Σχεδόν όλα τα μουσικά όργανα αποτελούνται από δύο βασικά στοιχεία: μια γεννήτρια, η οποία ενεργοποιεί τη δόνηση και έναν αντηχείο, που ενισχύει τη δόνηση και την τροποποιεί για να δημιουργήσει τον ήχο του οργάνου.

Στο φλάουτο, η γεννήτρια είναι το άκρο της οπής του επιστόματος στο οποίο κατευθύνεται η αναπνοή του παίκτη. Όταν η αναπνοή συναντά την άκρη, χωρίζεται σε δύο ξεχωριστές ροές αέρα. Αντ ‘αυτού, η ροή του αέρα κυμαίνεται γρήγορα μεταξύ της εισόδου όλων στην τρύπα και της απομάκρυνσης όλων από την τρύπα. Αυτό δημιουργεί μια ταχεία δόνηση στην κεφαλή του σωλήνα.

Το υπόλοιπο του σωλήνα του φλάουτου είναι το αντηχείο , με τον πραγματικό αντηχείο να είναι ο αέρας εντός του σωλήνα. (Οι μηχανισμοί στο εξωτερικό του φλάουτου προορίζονται αποκλειστικά για το άνοιγμα και το κλείσιμο των οπών και δεν έχουν καμία σχέση με τη δημιουργία του ήχου.) Ακουστικά, αυτός ο σωλήνας θεωρείται ανοιχτός και στα δύο άκρα, από το στόμα Η τρύπα λειτουργεί σαν να ήταν ανοιχτό άκρο. Αν λοιπόν κλείσουμε όλες τις οπές, ο σωλήνας αντηχείου μπορεί να φανεί έτσι:

Επειδή τα τοιχώματα των σωλήνων περιορίζουν τον αέρα μέσα, ο αέρας ενεργεί σαν ένα άκαμπτο ελατήριο, αρκετά ανεξάρτητος από τον αέρα που τον περιβάλλει. Όταν το ρεύμα αέρα στην οπή του στόματος αρχίζει να κυμαίνεται μέσα και έξω από το σωλήνα, αυτό το ελατήριο αέρα λαμβάνει μια γρήγορη διαδοχή μικρών ωθήσεων και αρχίζει να δονείται.

Ωστόσο, δεν δονείται με τον ίδιο ρυθμό με τη δόνηση στο στόμιο. Οι πιέσεις που δίδονται από τη δόνηση στην οπή του στόματος είναι αρκετά ισχυρές για να αρχίσουν να κινούνται τα ελατήρια αέρα, αλλά δεν είναι αρκετά ισχυρά για τον έλεγχο του ρυθμού των δονήσεων του αέρα-ελατηρίου. Αντ ‘αυτού, η ροή αέρα χρησιμοποιεί την ενέργεια που της προσφέρεται από αυτές τις πιέσεις για να αρχίσει να δονείται με τον δικό της φυσικό ρυθμό. Αυτός ο φυσικός ρυθμός καθορίζεται από το μήκος του αέρα-ελατηρίου. Όταν ρυθμιστεί αυτή η δόνηση, η κίνηση του αέρα στο σωλήνα γίνεται μια σειρά συστολών και επεκτάσεων που μοιάζουν με αυτό:

Λόγω της περιορισμένης φύσης του ελατηρίου αέρα, διατηρεί ένα μέρος της ενέργειας που προσδίδεται σε αυτό και αυξάνεται έτσι σε ισχύ. Σύντομα εξουδετερώνει τις αδύναμες διακυμάνσεις στην οπή του στόματος και κάνει το χρονισμό τους να συμμορφώνεται με τον δικό του ρυθμό. Όταν συμβεί αυτό, οι πιέσεις που δίδονται από τις διακυμάνσεις της οπής του στόματος θα συμβούν ταυτόχρονα με κάθε συστολή του ελατηρίου αέρα. Είναι κάτι σαν ένα άτομο να σπρώχνει μια κούνια. Κάνει τη δόνηση να χτίζει σε σημείο στο οποίο μπορεί να δονεί τον αέρα γύρω του και ακούγεται μια νότα.

Αυτή η νότα μπορεί να αλλάξει πολύ ελαφρώς με ρυθμίσεις αναπνοής και χειλιών, αλλά για να την αλλάξετε εντελώς (κοντά σε οκτάβες που αλλάζουν), πρέπει να αλλάξει το μήκος του ίδιου του ελατηρίου αέρα. Αυτό γίνεται ανοίγοντας μια τρύπα στο πλάι του σωλήνα. Η τρύπα αφαιρεί τη συστολή του αέρα σε αυτό το σημείο – είναι σχεδόν σαν να κόπηκε ο σωλήνας εκεί. Τώρα το ελατήριο αέρα πηγαίνει μόνο μέχρι εκείνη την ανοιχτή τρύπα, έτσι:

Εάν μια άλλη τρύπα ανοίξει πιο κοντά στην οπή του στόματος, το ελατήριο αέρα θα τελειώσει εκεί. Το δονούμενο τμήμα του σωλήνα θα βρίσκεται πάντα (τουλάχιστον στην πρώτη οκτάβα) μεταξύ της οπής στόματος και της πρώτης ανοικτής οπής κάτω από αυτήν.

Όσο πιο σύντομος είναι ο αέρας-άνοιξη, τόσο πιο γρήγορος είναι ο φυσικός του ρυθμός και τόσο υψηλότερη είναι η νότα που θα παράγει. Για να ανέβει στην πρώτη οκτάβα του φλάουτου, τότε, ο φλαουτίστας ανοίγει μία τρύπα κάθε φορά από το κάτω μέρος, μειώνοντας λίγο το ελατήριο αέρα with με κάθε τρύπα ανοιχτή.

Για να πάρετε μια ιδέα για τις διαστάσεις που μιλάμε, σε ένα μοντέρνο φλάουτο με όλες τις τρύπες κλειστές, το ελατήριο αέρα θα συρρικνωθεί και θα επεκταθεί 262 φορές το δευτερόλεπτο. με όλες τις τρύπες ανοιχτές, θα συρρικνωθεί και θα επεκταθεί λίγο περισσότερο από το διπλάσιο. Το συνολικό ποσό επέκτασης ή συστολής σε μια δεδομένη νότα (υπερβάλλεται στις εικόνες) είναι κατά μέσο όρο ένα πέμπτο της ίντσας, με ένα μεμονωμένο μόριο να κινείται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση μόνο το μισό της απόστασης!

Αρμονικές

Ενώ ο αέρας στο σωλήνα φλάουτου κινείται με το σχήμα που περιγράφεται παραπάνω – που ονομάζεται θεμελιώδης δόνηση – κινείται επίσης σε μια σειρά αρμονικών δονήσεων. Πρόκειται για πρόσθετα φυσικά σχέδια δόνησης για το ελατήριο αέρα.

Για παράδειγμα, ας κλείσουμε ξανά τις οπές του σωλήνα και ρίξτε μια ματιά στην πρώτη αρμονική. Σε αυτό το μοτίβο δόνησης, το ελατήριο αέρα λειτουργεί σαν να χωρίστηκε σε δύο ίσα τμήματα. Ακριβώς όπως ολόκληρο το ελατήριο αέρα στη βασική δόνηση, κάθε μισό συστέλλεται και επεκτείνεται εναλλάξ, αλλά σε αντίθετο χρονισμό μεταξύ τους, έτσι ώστε το ένα να συστέλλεται ενώ το άλλο επεκτείνεται. Μοιάζει με αυτό:

Κάθε τμήμα, με το μισό μήκος του αρχικού ελατηρίου αέρα, δονείται με ρυθμό διπλάσιο από τον βασικό κραδασμό.

Ο αέρας στο σωλήνα κινείται επίσης σε μια δεύτερη αρμονική δόνηση, στην οποία το ελατήριο αέρα χωρίζεται σε τρία τμήματα. και ούτω καθεξής, έως το έκτο αρμονικό – και ακόμη υψηλότερο για ορισμένα δάχτυλα. Όλοι αυτοί οι τρόποι δόνησης εμφανίζονται στον σωλήνα φλάουτου ταυτόχρονα. Και αν ανοίξουμε τρύπες στο σωλήνα, όλα αυτά τα δονητικά μοτίβα θα εμφανίζονται τότε μεταξύ της οπής του στόματος και της πρώτης ανοιχτής τρύπας κάτω από αυτήν.

Πώς είναι δυνατόν όλες αυτές οι δονήσεις να συμβαίνουν ταυτόχρονα; Για να το καταλάβετε αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει να σκεφτείτε αυτές τις δονήσεις όχι τόσο ως πραγματικές κινήσεις του αέρα, αλλά ως κίνηση των δυνάμεων που δρουν στον αέρα. Εάν ένα μεμονωμένο μόριο αέρα μέσα στον σωλήνα ωθείται από δύο αντίθετες δονητικές δυνάμεις ταυτόχρονα, θα κινείται προς την κατεύθυνση του ισχυρότερου. αν ήταν ίσοι, δεν θα κινούνταν καθόλου. Εάν οι δύο δυνάμεις πήγαιναν προς την ίδια κατεύθυνση, θα κινήθηκε προς αυτή την κατεύθυνση ένα επιπλέον ποσό.

Μπορεί να έχετε δει κάτι τέτοιο αν έχετε παίξει ποτέ με ένα μακρύ σχοινί συνδεδεμένο στο ένα άκρο. Μπορείτε να στείλετε μια δόνηση κάτω από το σχοινί και μετά μια άλλη λίγο μετά. Η πρώτη δόνηση θα αναπηδήσει στο άλλο άκρο και όταν συναντηθούν οι δύο δονήσεις, θα περάσουν μεταξύ τους.

Ας επιστρέψουμε στην πρώτη αρμονική. Είπαμε πριν ότι τα δύο ίσα τμήματα δονήθηκαν το καθένα με ρυθμό διπλάσιο από το θεμελιώδες. Αυτό παράγει μια ξεχωριστή αρμονική νότα, μια οκτάβα υψηλότερη από τη θεμελιώδη νότα. Κάθε πρόσθετη αρμονική δόνηση δημιουργεί επίσης τη δική της αρμονική νότα και όλα αυτά συμβαίνουν ταυτόχρονα με το θεμελιώδες.

Αυτές οι σημειώσεις, ωστόσο, είναι τόσο στενά συνδεδεμένες που συνδυάζονται και τις ακούμε ως μία νότα και όχι ξεχωριστά. Ωστόσο, κάνουν τη μεγάλη διαφορά στον τόνο. Σε οποιοδήποτε όργανο, ο τόνος καθορίζεται από τη σχετική ισχύ των αρμονικών. Η φύση των δονήσεων όλων των ήχων του οργάνου είναι πανομοιότυπη – για παράδειγμα, η θεμελιώδης δόνηση της νότας C είναι η ίδια (εκτός από την ένταση) είτε παίζεται από ένα φλάουτο, ένα βιολί ή ένα πιρούνι συντονισμού. Αυτό που δημιουργεί τις διαφορές στους ήχους είναι ο συνδυασμόςτων δονήσεων. Αυτό μοιάζει με τη δημιουργία πολλών διαφορετικών συνταγών από ένα δεδομένο σύνολο συστατικών, με ποικίλες επιλογές και ποσότητες. Ο ήχος φλάουτου έχει λιγότερους τύπους αρμονικών κραδασμών από σχεδόν οποιοδήποτε άλλο όργανο, και αυτός είναι ο κύριος παράγοντας στην παραγωγή του διακριτικού του τόνου.

Οκτάβες

Οι αρμονικές είναι επίσης σημαντικές για την παραγωγή των υψηλότερων οκτάβων.

Όταν το αυτί ακούει μια θεμελιώδη και διάφορες αρμονικές μαζί, ερμηνεύει τη χαμηλότερη νότα – σε αυτήν την περίπτωση τη θεμελιώδη – ως «τη» νότα, και ακούει τα υπόλοιπα ως τόνο. Για να παράγουμε τη δεύτερη οκτάβα του φλαούτου, λοιπόν, πρέπει να βγάλουμε το θεμελιώδες, έτσι ώστε η πρώτη αρμονική – η οποία είναι μία οκτάβα υψηλότερη – να είναι η χαμηλότερη ακρόαση.

Αυτό γίνεται μέσω ρύθμισης χειλιών και αναπνοής. Με έναν συνδυασμό επιτάχυνσης της αναπνοής σας και ώθησης των χειλιών σας πιο κοντά στην άκρη της οπής του στόματος, κόβετε το μισό «χρόνο ταξιδιού» της ροής του αέρα. Σε αυτό το σημείο οι διακυμάνσεις της ροής του αέρα «διπλάσιο» και συνδέονται με την πρώτη αρμονική. Το θεμελιώδες, αριστερά χωρίς υποστήριξη, πέφτει, αφήνοντας την πρώτη αρμονική ως τη χαμηλότερη νότα και προκαλεί την ακρόαση της δεύτερης οκτάβας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η δεύτερη οκτάβα μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας τα ίδια δάκτυλα με την πρώτη.

Εάν ο χρόνος ταξιδιού της ροής αέρα μειωθεί ακόμη περισσότερο, οι διακυμάνσεις της ροής αέρα θα αγκιστρωθούν στην τρίτη και στη συνέχεια στην τέταρτη αρμονική, ρίχνοντας την προηγούμενη, πιο αργή αρμονική σε κάθε βήμα. Τόσο η τρίτη όσο και η τέταρτη αρμονική χρησιμοποιούνται στην παραγωγή της τρίτης οκτάβας.

Για να διευκολύνετε την αναπαραγωγή των νότες της τρίτης οκτάβας, χρησιμοποιείται επίσης εξαερισμός . (Στη δεύτερη οκτάβα, ο εξαερισμός χρησιμοποιείται στο D και το D ‑ αιχμηρό.) Κατά τον εξαερισμό, ανοίγετε μια τρύπα κάπου κατά μήκος του δονούμενου τμήματος του σωλήνα, αφαιρώντας έτσι τη συστολή στο σημείο αυτό και εισάγοντας ένα «αδύναμο σημείο» στο ο αέρας ‑ την άνοιξη. Αυτό χωρίζει βίαια την πηγή αέρα, διασφαλίζοντας ότι το χαμηλότερο αρμονικό θα πρέπει να πέσει. (Στις υψηλότερες οκτάβες, πρέπει να ανοίξει περισσότερο από μία τρύπα νότας για να κόψει εντελώς το ελατήριο αέρα σε αυτήν την απόσταση από την οπή του στόματος.) Ο εξαερισμός βελτιώνει επίσης τον συντονισμό σε μερικές νότες.

Αυτό είναι μόνο μια σύντομη, μερική περιγραφή του τι είναι γνωστό για τις πολυπλοκότητες της παραγωγής ήχου στο φλάουτο. Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν ακόμη απομείνει να ξεδιπλώσουν τα μυστήρια αυτού του απλού σωλήνα με τρύπες.