes
JPH05143079A (ja) * 1991-05-09 1993-06-11 Yamaha Corp 楽音合成装置および管楽器
US5503055A (en) * 1992-12-17 1996-04-02 Yamaha Corporation Wind instrument fabricated from metallic tubular parts with inwardly rounded ends
GB2344923A (en) * 1998-12-17 2000-06-21 David Murray Macmurchie Practice bagpipe chanter with drone
CN201100904Y (zh) * 2008-01-08 2008-08-13 王泽云 带有和弦音孔按键的葫芦丝

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US504396A (en) * 1893-09-05 Wind-instrument
US706557A (en) * 1900-08-27 1902-08-12 Wilhelm Heckel Clarinet.
US1169358A (en) * 1913-04-16 1916-01-25 Niklas Schilzonyi Musical pipe instrument.
US1288235A (en) * 1916-08-16 1918-12-17 Niklas Shilzony Musical reed-pipe instrument.
US1805929A (en) * 1928-11-03 1931-05-19 Stein Friedrich Clarinet
US1802791A (en) * 1930-01-31 1931-04-28 Murray A Stover Automatic pitch control for horns
US1844368A (en) * 1930-07-08 1932-02-09 Rives Logan Mouthpiece for wind instruments
US1857908A (en) * 1930-11-28 1932-05-10 Jr Robert J Hathaway Wind instrument
DE583817C (de) 1932-03-30 1933-09-09 Fritz Schueller Vierteltondoppelklarinette, -Floete oder -Oboe
US2226536A (en) * 1939-03-28 1940-12-31 Selmer & Cie H Octave vent for musical wind instruments
US2806399A (en) * 1951-01-05 1957-09-17 Bantar Inc Wind musical instrument with helical frequency determining means
US3154995A (en) * 1962-12-04 1964-11-03 Kenner Products Company Musical toy
US3570358A (en) * 1969-03-13 1971-03-16 Midas Production Inc Musical pipe
US3529505A (en) * 1969-07-09 1970-09-22 Julius E Brooks Dual-bell trumpet or similar-type horn
JPS6013199B2 (ja) * 1978-03-01 1985-04-05 信男 外山 管楽器
FR2518789A1 (fr) * 1981-12-22 1983-06-24 Ferron E Ets Trompette a justesse amelioree
FR2520538A1 (fr) * 1982-01-22 1983-07-29 Ferron E Ets Instrument a vent a timbre reglable
US4905564A (en) * 1988-11-08 1990-03-06 Thayer Orla E Rotary sound path selector valve with biased rotor
GB9014727D0 (en) * 1990-07-03 1990-08-22 Galper Avrahm Speaker vent
US5438156A (en) * 1991-05-09 1995-08-01 Yamaha Corporation Wind type tone synthesizer adapted for simulating a conical resonance tube
US5309806A (en) * 1991-10-28 1994-05-10 Stavash John C Woodwind musical instrument
JPH0550493U (ja) * 1991-12-09 1993-07-02 トヤマ楽器製造株式会社 リコーダー
US5291817A (en) * 1993-01-12 1994-03-08 Mobile Music, Inc. Adjustable barrel tuning apparatus for use with a woodwind musical instrument
US5396825A (en) * 1993-06-16 1995-03-14 Selmer Corporation Air flow valve for musical instrument
JPH0720853A (ja) * 1993-07-01 1995-01-24 Yamaha Corp 楽 器
US5834666A (en) * 1996-06-10 1998-11-10 John Wanner Wind instrument having a compact slide configuration
US5965833A (en) * 1997-10-15 1999-10-12 United Musical Instruments U.S.A., Inc. Rotary valve for a musical instrument
CN2553477Y (zh) * 2002-07-30 2003-05-28 王泽云 可拆式葫芦丝
US7501566B2 (en) * 2003-11-12 2009-03-10 Benoit Glazer Brass-wind instrument valve and method
CN2924716Y (zh) 2006-06-30 2007-07-18 云南聂耳音乐基金会 竹芦丝
CN201163522Y (zh) 2008-01-24 2008-12-10 王黎霞 多功能葫芦丝
JP4839353B2 (ja) 2008-07-25 2011-12-21 京楽産業.株式会社 遊技機
WO2010068909A2 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Michael Steven Brockman Unified octave/register key and vent for musical wind instruments
JP5811541B2 (ja) * 2010-02-12 2015-11-11 ヤマハ株式会社 管楽器の管体
EP2360674A2 (en) * 2010-02-12 2011-08-24 Yamaha Corporation Pipe structure of wind instrument
JP2011186446A (ja) * 2010-02-12 2011-09-22 Yamaha Corp 管楽器の管体

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1750051A (en) * 1927-08-17 1930-03-11 Rives Logan Wind instrument
US1814456A (en) * 1930-07-08 1931-07-14 Rives Logan Musical wind instrument
US4516464A (en) * 1982-11-12 1985-05-14 Hastings John H Valveless trumpet instrument
US4714001A (en) * 1985-09-19 1987-12-22 Centre National De La Recherche Scientifique Device for obtaining quarter-tones and other micro-intervals on musical wind instruments with lateral holes
JPH05143079A (ja) * 1991-05-09 1993-06-11 Yamaha Corp 楽音合成装置および管楽器
JP2707913B2 (ja) * 1991-05-09 1998-02-04 ヤマハ株式会社 楽音合成装置
US5503055A (en) * 1992-12-17 1996-04-02 Yamaha Corporation Wind instrument fabricated from metallic tubular parts with inwardly rounded ends
GB2344923A (en) * 1998-12-17 2000-06-21 David Murray Macmurchie Practice bagpipe chanter with drone
CN201100904Y (zh) * 2008-01-08 2008-08-13 王泽云 带有和弦音孔按键的葫芦丝

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016048393A (ja) 2016-04-07
JP6149922B2 (ja) 2017-06-21
US8334447B2 (en) 2012-12-18
EP2360676A1 (en) 2011-08-24
US20110197737A1 (en) 2011-08-18
JP2011186446A (ja) 2011-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102163421A (zh) 管乐器的管结构
CN102163422A (zh) 管乐器的管结构
CN201975060U (zh) 管乐器的管结构
CN102163423B (zh) 管乐器的管结构
CN102930857B (zh) 用于铜管乐器的弱音器
US5824927A (en) Keyed free-reed instruments scope
Gilbert et al. Minimal blowing pressure allowing periodic oscillations in a simplified reed musical instrument model: Bouasse-Benade prescription assessed through numerical continuation
CN208834727U (zh) 儿童用b/f次中音长号
US7709715B2 (en) Keyboard percussion instrument including improved tone bar resonator
US4885971A (en) Musical wind instrument
Fabre et al. Modeling of wind instruments
US7161077B1 (en) Gradually progressive bore BB-flat, CC, E-flat, F, or B-flat valved musical wind instrument and valved B-flat/F inverted double musical wind instrument
WO2012032539A4 (en) A continuous pitch wind musical instrument
JP2011186444A (ja) 管楽器の管体
JP5712617B2 (ja) 管楽器
JP6799866B2 (ja) ファゴット
CN207925118U (zh) 一种管弦乐器的传动结构及其长笛
JP2007316562A (ja) 楽器装置
JP2016004262A (ja) 複数管オカリナ
Bradetich Interpretation and Execution of Chords on the Double Bass from Select Movements of the Bach Cello Suites
Moravcsik et al. Wind Instruments
JP2012141562A (ja) 管楽器用音孔カバー調整装置
CN101071559A (zh) 可吹奏礼品圆号
JP2004157479A (ja) 木管楽器の音孔開閉機構
ITMC970100A1 (it) Sistema di apertura valvole per fisarmoniche

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110824