DE427305C

DE427305C - Resonanzkoerper fuer Musikinstrumente mit ausgeglichener Klangverstaerkung

Info

Publication number: DE427305C
Application number: DEW64915D
Authority: DE
Original assignee: THEODOR WERNEBURG
Current assignee: THEODOR WERNEBURG
Priority date: 1923-11-14
Filing date: 1923-11-14
Publication date: 1926-04-01

Description

Resonanzkörper für Musikinstrumente mit ausgeglichener Klangverstärkung. Bei den meisten Musikinstrumenten mit Resonanzkörpern besteht der Übelstand, daß die klangverstärkende Wirkung desselben nicht in allen Tonlagen gleichmäßig auftritt, daß vielmehr einzelne Töne zu schrill und schreiend laut hervortreten, während andere wieder zu schwach erscheinen und eine sehr geringe Tragweite besitzen; oft treten in den unteren Lagen polternde, unschöne Töne auf.
Diese Übelstände «=erden durch die vorliegende Erfindung dadurch beseitigt, daß die für die größte Tonfülle irgendeines Tones benötigte günstigste Materialstärke durch Abhorchen mit abgestimmten Stimmgabeln oder mittels Mikrophon und Parallelohmmessung festgestellt wird und die übrigen Materialstärken für die höheren oder tieferen Töne im umgekehrten Verhältnis ihrer Schwingungszahlen abgestuft werden. Die Entfernung der einzelnen Profilabstufungen von der des tiefsten Tones wird nach mathematischer Gesetzmäßigkeit derart festgelegt, daß sich diese Entfernungen wie die Längendifferenzen der Ordinaten einer analytischgeometrischen Linie verhalten. Das entstandene Ouerprofil wird von der Berührungsstelle fdes Hauptorgans a mit dem Resonanzkörper b aus entweder in geraden oder krummen Linien verteilt oder in derselben mathematischen Gesetzmäßigkeit auch in der Längsrichtung des Resonanzkörpers abgestuft und kann öfter nebeneinander wiederholt werden. Durch geeignete Wahl der Profilbreite und der analytisch-geometrischen Linie sowie der Tonbereiche lassen sich schon mit einem gewöhnlichen Hauptorgan a von normaler Gestalt die verschiedensten Klangfarben mit ausgeglichener Fülle für alle Töne erzielen. Eine besonders leichte Ansprache wird jedoch erzielt, wenn die tonübertragenden Hauptorgane, wie Stege. Saitenhalter, -Nadelhalter, Membranen oder Stäbe, auf das genaue Gewicht des vom Resonanzkörper eingeschlossenen oder in Schwingung versetzten Luftgewichts gebracht werden und wenn das Hauptorgan an jedem Punkt der Berührungsstelle fdieselben 1Zaterialstärken hat wie der Resonanzl;i5rper, weil dann die Vorbedingungen zu einer Resonanz dieser Organe vorhanden sind. Um auch bei verschiedenem Herstellungsmaterial dieselbe Wirkung ztt erzielen, werden die Profilabstufungen c'. d', e' der Resonanzdecke b zu denjenigen des Hauptorgans c, d, c im umgekehrten Verhältnis der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in ihren Herstellungsmaterialien entsprechend vergrößert oder verkleinert. Um das Auftreten von polternden Wolfstönen zu verineiden und um gleichzeitig ober- und untertonreiche Klänge zu erzielen, wird der Resonanzkörper b entweder durch Einleimen von normalen Baßbalken h mit oder ohne Spannung in bekannter Weise versteift oder es wird ein solcher zwischen zwei Profilen aus dem vollen Material herausgearbeitet.
Durch die vorliegende Erfindung werden Töne von besonders schöner Klangfarbe mit reichem Gehalt an harmonischen Ober- und Untertönen und von absolut ausgeglichener Klangfülle erzielt. Ferner ist die Tragweite der Töne unvergleichlich groß gegenüber normalen Musikinstrumenten und die Ansprache aller Töne eine überaus leichte. Die Erfindung ist bei allen Musikinstrumenten mit Resonanzböden anwendbar, ferner an den Zungen der Harmonien und von Blasinstrumenten sowie bei Grammophonen usw. Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht nur als Beispiel die Ausführung eines Geigenresonanzbodens, bei welchem dieFüßeg des Stegs zur Mitte hin verlängert sind, damit die gegenseitige Berührung der Profilabstufungen auf einer größeren Länge stattfindet. Auch hei anderen Musikinstrumenten mit Resonanzkörper werden die tonübertragenden Hauptorgane mit Vorteil sinngemäß verändert, können aber auch ihre normale Gestalt beibehalten.
In der Zeichnung zeigt Abb. i die abgestuften Materialstärken einer Geigendecke nebst Hauptorgan und die Verteilung der Profilstärken in parallelen Profillinien über den Resonanzboden b, Abb. 2 und 3 die Entfernung der Profillinien untereinander im mathematischen Verhältnis einer analytischgeometrischen Linie sowohl für die Quer- als auch für die Längsrichtung bei einer Geigendecke und einer Grammophoninembran.
Die Profilbreite des Querprofils an der Berührungsstelle f reicht von J bis K (Abb. 2), die durch Mikrophon und Parallelohmmessting festgestellte, als Basis benutzte, günstigste Materialstärke für den tiefsten Ton g mit 193 Schwingungen pro Sekunde sei mit c bezeichnet und befindet sich bei Punkt K, während die Materialstärken für die höheren Töne errechnet werden und in Richtung auf Punkt J sich abstufen. Die Materialstärke c für Ton hl mit 488 Schwingungen steht zur bekannten Materialstärke e im umgekehrten Verhältnis der Schwingungszahlen der Töne. Es verhält sich also: c : e = 193 : 488; mithin c = (e # 193) : 4.88. Die ,Materialstärke c wird bei Punkt L (Abb.2) angeordnet. Die Entfernung des Punktes L von Punkt K ergibt sich als die Längendifferenz der Ordinaten dieser Punkte in einer analytisch-geometrischen Linie, deren größte Ordinate der Profilbreite J-K entspricht und deren Abszissenachse im Verhältnis der Schwingungszahlen der Töne eingeteilt ist. In Abb. 2 ist für die Querprofile eine Cosinuskurve gewählt. Der Radius des urzeugenden Viertelkreisbogens hat die Gr öße J-K, seine Abwickelung auf der Abszissenachse die Größe J-Nl, die Cosinusfunktionen in dem erzeugenden Viertelkreisbogen ergeben die Cosinuskurve K-II. Der Tonbereich des vorliegenden Querschnittprofils J-K ist für Ton g mit 193 Schwingungen bis Ton g= mit 775 Schwingungen angenommen und die Abszissenachse J-111 in diesem Verhältnis eingeteilt. Die Ordinate in Teilstrich 4.88 trifft die Cosinuskurve K--11 im Punkte N, dessen Parallele zur Abszissenachse das Querprofil J-K im Punkte L trifft. Somit ist L-K die Entfernung der für Ton hl errechneten Materialstärke c von der als Basis angenommenen Materialstärke e des tiefsten Tones g im Punkt I(. In gleicher Weise t3 erden die Materialstärken des ganzen Tonbereichs dieses Querprofils errechnet und ihre Abstände von der des tiefsten Tones festgestellt. Das so entstandene Hauptprofil kann dann von der Berührungsstelle f aus über den ,ganzen Resonanzboden verteilt werden, oder auch in der Längsrichtung nach denselben mathematischen Verhältnissen abgestuft werden. In letzterem Falle geschieht die Abstufung derart, daß die Materialstärken der tiefsten Töne der einzelnen Querprofile in einer Linie oder Kurve E-F liegend ebenso wie bei dem oben erläuterten Querprofil errechnet und abgestuft und ihre Abstände vom tiefsten Ton in gleicher Weise fest-,gestellt werden. Auf der Tief sttonlinie E-F cntsteht somit ein Längsprofil, dessen Tonbereich beliebig gewählt wird.
In Abb.2 ist K'-E die Profilbreite, die aiialytisch-geometrische Linie ist eine gewöhnliche Parabel mit Punkt 0 als Scheitel, O-K' als Abszissenachse und Punkt E als Punkt der Parabel. Der Tonbereich der tiefsten Töne der einzelnen Ouerschnittsprofile ist für Ton g mit 193 Schwingungen bis Ton g= mit 775 Schwingungen angenommen und die Aszissenachse 0-K' in diesem Verhältnis eingeteilt. Für den oben näher erläuterten Ton hl mit 488 Schwingungen trifft die Ordinate im Teilstrich .488 die Parabel im Punkt P, dessen Parallele zur Abszissenachse die Tiefsttonlinie E-F im Punkt R schneidet. Es ist somit im Punkt R die Materialstärke c für Ton hl zu legen, der als tiefster Ton für das Querprofil R-S angenommen wird, und es bedeutet die Entfernung des. Punktes R vorn Punkt h' die Längendifferenz der Parabelordinaten. Das Querprofil R-S sowohl als auch die übrigen Profile werden in gleicher Weise wie das Profil l(-.1 behandelt, und es entstehen durch Aneinanderreihen gleicher Profilstärken Profillinien, von denen die für den oben erläuterten Ton hl von Punkt L über L' nach R geht. Für kreisförmige Resonanzkörper, wie Graminophonmembranen (Abb.3) ist die Breite und der Tonbereich des Querprofils gleich derjenigen des Längsprofils und es entstehen dann konzentrische Kreise als Profillinien.

Claims

PATENT-AN sPRÜcHE: i. Resonanzkörper für Musikinstrtiinente mit ausgeglichener Klangverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des die Töne übertragenden Hauptorgans (a) durch entsprechende Dimensionierung desselben dein vom Resonanzkörper (b) eingeschlossenen Luftgewicht entspricht, wobei die Ebene der Schalloch- oder Schalltrichterr änder die Begrenzung nach außen bildet. z. Resonanzkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichartigem Herstellungsmaterial des tonübertragenden Hauptorgans (a) und des Resonanzkörpers (b) die Materialstärken an jedem Punkt der Berührungsstelle bei beiden dieselben sind, @vähr°nd bei ungleichem Herstellungsmaterial die abgestuften Materialstärken (c, d, e) des Hauptorgans (a) zu denjenigen des Resonanzkörpers (c', d', e') im umgekehrten Verhältnis der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in ihren Herstellungsmaterialien stehen, was durch entsprechendes Dünnerhalten des besser leitenden Materials erreicht wird. 3. Resonanzkörper nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungen der Materialstärken sowohl bei dem Ouerschnittsprofil der Berührungsstelle als auch bei jedem andern Querschnittsprofil des Resonanzkörpers (b) sich derart abstufen, daß die Abstufungen untereinander in umgekehrtem Verhältnis der Schwingungszahlen der zti erzeugenden Töne oder eines Teiles derselben oder deren Unter- oder Obertöne stehen, wobei die Basis durch diejenige Materialstärke gebildet wird, bei welcher der Eigenton der eingeschlossenen Luftmasse oder auch ein beliebiger anderer Ton am kräftigsten und schönsten anspricht, was durch Abhorchen ti,it abgestimmten Stimmgabeln oder mittels 2 ikrophon und Parallelohrnmessung festgestellt wird. Resonanzkörper nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Abstände der Profilstärken von der des tiefsten Tones gleich den Längendifferenzen der Ordinaten einer beliebigen, in einem Koordinatenkreuz gezeichneten analytisch-geometrischen Linie sind, deren Abszissenachse im Verhältnis der Schwingungszahlen für den jeweiligen Tonbereich des Profils eingeteilt ist und deren größte Ordinate der jeweiligen Profilbreite entspricht, wobei die C'osinuskurve gute Resultate liefert und das so gewonnene Hauptprofil mit gleichbleibender oder unterschiedlicher Breite und gleichem oder verschiedenem Tonbereich von der Berührungsstelle aus entweder über die ganze Fläche der Resonanzdecke (b) in beliebigen Kurven oder geraden Linien verteilt wird, oder das ganze oder teilweise Hauptprofil als 1 e'uenpronl in beliebiger Reihenfolge öfters unmittelbar nebeneinander oder in beliebigen Abständen voneinander wiederholt wird wer beide Verteilungsarten kombiniert werden. 5. Resonanzkörper nach Anspruch i bis d., dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Hauptprofils an der Berührungsstelle größer oder kleiner ist als die Berührungsstelle selbst, daß auch der Tonbereich des Hauptprofils an der Berührungsstelle größer oder kleiner ist als der Tonbereich der vom Hauptorgan (a) übertragenen Töne und daß nicht nur die Abstände der Profillinien von derjenigen der tiefsten Töne sich wie die Längendifferenzen der Ordinaten der im Anspruch d. gekennzeichneten analytisch-geometrischen Linie verhalten, sondern auch die Entfernungen der tiefsten Töne der einzelnen Profile vom tiefsten Ton der Tiefsttonlinie (E-F) selbst, wobei die analytischgeometrische Linie für letztere nicht dieselbe zu sein braucht wie für die Profile, sondern ebenso wie die einzelnen Profitbreiten und deren Tonbereich zwecks Erzielung verschiedener Klangfarben beliebig gewählt wird und daß die Tiefsttonlinien (E-F) die Berührungsstelle an beliebiger Stelle kreuzt.