Entdecken Sie die faszinierende Welt der Holzblasinstrumente! Dieses Buch enthüllt die Geheimnisse der Tonerzeugung, von den schwingenden Rohrblättern der Oboe bis zu den präzisen Luftströmungen in der Querflöte. Tauchen Sie ein in die physikalischen Grundlagen, die hinter jedem Ton stecken, und verstehen Sie, wie Instrumentenbauer durch Materialwahl, Formgebung und Anordnung der Löcher Klangfarben und Tonhöhen beeinflussen. Erfahren Sie mehr über die Geschichte und Entwicklung ikonischer Instrumente wie Blockflöte, Klarinette und Saxophon, und entdecken Sie die feinen Unterschiede in Bauweise und Klang. Ob Sie Musiker, Musiklehrer, Physikinteressierter oder einfach nur neugierig sind, dieses umfassende Werk bietet Ihnen einen detaillierten Einblick in die Akustik und Funktionsweise der Holzblasinstrumente. Von den Grundlagen der Schwingungserzeugung und Resonanz bis hin zu den spezifischen Charakteristika einzelner Instrumente – dieses Buch ist Ihr Schlüssel zum Verständnis der komplexen Welt der Holzblasinstrumente. Untersuchen Sie die Rolle von Luftdruck, Lippenspannung und der Beschaffenheit des Instruments und erkennen Sie, wie diese Aspekte zur Erzeugung verschiedenartiger Klänge beitragen. Werden Sie Zeuge der Entstehung von Melodien, die auf physikalischen Prinzipien basieren und erfahren Sie, wie der menschliche Atem durch die Handwerkskunst der Instrumentenbauer in Musik verwandelt wird. Erfahren Sie, wie verschiedene Materialien wie Buchsbaumholz, Ebenholz oder Grenadillholz den Klang der Blockflöte beeinflussen und wie Theobald Boehm mit seinem Ringklappensystem die Querflöte revolutionierte. Dieses Buch ist mehr als nur eine technische Abhandlung; es ist eine Hommage an die Kunst und Wissenschaft des Instrumentenbaus, die uns seit Jahrhunderten mit wunderbaren Klängen verzaubert. Dieses Buch führt Sie tief in die Materie ein und lässt Sie die physikalischen und handwerklichen Aspekte der Holzblasinstrumente aus einer völlig neuen Perspektive erleben. Ergründen Sie die Welt der Obertöne, Eigenfrequenzen und der akustischen Resonanz und verstehen Sie, wie all diese Elemente zusammenspielen, um den einzigartigen Klang jedes Instruments zu formen. Ein unverzichtbarer Ratgeber für alle, die die Klangwelt der Holzblasinstrumente wirklich verstehen möchten.
D i e H o l zb l a s i n s t r u m e n te
Allgemeines:
Bei den Blasinstrumenten muss man zwischen der Art der Schwingungserzeugung, dem angeschlossenen Resonator und der Abstrahlung der Luft unterscheiden.
Es gibt mehrere Arten von Tonerzeugung:
.) durch ein schwingendes Rohrblatt
.) ein schwingendes Luftblatt
.) durch die menschlichen Lippen
Grundsätzlich hat jedes Blasinstrument eine unterschiedliche Ton- bzw. Schwingungserzeugung
- Luft trifft auf eine scharfe Kante (Querflöte)
- Luft trifft auf einen Block (Blockflöte)
- Luft schwingt zwischen einem doppelten Rohrblatt (Oboe)
- Luft trifft auf ein Rohrblatt, das in einer Windkapsel schwingt (Fagott)
- Luft triff auf ein einfaches Rohrblatt (Klarinette)
Somit können die Blasinstrumente in Flöteninstrumente, Rohrblattinstrumente und Blechblasinstrumente eingeteilt werden.
Alle Blasinstrumente verfügen über einen Schallröhre, die je nach Instrument, unterschiedlicher Größe, Länge, Durchmesser und Material sind.
Die Luftteilchen in den Röhren schwingen zwischen bestimmten Ruhepunkten hin und her und diese Bewegungen sind gegenläufig. Die Schwingungen in den Röhren der Blasinstrumente sind daher immer Longitudinalwellen und die Schwingungsbewegung erfolgt längs der Röhrenachse
Ruhepunkt
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Durch die Luftteilchen, die sich einmal vom Ruhepunkt weg und einmal hinbewegen, entstehen an dem Ruhepunkt abwechselnd Luftverdichtungen und Luftverdünnungen. In den Ruhepunkten selbst findet keine Bewegungen der Luftteilchen statt. Diese Punkte werden somit auch als Bewegungsknoten bezeichnet. Die Bewegungsknoten sind aber auch gleichzeitig die Stellen mit den meisten Druckschwankungen und werden daher auch als Druckbäuche bezeichnet.
Wie viele Druckbäuche und Knoten von Luftschwingungen sich in einer Röhre befinden, hängt von der Schwingungsfrequenz und der Länge der Schwingungsröhre ab. Gibt es in einer Schwingungsröhre zwei Druckbäuche und zwei Knoten, dann entspricht der Abstand zweier gleicher Druck und Bewegungszuständen der Wellenlänge Lamda. Druck und Bewegung sind in diesem Moment um ein viertel der Wellenlänge verschoben.
Natürlich hat jede Röhre auch eine Eigenfrequenz, die aber von der Art der Röhrenenden abhängig ist.
z.B. die Pfeifen einer Orgel
1) an beiden Seiten offenen Röhren zeigen oben und unten immer Bewegungsbäuche bzw. Druckknoten, da keine Dichteänderung erfolgt sondern ein Ausgleich mit der Außenluft stattfindet => Es finden niemals Druckschwankungen statt, da immer der Druck der Außenluft herrscht.
In der Röhre findet auch eine gewisse Grundschwingung statt, da an den Enden ein Druckknoten ist in der Mitte hingegen ein Druckbauch. In der Röhre kann man somit eine halbe Wellenlänge feststellen.
Eine nächst höhere Schwingung ergibt 2 Druckbäuche, und die weitere 3 Druckbäuche
Da sich in einer Röhre 1, 2, 3 oder mehr halbe Wellen ausbilden können, gibt es außer dem typischen Grundton alle harmonischen Obertöne = Eigentöne od. Eigenfrequenz der Röhre; Daraus folgt: Die Pfeifenlänge ist immer ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge.
Daraus folgt : l= n * Wellenlänge/2 l.Länge der Pfeife bzw. Röhre n.1, 2, 3, ...
Die Eigenfrequenz der Röhre kann man sich errechnen mit:
f= n* c/2l cSchallgeschwindigkeit
2) Pfeifen die an einer Seite geschlossen sind, nennt man „gedackte Pfeife“. Demnach ist die Grundschwingung ein viertel der Wellenlänge. Dien nächst höhere Schwingung ist dann eine dreiviertel Wellenlänge u.s.w...
Die gedackte Pfeife kann somit nur ungeradzahlige Obertöne erzeugen.
l= Wellenlänge/4 (2n-1)
Die Frequenz des Grundtons einer Pfeife ist: f= c/4l
So ist es möglich, für verschiedene Grund- und Obertöne die benötigte Pfeifenlänge zu berechnen. Trotzdem ist zu beachten, dass es in der Praxis Abweichungen gibt, die jedoch die Instrumentenbauer auf Grund langjähriger Erfahrung berücksichtigen und so gering wie möglich halten können. Ein sehr großer Faktor für Abweichungen ist die Temperatur.
Anwendung der Pfeifen:
-) Bei der Orgel: Es werden eine große Zahl von Pfeifen unterschiedlicher Länge benutzt, die auf eine bestimmte Tonhöhe abgestimmt sind. Um unterschiedlich Töne zu erzeugen, müssen die Pfeifen abwechselnd benutzt werden.
-) Bei den anderen Blasinstrumenten, die ja nur eine Pfeife benutzen, muss die Tonänderung durch eine Veränderung der Rohrlänge erfolgen.
- Rohrlänge wird durch Auseinanderziehen und Ineinanderschieben verändert z.B. Posaune
- Löcher, die man mit den Fingern mit Hilfe von Klappen und Ringen
öffnen und schließen kann z.B. Blockflöte, Querflöte, Klarinette
- Teile vom Rohr werden durch Ventile geöffnet und geschlossen
z.B. Trompete, Horn
D ie Flöt en in st ru m en t e:
Zu den Flöteninstrumenten zählen Blockflöte, Querflöte und die Labialpfeifen der Orgel. Um einen Ton bzw. eine Schwingung zu erzeugen wird der Ton auf eine scharfe Kante geblasen (Schneidentonbildung). Strömt Luft mit einer gewissen Geschwindigkeit aus einem schmalen Spalt, entsteht ein Ton, der sogenannte Spaltton. Dieser ist jedoch sehr schwach und musikalisch nicht verwendbar. Wenn jedoch der aus dem Spalt austretende Luftstrom auf eine scharfe Schneide trifft, dann entsteht der sogenannte Schneidenton. Für die Frequenz des Schneidenton gibt es eine Formel:
f = v/A f…Frequenz v….Strömungsgeschwindigkeit der
Wirbel A.Abstand Schneide / Spalt
Bei schwachem Luftdruck entstehen zuerst tiefe Maultöne, wird der Druck weiter erhöht erhöht sich auch die Tonhöhe dieser Maultöne. Je höher der Druck wird desto mehr steigen die Eigenfrequenzen und man kann Obertöne durch sogenanntes „Überblasen“ erzeugen.
Flöteninstrumente haben einen Umfang von circa einer Oktave. Durch die sogenannten Grifflöcher werden die notwendigen Halbtonschritte erzeugt. Durch das „Überblasen“ bei gleicher Griffhaltung kann die 2. Oktave erreicht werden. Die temperierte Skala besteht aus 12 Halbtönen das heißt, dass die Flöteninstrumente mindestens 11 Grifflöcher benötigen.
Dazu kommen noch Hilfsklappen, Trillerklappen und Kombinationsklappen. Flöteninstrumente erreichen normalerweise keine hohe Frequenz – solche die über 4000 Hertz gehen, sind eher selten. Eine Ausnahme stellt die Piccoloflöte dar, deren Klangspektrum bis 10000 Hertz erreichen kann.
Im Allgemeinen haben die tieferen Töne eine größere Obertonbildung, da bei höheren Tönen die Instrumentenlänge geringer ist.
Der Klang des Tones wird natürlich auch von der Mensur (= Verhältnis der Korpuslänge zum Durchmesser ) und vom Anblasedruck bestimmt.
Bei der Erzeugung der Schallröhren von Flöteninstrumenten gibt es 2 unterschiedliche Bauarten:
- Konische Bohrung => weicherer Tonklang
- Zylindrische Bohrung => mehr Obertöne
Die Blockflöte (auch Schnabelflöte, wegen des typischen Mundstückes, genannt) wurde schon um ca. 1600 in Europa verwendet.
Sie hat ein zur Querflöte sehr unterschiedliches Klangspektrum. Die tieferen Töne sind vorherrschend, da der 2.Oberton stärker ausgebildet ist als der erste, bedingt durch die konische Bauart.
Der Luftstrom kommt bei der Blockflöte beim Anblasen durch einen Windkanal und trifft dort gegen eine Schneide. Hier liegt der wesentliche Unterschied zur Querflöte! Bei dieser nämlich formt der Flötenspieler selbst den Windkanal mit dem Mund bzw. mit der Lippe, womit er den Ton maßgeblich durch die Änderung der Spaltöffnung oder die Richtung des Luftstromes verändern und beeinflussen kann. Noch zu erwähnen wäre, dass zur Bauart der Blockflöten vorwiegend folgende Hölzer verwendet werden.
Buchsbaumholz, Ebenholz, Pulisanderholz od. Grenadillholz
Einige Blockflötenarten:
Baß-Blockflöte:
- Konische Bohrung
- Mundrohr und Windkammer befinden sich vor dem Kern und der Kernspalte
Alt- u. Sopranblockflöte:
- Konische Bohrung
- Kernspalte im Mundstück
Die Querflöte ist seit dem Mittelalter bekannt und hat sich seither ziemlich weiterentwickelt. Um 1665: Querflöte= 3-teilig, etwas später vier-teilig und sie hatte nur 1 Klappe.
Erst um 1800 hat sie mehrere Klappen. Theobald Boehm bohrte Tonlöcher und erfand das Ringklappensystem. Außerdem veränderte er das Mundloch und entwickelte ein zylindrisch gebohrtes Mundstück.
Friedrich Meyer entwickelte ein System für den weicheren Klang und die sogenannte Meyer-Flöte gibt es heute noch.
Meyer-Querflöte
- Konische Bohrung
- Mundstück mit Mundloch, Korkpfropfen samt Korkschraube und Klappe
Die sogenannten Labialpfeifen der Orgel kommen, wie oben schon erwähnt, als offene oder gedackte Pfeifen vor. Diese Pfeifen haben das System der Schneidentonbildung und sind dem Bau der Blockflöten mit Kernspalte sehr ähnlich.
Orgelpfeifen haben sehr unterschiedliche Formen und Größen, was recht unterschiedliche Klangfarben und Klangspektren verursacht. Natürlich beeinflusst die Mensur das Spektrum maßgeblich. Durch die wachsende Mensur nimmt die Zahl der Obertöne ab.
D ie Ro h rb latt in stru m en te
D opp elro h rb latt in st ru m en t e (Ob oeng rupp e)
Schwingungserzeuger sind zwei gegeneinander schwindende Zungen (flache Rohrblätter, die um eine Hülse gebunden sind).
Der Luftraumresonator ist einen lange nahezu konische Schallröhre, die am Ende leicht glockenförmig (leichter Schalltrichter) geformt ist. Ausnahmen sind die Oboe d’amore, das Englischhorn und das Heckelphon, die einen birnenförmigen Schalltrichter ( auch Liebesfuß genannt ) haben. Der Bläser nimmt das doppelte Rohrblatt zwischen die Lippen=>Schwingungserzeuger ist mit den Lufthohlräumen des Kopfes verbunden (Kehle und Brustkorb), die ebenfalls in Schwingung versetzt werden. Die Schwingungen dieser Instrumente sind periodisch aber nicht sinusförmig => obertonreicher Klang.
Die Tonhöhenänderung bei den Doppelrohrinstrumenten erfolgt durch Seitenlöcher, die mit den Fingern durch Klappen betätigt werden.
Um in die nächsthöhere Oktave überzublasen, werden sogenannte Überblasklappen verwendet. Besonders charakteristisch für die Oboeninstrumente ist der Klang, der etwas näselnd und scharf ist und von feststehenden Obertonbereichen verursacht wird.
Die Oboe kommt in den höheren Lagen bis auf etwa 9000 Hertz, das Englisch Horn auf etwa 8500 Hz und die Oboe d’amore auf etwa 7000 Hz. Fagott bzw. Kontrafagott kommen auf jeweils 2400 und 2000 Hertz.
In s t r u m en te m it ein fach em Roh rb latt
D ie Klar in ett en in s t ru m en t e
Zu den Instrumente mit einfachem Rohrblatt gehören die Klarinetten und die Saxophone. Das Rohrblatt wird mit deiner Schnur und einer Blattschraube auf dem Mundstück (meist aus Holz, Kunststoff oder Metall) befestigt, das schnabelförmig ist. Das Mundstück wird so in den Mund genommen, dass es auf der Unterlippe, die über die unteren Zähne gezogen ist, liegt. Die Schwingungen dieses Blattes werden durch Atemdruck, Lippendruck und Ansatzpunkt der Unterlippe beeinflusst. Das schwingende Rohrblatt kann in 3 Teile unterteilt werden:
1) der größte Teil des schwingenden Blattes bewegt sich in der Grundfrequenz
2) die anderen zwei, etwas kürzeren Teile, die eine Eigenschwingung hervorrufen
Allgemeines:
Die Klarinette besitzt eine zylindrisch gebohrte Schallröhre an die ein parabelförmiger Schallbecher angeschlossen ist. Die Klarinette ist als ein Instrument mit zwei schwingungsfähigen Gebilden zu sehen. Das eine wäre das Rohrblatt bzw. die Zunge und das andere die Schallröhre. Die Eigenfrequenz einer Klarinette wird fast ausschließlich von der schwach gedämpften Luftsäule bestimmt.
Wie bei den meisten Holzblasinstrumenten werden zur Tonhöhenänderung die bekannten Seitenlöcher geöffnet und geschlossen und wiederum die Überblastechnik angewandt.
Der wesentliche Unterschied zu den anderen Holzblasinstrumenten ergibt sich darin, dass die Klarinette nur ungeradzahlige Vielfache der Grundfreqeunz überblasen kann. Weiters gehört dieses Instrument zu den transponierenden Instrumenten (beim Überblasen kommt sie in die Duodezim und nicht in die nächsthöhere Oktave ) und somit braucht sie im Unterschied zu den Übrigen Holzblasinstrumente 18 statt 11 Tonlöcher.
Außerdem unterschiedet sie sich noch von den anderen Blasinstrumenten, dass bei höherer Frequenz der Anblasedruck bzw. Lippendruck verringert werden muss, da die Klarinette ein Koppelungssystem hat und somit die höhere Blattfrequenz eine geringer Dämpfung braucht.
Das Saxophon wurde um 1840 von Adolphe Sax entwickelt und war zunächst ein Militärinstrument. Das Instrument wird mit einfachem Rohrblatt und in verschiedenen Tonlagen gebaut (z.B. Sopran-, Alt, Tenor, und Baritonsaxophon)
Häufig gestellte Fragen
Was sind die Haupttypen von Tonerzeugung bei Blasinstrumenten?
Die Tonerzeugung kann durch ein schwingendes Rohrblatt, ein schwingendes Luftblatt oder durch die menschlichen Lippen erfolgen.
Wie werden Blasinstrumente grundsätzlich eingeteilt?
Blasinstrumente können in Flöteninstrumente, Rohrblattinstrumente und Blechblasinstrumente eingeteilt werden.
Welche Arten von Schwingungen finden in Blasinstrumenten statt?
Die Schwingungen in den Röhren der Blasinstrumente sind Longitudinalwellen, und die Schwingungsbewegung erfolgt längs der Röhrenachse.
Was sind Druckbäuche und Bewegungsknoten in einer Schallröhre?
Druckbäuche sind Stellen mit den meisten Druckschwankungen, während Bewegungsknoten Stellen ohne Bewegung der Luftteilchen sind.
Wie hängt die Eigenfrequenz einer Röhre von ihren Enden ab?
Die Eigenfrequenz hängt davon ab, ob die Röhre an beiden Seiten offen oder an einer Seite geschlossen ist (gedackte Pfeife).
Wie berechnet man die Eigenfrequenz einer offenen Röhre (beide Seiten offen)?
Die Eigenfrequenz (f) kann mit der Formel f = n * c / 2l berechnet werden, wobei n eine ganze Zahl (1, 2, 3,...), c die Schallgeschwindigkeit und l die Länge der Pfeife bzw. Röhre ist.
Wie berechnet man die Frequenz des Grundtons einer gedackten Pfeife (einseitig geschlossen)?
Die Frequenz (f) des Grundtons einer gedackten Pfeife kann mit der Formel f = c / 4l berechnet werden, wobei c die Schallgeschwindigkeit und l die Länge der Pfeife ist.
Wie erfolgt die Tonänderung bei Blasinstrumenten mit nur einer Pfeife?
Die Tonänderung erfolgt durch eine Veränderung der Rohrlänge, z.B. durch Auseinanderziehen und Ineinanderschieben (Posaune), durch Öffnen und Schließen von Löchern (Blockflöte, Querflöte, Klarinette) oder durch Ventile (Trompete, Horn).
Wie funktioniert die Tonerzeugung bei Flöteninstrumenten?
Die Tonerzeugung erfolgt durch das Blasen auf eine scharfe Kante (Schneidentonbildung). Der Luftstrom trifft auf eine Schneide und erzeugt einen Ton.
Was ist der Unterschied zwischen Blockflöte und Querflöte in Bezug auf die Tonerzeugung?
Bei der Blockflöte kommt der Luftstrom durch einen Windkanal und trifft auf eine Schneide, während bei der Querflöte der Spieler den Windkanal selbst mit dem Mund bzw. der Lippe formt.
Was sind Labialpfeifen der Orgel und wie funktionieren sie?
Labialpfeifen der Orgel nutzen das System der Schneidentonbildung und ähneln dem Bau der Blockflöten mit Kernspalte.
Wie funktioniert die Tonerzeugung bei Doppelrohrblattinstrumenten (Oboengruppe)?
Die Schwingungserzeugung erfolgt durch zwei gegeneinander schwindende Zungen (flache Rohrblätter). Der Bläser nimmt das doppelte Rohrblatt zwischen die Lippen.
Wie erfolgt die Tonhöhenänderung bei Doppelrohrinstrumenten?
Die Tonhöhenänderung erfolgt durch Seitenlöcher, die mit den Fingern durch Klappen betätigt werden. Überblasklappen werden genutzt, um in höhere Oktaven zu gelangen.
Wie funktioniert die Tonerzeugung bei Instrumenten mit einfachem Rohrblatt (Klarinette)?
Das Rohrblatt wird auf dem Mundstück befestigt und schwingt durch Atemdruck, Lippendruck und den Ansatzpunkt der Unterlippe.
Was ist der wesentliche Unterschied der Klarinette zu anderen Holzblasinstrumenten?
Die Klarinette kann nur ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz überblasen und gehört zu den transponierenden Instrumenten (Überblasen in die Duodezim).
Was ist das Saxophon und wann wurde es entwickelt?
Das Saxophon wurde um 1840 von Adolphe Sax entwickelt und verwendet ein einfaches Rohrblatt. Ursprünglich war es ein Militärinstrument.
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- Christina Pitterle (Author), 2001, Holzblasinstrumente, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/103559
