Ну так и у меня полно книг по акустике. И многие я читал. Но я гуманитарий. Понять физический смысл явления для меня не проблема, но в формулах я тону.
Поэтому, если какой-либо вопрос не разобран "на словах", то дойти до него самому мне непросто.
Я задал вопрос в надежде, что ответ на него прост и понятен опытным мастерам по духовым.
michael, масштабированием не получится сделать лишь потому, что духовой - не только акустическая, но и гидродинамическая система. Узел звукогенерации основан на движении воздуха. У воздуха есть своя вязкость, плотность и т.д. Если бы вместе с размерами духового вы бы изменяли и свойства воздуха (причем, только гидродинамические свойства, оставив нетронутой скорость звука в нем), то все было бы масштабируемым. Плюс, есть ограничения у человека в генерации необходимого количества воздуха и с нужным контролем.
В принципе, если установить внутрь духового некий звукообразующий динамик, то можно было бы сделать масштабируемым резонатор. Но духовые - не про это. :)
Потому каждый типоразмер - духового - это результат эмпирического поиска компромиссов. Чем выше основной тон духового, тем у него соотношение диаметра к длине больше (говорим про один вид духового).
Цитата:
Почему трубки с разным соотношением длины и диаметра по-разному поддерживают разные частоты?
Если отвечать на вопрос о "трубках", то ответ простой - end correcion. То есть, указание на "место", где происходит инвертация звуковой волны, акустическая длина трубки (и она разная для волн разной интенсивности и амплитуды).
Но духовые - это же не просто трубки, но и области звукоизлучения: раструбы, отверстия, дульца (окна свистковых). Плюс, у них есть еще неоднородности площади сечения (например,то же самое закрытое отверстие - это увеличение площади сечения в этом месте).
Эти 2 пользователя(ей) сказали Спасибо noname за это полезное сообщение:
Ну так и у меня полно книг по акустике. И многие я читал. Но я гуманитарий. Понять физический смысл явления для меня не проблема, но в формулах я тону.
Поэтому, если какой-либо вопрос не разобран "на словах", то дойти до него самому мне непросто.
Я задал вопрос в надежде, что ответ на него прост и понятен опытным мастерам по духовым.
Масштабирование духовых невозможно из-за:
1) множество факторов нелинейно и разнонаправлено
2) многие параметры недостаточно точно измерены (сжимаемость воздуха, вязкость и даже теплоемкость)
Поэтому инструмент для новой тональности делается в два, три и более подходов.
Полное масштабирование - иллюзия.
Можно отмаштабировать например размер инструмента, но размер отверстий и их положение сильно нелинейно, нужны следующие попытки.
__________________
1)
2)
Этот пользователь сказал Спасибо Petr за это полезное сообщение:
Благодарю за пояснения!
Но я предупредил, что я гуманитарий, и поэтому вопросы остаются))
На счет масштабируемости: я уже пояснил, что не жду точной масштабируемости в результате расчета как таковой. Но при желании смасштабировать (с необходимыми изменениями) для начала надо от чего-то оттолкнуться. И я не вижу, почему бы не оттолкнуться от расчетов, понимая при этом, что удовлетворительного результата они сразу не дадут. Это первое.
Второе: я понял, что есть факторы поведения воздуха, которые не масштабируются, и в связи с этим вносят свои коррективы. Однако, ведь это просто физика, а не мистика. Соответственно, влияние оказывается а) не в результате алхимического брака плотности с вязкостью, а в результате физических процессов, которые можно описать и осознать, а значит и учесть хотя бы на очень примитивном уровне, и б) влияние этих факторов ограничено такой коррекцией, которой хоть и нельзя пренебречь вовсе, но на первом уровне аппроксимации почему бы и нет - ведь, скажем, флейты в строе До будут около 30 или 60 см длиной игрового канала плюс-минус пара сантиметров, что говорит о том, что геометрия канала играет решающую роль, а нелинейные факторы поведения воздуха влияют на строй в пределах единиц процентов. Соответственно, да, есть такие нелинейные факторы, но влияние их не носит решающего характера. Не так ли?
Третье: что касается коррекции открытого конца. Изучая этот вопрос, я пришел к выводу, что эта коррекция касается "эффективной длины трубки", то есть волна давления в трубке переходит в акустическую волну окружающего пространства не на срезе трубки, а на некотором расстоянии, надув фронтом давления некий "пузырь", параметры которого зависят от длины волны. Это как бы, вроде, понятно. Но я связывал это явление исключительно с end correction, т.е. с необходимостью учета этого эффекта для расчета резонирующей частоты. Но я не связывал этот момент с известным фактом разной интенсивности поддержания трубкой частот при разном соотношении длина/диаметр (или длина/площадь сечения?) Интуитивно это непонятно. Ну, при соотношении длины к диаметру, скажем, 60 основной тон не будет поддерживаться - а почему? Ну, коррекция коррекцией, а почему резонанс-то слаб? И, скажем, если возьмем инструмент с похожим соотношением - трубу например - то и раструб на конце, корректирующий этот энд коррекшн, пардон за каламбур, не приводит к устойчивому резонансу на основной частоте - у трубы его нет.
Благодарю за пояснения!
Но я предупредил, что я гуманитарий, и поэтому вопросы остаются))
влияют на строй в пределах единиц процентов. Соответственно, да, есть такие нелинейные факторы, но влияние их не носит решающего характера. Не так ли?
Вот такой подход и создаёт иллюзию возможности расчета размеров. Вы с потолка
взяли "в пределах единиц процентов"(ну не десятков же). В реальность там от 10 до 30 процентов, да не десятки (60-80), но и не единицы. Достаточно, что бы инструмент фальшивил, и нужны следующие итерации для его доводки.
Посмотрите на модель струны.
(используемую во время Пифагора)
v(n)= (n/(2*L))*sqrt(T/ro)
где v - частота
Т - сила натяжение
ro - погонная плотность
Однако на практике струна размешена на деке.
И существуют такие факторы как:
1-изменение натяжения из-за тянучести проволки
2-изменение натяжения из-за раслабления деки
В реальности для учета таких факторов существуют колки для перенастройки струн.
Требования акустической точности очень привередливые. Их не могут учесть принятые модели колеблющихся струн, газо- и гидро- динамики. Создать более точные модели для "масштабирования" инструментов сейчас невозможно из-за сильных нелинейностях в таких моделях, которые и отражают реальную нелинейность природы.
Благодарю за пояснения!
Но я предупредил, что я гуманитарий, и поэтому вопросы остаются))
На счет масштабируемости: я уже пояснил, что не жду точной масштабируемости в результате расчета как таковой. Но при желании смасштабировать (с необходимыми изменениями) для начала надо от чего-то оттолкнуться. И я не вижу, почему бы не оттолкнуться от расчетов, понимая при этом, что удовлетворительного результата они сразу не дадут. Это первое.
Здесь
картинки наборов флейт (вистлов). Один параметр (длина) имеет закономерность.
Другие параметры подстраиваются. Но в общем создаётся иллюзия масштабирования.
__________________
1)
2)
Последний раз редактировалось Petr; 03.04.2020 в 15:55..
Petr, что касается струн, то тут как раз вопрос хорошо изучен - достаточно глянуть музыкальную акустику Кузнецова. И это при том, что струна - гораздо более сложный механизм хотя бы потому, что нет двух одинаковых струн, причём неравномерность свойств ( массы и жесткости) у каждой струны распределено по длине неодинаково просто ввиду огрехов точности изготовления, что для воздуха несколько неактуально)))
Так вот при том, что физика колебаний струны изучена в тонкостях, акустика духовых в значительной степени остаётся на пифагоровом уровне.
Что касается вашей оценки «от 10 до 30 %», то я не очень её понял. К чему относятся эти проценты? К флуктуациям вязкости и плотности воздуха? Но простите, при таких флуктуация настройка духовых была бы просто невозможна. Однако, опыт убеждает в обратном: до 523 Гц извлекается из трубки около 30 см длиной, и я не знаю, что надо сделать, чтобы извлечь до из трубки 21 или 39 см, если говорить о 30%.
Petr, что касается струн, то тут как раз вопрос хорошо изучен - достаточно глянуть музыкальную акустику Кузнецова. И это при том, что струна - гораздо более сложный механизм хотя бы потому, что нет двух одинаковых струн, причём неравномерность свойств ( массы и жесткости) у каждой струны распределено по длине неодинаково просто ввиду огрехов точности изготовления, что для воздуха несколько неактуально)))
Так вот при том, что физика колебаний струны изучена в тонкостях, акустика духовых в значительной степени остаётся на пифагоровом уровне.
Что касается вашей оценки «от 10 до 30 %», то я не очень её понял. К чему относятся эти проценты? К флуктуациям вязкости и плотности воздуха? Но простите, при таких флуктуация настройка духовых была бы просто невозможна. Однако, опыт убеждает в обратном: до 523 Гц извлекается из трубки около 30 см длиной, и я не знаю, что надо сделать, чтобы извлечь до из трубки 21 или 39 см, если говорить о 30%.
Оценка от 10 до 30% дана общая суммарная оценка. Дана для иллюстрации ошибочности единиц процентов.
Линейный вид
