La struttura del diagramma di uno strumento musicale d'organo in breve. Organo (strumento musicale). Dispositivo per canne

Che suona con l'ausilio di canne (di metallo, di legno, senza ance e con ance) di vari timbri, nelle quali viene pompata l'aria mediante un soffietto.

Suonare l'organo effettuato utilizzando più tastiere a mano (manuali) e una pedaliera.

In termini di ricchezza del suono e abbondanza di mezzi musicali, l'organo è al primo posto tra tutti gli strumenti ed è talvolta chiamato il "re degli strumenti". Per la sua espressività è da tempo divenuto proprietà della chiesa.

Viene chiamata una persona che suona musica su un organo organista.

I soldati del Terzo Reich chiamavano i sistemi missilistici a lancio multiplo sovietici BM-13 “l’organo di Stalin” a causa del suono prodotto dalle code dei missili.

Storia dell'organo

L'embrione dell'organo può essere visto sia in che in. Si ritiene che l'organo (hydraulos; anche hydraulikon, hydraulis - "organo acquatico") sia stato inventato dal greco Ctesibius, che visse ad Alessandria d'Egitto nel 296-228. AVANTI CRISTO e. L'immagine di uno strumento simile appare su una moneta o su un gettone dell'epoca di Nerone.

Organi di grandi dimensioni apparvero nel IV secolo, organi più o meno migliorati nel VII e VIII secolo. Papa Vitaliano (666) introdusse l'organo nella Chiesa cattolica. Nell'VIII secolo Bisanzio era famosa per i suoi organi.

L'arte di costruire organi si sviluppò anche in Italia, da dove furono esportati in Francia nel IX secolo. Quest'arte si sviluppò successivamente in Germania. L'organo iniziò a ricevere il suo utilizzo più grande e diffuso nel XIV secolo. Nel XIV secolo nell'organo apparve un pedale, cioè una tastiera per i piedi.

Gli organi medievali, rispetto a quelli successivi, erano di rozza fattura; una tastiera manuale, ad esempio, era composta da tasti larghi da 5 a 7 cm, la distanza tra i tasti raggiungeva un cm e mezzo e si colpivano i tasti non con le dita, come adesso, ma con i pugni.

Nel XV secolo le chiavi furono ridotte e il numero dei tubi aumentò.

Struttura dell'organo

Gli organi migliorati hanno raggiunto un numero enorme di tubi e tubi; ad esempio, l'organo di Parigi nella chiesa di S. Sulpice ha 7mila tubi e tubature. Un organo ha canne e tubi delle seguenti dimensioni: a 1 piede, le note suonano tre ottave più alte di quanto scritto, a 2 piedi, le note suonano due ottave più alte di quanto scritto, a 4 piedi, le note suonano un'ottava più alta di quanto scritto, a 8 piedi , le note suonano come scritte, a 16 piedi - le note suonano un'ottava più bassa di quelle scritte, a 32 piedi - le note suonano due ottave più basse di quelle scritte. Chiudendo il tubo in alto si abbassano di un'ottava i suoni prodotti. Non tutti gli organi hanno canne di grandi dimensioni.

Ci sono da 1 a 7 tastiere in un organo (solitamente 2-4); sono chiamati manuali. Sebbene ogni tastiera d'organo abbia un volume di 4-5 ottave, grazie alle canne che suonano due ottave sotto o tre ottave sopra rispetto alle note scritte, il volume di un grande organo è di 9,5 ottave. Ciascun insieme di canne dello stesso timbro costituisce, per così dire, uno strumento separato e viene chiamato Registrati.

Ciascuno dei pulsanti o registri push-in o pull-out (posizionati sopra la tastiera o sui lati dello strumento) attiva una corrispondente fila di tubi. Ogni pulsante o registro ha il proprio nome e la corrispondente iscrizione, che indica la lunghezza del tubo più grande di questo registro. Il compositore può indicare nelle note sopra il luogo in cui tale registro dovrà essere utilizzato il nome del registro e la dimensione delle canne. (La scelta dei registri per l'esecuzione di un brano musicale si chiama registrazione.) Negli organi ci sono da 2 a 300 registri (molto spesso da 8 a 60).

Tutti i registri rientrano in due categorie:

• Registri con canne senza ance(registri labiali). Questa categoria comprende registri di flauti aperti, registri di flauti chiusi (bourdon), registri di armonici (miscele), in cui ogni nota ha più armonici (più deboli).
• Registri che hanno canne ad ance(registri ad ancia). La combinazione dei registri di entrambe le categorie insieme alla mistura si chiama plein jeu.

Tastiere o manuali si trovano negli organi su una terrazza, uno sopra l'altro. Oltre ad essi è presente anche una pedaliera (da 5 a 32 tasti), prevalentemente per i suoni gravi. La parte della mano è scritta su due righi: nelle chiavi e come per. La parte del pedale è spesso scritta separatamente su un rigo. La pedaliera, chiamata semplicemente "pedale", si suona con entrambi i piedi, utilizzando alternativamente il tallone e la punta (fino al XIX secolo solo la punta). Un organo senza pedale è detto positivo, un piccolo organo portatile è detto portatile.

I manuali degli organi hanno nomi che dipendono dalla posizione delle canne nell'organo.

• Il manuale principale (con i registri più forti) - nella tradizione tedesca si chiama Hauptwerk(Grand orgue francese, Grand clavier) e si trova più vicino all'esecutore, o in seconda fila;
• Si chiama il secondo manuale più importante e più rumoroso della tradizione tedesca Oberwerk(opzione più forte) o Positivo(versione leggera) (Positif francese), se le canne di questo manuale si trovano SOPRA le canne Hauptwerk, o Ruckpositiv, se le canne di questo manuale si trovano separatamente dalle altre canne dell'organo e sono installate dietro la schiena dell'organista; I tasti Oberwerk e Positiv sulla console di gioco si trovano un livello sopra i tasti Hauptwerk, mentre i tasti Ruckpositiv si trovano sotto i tasti Hauptwerk, riproducendo così la struttura architettonica dello strumento.
• Un manuale, i cui tubi si trovano all'interno di una specie di scatola che presenta nella parte anteriore delle ante verticali, nella tradizione tedesca viene chiamato Schwellwerk(Recit francese (expressif). Schwellwerk può essere posizionato nella parte superiore dell'organo (l'opzione più comune) o allo stesso livello di Hauptwerk. I tasti Schwellwerk si trovano sulla console di gioco a un livello più alto rispetto a Hauptwerk, Oberwerk, Positivo, positivo.
• Tipologie di manuali esistenti: Hinterwerk(le canne si trovano sul retro dell'organo), Brustwerk(i tubi si trovano direttamente sopra il sedile dell'organista), Solowerk(registri solisti, canne molto rumorose situate in un gruppo separato), Coro eccetera.

I seguenti dispositivi servono come sollievo per i musicisti e come mezzo per migliorare o indebolire la sonorità:

Copula- un meccanismo mediante il quale due tastiere sono collegate e i registri ad esse estesi agiscono simultaneamente. Copula consente a un giocatore che suona un manuale di utilizzare i registri estesi di un altro.

4 poggiapiedi sopra la pedaliera(Pеdale de combinaison, Tritte), ciascuno dei quali agisce su una specifica combinazione di registri nota.

Persiane- un dispositivo costituito da porte che chiudono e aprono l'intera stanza con tubi di registri diversi, a seguito delle quali il suono viene rafforzato o indebolito. Le porte sono guidate da un gradino (canale).

Poiché i registri nei diversi organi di diversi paesi ed epoche non sono gli stessi, di solito non sono indicati in dettaglio in una parte dell'organo: solo il manuale, la designazione delle canne con o senza ance e la dimensione delle canne sono scritte su uno o in un altro posto nella parte dell'organo. Altri dettagli verranno forniti al contraente.

L'organo è spesso abbinato all'orchestra e al canto negli oratori, nelle cantate, nei salmi e anche nell'opera.

Esistono anche organi elettrici (elettronici), ad es. Hammond.

Compositori che hanno composto musica per organo

Johann Sebastian Bach
Johann Adam Reincken
Johann Pachelbel
Dietrich Buxtehude
Girolamo Frescobaldi
Johann Jacob Froberger
Giorgio Frideric Händel
Siegfried Karg-Ehlert
Henry Purcell
Max Regger
Vincenzo Lubecca
Johann Ludwig Krebs
Mattia Weckmann
Domenico Zipoli
Cesare Frank

Video: Organo su video + suono

Grazie a questi video, puoi familiarizzare con lo strumento, guardare un vero gioco, ascoltarne il suono e percepire le specificità della tecnica:

Strumenti di vendita: dove acquistare/ordinare?

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Quando la porta poco appariscente, dipinta di beige, si aprì, dall'oscurità si vedevano solo pochi gradini di legno. Immediatamente dietro la porta si alza una potente scatola di legno, simile a una scatola di ventilazione. "Fai attenzione, questa è una canna d'organo, 32 piedi, registro di flauto basso", mi avvertì la mia guida. "Aspetta, accendo la luce." Aspetto pazientemente, pregustando una delle escursioni più interessanti della mia vita. Davanti a me c'è l'ingresso dell'organo. Questo è l'unico strumento musicale in cui puoi entrare

Uno strumento divertente: un'armonica con campanelli insoliti per questo strumento. Ma quasi esattamente lo stesso design può essere trovato in qualsiasi organo di grandi dimensioni (come quello mostrato nell'immagine a destra) - questo è esattamente il modo in cui sono progettate le canne d'organo a "ancia"

Il suono di tremila trombe. Schema generale Lo schema mostra uno schema semplificato dell'organo a struttura meccanica. Le fotografie che mostrano i singoli componenti e dispositivi dello strumento sono state scattate all'interno dell'organo della Sala Grande del Conservatorio di Stato di Mosca. Il diagramma non mostra il soffietto del caricatore, che mantiene la pressione costante nel caricabatteria, e le leve Barker (sono nelle immagini). Inoltre non è presente il pedale (tastiera a pedale)

L'organo ha più di cent'anni. Si trova nella Sala Grande del Conservatorio di Mosca, quella sala famosissima, dalle cui pareti ti guardano i ritratti di Bach, Čajkovskij, Mozart, Beethoven... Ma tutto ciò che è aperto agli occhi dello spettatore è la consolle dell'organista rivolto alla sala con il suo lato posteriore e una "prospettiva" in legno leggermente pretenziosa con tubi metallici verticali. Osservando la facciata dell'organo, un profano non capirà mai come e perché suona questo strumento unico. Per rivelarne i segreti, dovrai affrontare la questione da una prospettiva diversa. Letteralmente.

Natalya Vladimirovna Malina, organista, insegnante, musicista e maestro d'organo, ha gentilmente accettato di diventare la mia guida. "Nell'organo ci si può muovere solo guardando in avanti", mi spiega severamente. Questa esigenza non ha nulla a che vedere con il misticismo e la superstizione: semplicemente, muovendosi all'indietro o di lato, una persona inesperta può salire su una delle canne dell'organo o toccarla. E ci sono migliaia di questi tubi.

Il principio di funzionamento principale dell'organo, che lo distingue dalla maggior parte degli strumenti a fiato: una canna - una nota. Il flauto di Pan può essere considerato un antico antenato dell'organo. Questo strumento, esistente da tempo immemorabile in diverse parti del mondo, è costituito da diverse ance cave di diversa lunghezza legate insieme. Se soffi ad angolo sulla bocca del più basso, si sentirà un suono sottile e acuto. Le ance più lunghe suonano più basse.

A differenza di un normale flauto, non è possibile modificare l'altezza di un singolo tubo, quindi il flauto di Pan può suonare esattamente tante note quante sono le ance al suo interno. Per far sì che lo strumento produca suoni molto gravi, è necessario includere tubi di lunga lunghezza e di grande diametro. Puoi costruire molti flauti di Pan con tubi di materiali diversi e diametri diversi, e poi suoneranno le stesse note con timbri diversi. Ma non sarai in grado di suonare tutti questi strumenti contemporaneamente, non potrai tenerli tra le mani e non ci sarà abbastanza fiato per le “ance” giganti. Ma se mettiamo tutti i nostri flauti in verticale, dotiamo ogni singolo tubo di una valvola per l'ingresso dell'aria, inventiamo un meccanismo che ci dia la possibilità di controllare tutte le valvole dalla tastiera e, infine, creiamo una struttura per il pompaggio dell'aria con dalla sua successiva distribuzione, abbiamo solo che risulterà essere un organo.

Su una vecchia nave

Le canne degli organi sono costituite da due materiali: legno e metallo. I tubi di legno utilizzati per produrre i suoni dei bassi hanno una sezione trasversale quadrata. I tubi metallici sono generalmente più piccoli, di forma cilindrica o conica e sono generalmente realizzati con una lega di stagno e piombo. Se c’è più stagno il tubo è più forte; se c’è più piombo il suono prodotto è sordo, “cotonoso”.

La lega di stagno e piombo è molto morbida, motivo per cui le canne dell'organo si deformano facilmente. Se un grande tubo metallico viene posizionato su un lato, dopo un po 'acquisirà una sezione trasversale ovale sotto il suo stesso peso, il che influenzerà inevitabilmente la sua capacità di produrre suono. Quando mi muovo all'interno dell'organo della Sala Grande del Conservatorio di Mosca, cerco di toccare solo le parti in legno. Se calpesti una pipa o la afferri goffamente, il costruttore di organi avrà nuovi problemi: la pipa dovrà essere "trattata" - raddrizzata o addirittura saldata.

L'organo in cui mi trovo non è il più grande del mondo, e nemmeno della Russia. In termini di dimensioni e numero di canne, è inferiore agli organi della Casa della Musica di Mosca, della Cattedrale di Kaliningrad e della Sala dei Concerti. Čajkovskij. I principali detentori del record si trovano oltreoceano: ad esempio, lo strumento installato nella Convention Hall di Atlantic City (USA) conta più di 33.000 canne. Nell'organo della Sala Grande del Conservatorio ci sono dieci volte meno canne, “solo” 3136, ma anche questo numero significativo non può essere collocato compattamente su un piano. L'organo interno è costituito da diversi livelli su cui sono installate le canne in file. Per consentire all'organaro l'accesso alle canne, su ogni livello è stato realizzato uno stretto passaggio a forma di piattaforma di assi. I livelli sono collegati tra loro da scale, in cui il ruolo di gradini è svolto da ordinarie traverse. L'organo è angusto all'interno e spostarsi tra i livelli richiede una certa destrezza.

“La mia esperienza suggerisce”, dice Natalya Vladimirovna Malina, “che è meglio per un maestro d'organo essere di corporatura magra e leggero. È difficile che una persona di diverse dimensioni lavori qui senza causare danni allo strumento. Recentemente, un elettricista, un uomo corpulento, stava cambiando una lampadina sopra un organo, è inciampato e ha rotto un paio di assi del tetto. Non ci sono state vittime o feriti, ma le assi cadute hanno danneggiato 30 canne d’organo”.

Valutando mentalmente che il mio corpo potrebbe facilmente contenere una coppia di organisti di proporzioni ideali, guardo con cautela le scale dall'aspetto fragile che conducono ai livelli superiori. “Non preoccuparti”, mi rassicura Natalya Vladimirovna, “vai avanti e ripeti i movimenti dopo di me. La struttura è forte, ti sosterrà”.

Fischio e canna

Saliamo al livello superiore dell'organo, da dove si apre la vista della Sala Grande dal punto più alto, inaccessibile a un normale visitatore del conservatorio. Sul palco di sotto, dove un ensemble d'archi ha appena finito di provare, girano piccole persone con violini e viole. Natalya Vladimirovna mi mostra vicino alla pipa dei registri spagnoli. A differenza di altri tubi, non si trovano verticalmente, ma orizzontalmente. Formando una specie di baldacchino sopra l'organo, soffiano direttamente nella sala. Il creatore dell'organo della Sala Grande, Aristide Cavaillé-Col, proveniva da una famiglia franco-spagnola di costruttori di organi. Da qui le tradizioni dei Pirenei nello strumento in via Bolshaya Nikitskaya a Mosca.

A proposito, sui registri spagnoli e sui registri in generale. Il “registro” è uno dei concetti chiave nella progettazione degli organi. Si tratta di una serie di canne d'organo di un certo diametro, formanti una scala cromatica corrispondente ai tasti della loro tastiera o parte di essa.

A seconda della scala delle canne incluse nella loro composizione (la scala è il rapporto tra i parametri delle canne più importanti per il carattere e la qualità del suono), i registri producono suono con diversi colori timbrici. Lasciandomi trasportare dai paragoni con il flauto di Pan, mi sono quasi perso una sottigliezza: il fatto è che non tutte le canne d'organo (come le ance di un antico flauto) sono aerofoni. Un aerofono è uno strumento a fiato in cui il suono si forma a seguito delle vibrazioni di una colonna d'aria. Questi includono il flauto, la tromba, la tuba e il corno. Ma il sassofono, l'oboe e l'armonica appartengono al gruppo degli idiofoni, cioè “autosuonanti”. Qui non vibra l'aria, ma una lingua portata in giro dal flusso d'aria. La pressione dell'aria e la forza elastica, contrastandosi, fanno tremare l'ancia e diffondono le onde sonore, che vengono amplificate dalla campana dello strumento come risuonatore.

In un organo, la maggior parte delle canne sono aerofoni. Si chiamano labiali o fischietti. Le trombe idiofone costituiscono un gruppo speciale di registri e sono chiamate ad ancia.

Quante mani ha un organista?

Ma come fa un musicista a far suonare tutte queste migliaia di canne - di legno e di metallo, di fischietti e di ance, aperte e chiuse - decine o centinaia di registri... al momento giusto? Per capirlo scendiamo per un po’ dal registro superiore dell’organo e andiamo al pulpito, o consolle dell’organista. Chi non lo sapesse, alla vista di questo dispositivo, è pieno di stupore, come se fosse davanti al cruscotto di un moderno aereo di linea. Diverse tastiere a mano - manuali (potrebbero essercene cinque o anche sette!), una tastiera a pedale, più alcuni altri pedali misteriosi. Ci sono anche molte leve con iscrizioni sulle maniglie. A cosa serve tutto questo?

Naturalmente l'organista ha solo due mani e non potrà suonare tutti i manuali contemporaneamente (ce ne sono tre nell'organo della Sala Grande, che sono anche tanti). Per separare meccanicamente e funzionalmente gruppi di registri sono necessarie più tastiere manuali, proprio come in un computer un disco rigido fisico è diviso in più dischi virtuali. Ad esempio, il primo manuale dell'organo della Sala Grande controlla le canne di un gruppo (termine tedesco - Werk) di registri chiamato Grand Orgue. Comprende 14 registri. Anche il secondo manuale (Positif Expressif) è responsabile di 14 registri. La terza tastiera è Recit expressif - 12 registri. Infine, un interruttore a pedale a 32 tasti, o “pedale”, funziona con dieci registri dei bassi.

Dal punto di vista di un profano, anche 14 registri per una tastiera sono in qualche modo troppi. Dopotutto, premendo un tasto, un organista è in grado di far suonare 14 canne contemporaneamente in registri diversi (e in realtà di più a causa di registri come mixtura). Cosa succede se devi suonare una nota in un solo registro o in più registri selezionati? A questo scopo vengono effettivamente utilizzate le leve di trazione poste a destra e a sinistra dei manuali. Tirando fuori una leva sulla quale è scritto il nome del registro, il musicista apre una sorta di serranda, permettendo l'accesso dell'aria alle canne di un determinato registro.

Quindi, per suonare la nota desiderata nel registro desiderato, è necessario selezionare una tastiera manuale o a pedale che controlla questo registro, estrarre la leva corrispondente a questo registro e premere il tasto desiderato.

Colpo potente

La parte finale della nostra escursione è dedicata all'aria. L'aria stessa che fa suonare l'organo. Insieme a Natalia Vladimirovna scendiamo al piano inferiore e ci troviamo in un ampio locale tecnico, dove non c'è nulla dell'atmosfera solenne della Sala Grande. Pavimenti in cemento, pareti bianche, strutture di supporto in legno antico, condutture e un motore elettrico. Nel primo decennio di esistenza dell’organo, i rocker calcanti hanno lavorato duramente qui. Quattro uomini sani stavano in fila, afferravano con entrambe le mani un bastone infilato attraverso un anello d'acciaio sul supporto e, alternativamente, con l'uno o l'altro piede, premevano sulle leve che gonfiavano il mantice. Il turno era previsto per due ore. Se un concerto o una prova duravano più a lungo, i rocker stanchi venivano sostituiti da nuovi rinforzi.

I vecchi mantici, in numero di quattro, sono ancora conservati. Come dice Natalya Vladimirovna, nel conservatorio gira una leggenda secondo cui una volta hanno cercato di sostituire il lavoro dei rocker con la potenza. A questo scopo sarebbe stato addirittura creato un meccanismo speciale. Tuttavia, insieme all'aria, l'odore del letame di cavallo salì nella Sala Grande e il fondatore della scuola d'organo russa, A.F., venne alle prove. Goedicke, dopo aver toccato il primo accordo, mosse il naso con dispiacere e disse: "Puzza!"

Che questa leggenda sia vera o no, nel 1913 la forza muscolare fu finalmente sostituita dal motore elettrico. Usando una puleggia, fece girare l'albero che a sua volta, attraverso un meccanismo a manovella, mise in movimento il soffietto. Successivamente questo schema è stato abbandonato e oggi l'aria viene pompata nell'organo da un ventilatore elettrico.

Nell'organo l'aria forzata entra nei cosiddetti mantici del caricatore, ciascuno dei quali è collegato ad una delle 12 windladas. Vinlada è un contenitore per aria compressa che assomiglia ad una scatola di legno, sulla quale, infatti, sono installate file di tubi. Un verricello di solito può ospitare diversi registri. I tubi di grandi dimensioni che non hanno abbastanza spazio sul vindlad sono installati lateralmente e un condotto dell'aria a forma di tubo metallico li collega al vindlad.

I caricatori dell'organo della Sala Grande (il design "stackflad") sono divisi in due parti principali. Nella parte inferiore la pressione costante viene mantenuta mediante un soffietto del caricatore. Quello superiore è diviso da tramezzi ermetici nei cosiddetti canali di tono. Tutte le canne di registri diversi escono nel canale del tono, controllato da un tasto del manuale o dal pedale. Ogni canale del tono è collegato al fondo del vinlada da un foro coperto da una valvola a molla. Quando si preme un tasto, il movimento viene trasmesso attraverso la trazione alla valvola, si apre e l'aria compressa fluisce verso l'alto nel canale del tono. Tutti i tubi che hanno accesso a questo canale dovrebbero, in teoria, iniziare a suonare, ma... questo, di regola, non accade. Il fatto è che attraverso l'intera parte superiore della windlady passano i cosiddetti anelli: lembi con fori situati perpendicolari ai canali del tono e aventi due posizioni. In uno di essi, i loop coprono completamente tutte le canne di un dato registro in tutti i canali di tono. Nell'altro, il registro è aperto e le sue canne iniziano a suonare non appena l'aria entra nel canale del tono corrispondente dopo aver premuto un tasto. Il controllo delle spire, come si può intuire, viene effettuato dalle levette del telecomando attraverso una struttura a registri. In poche parole, i tasti consentono a tutte le canne di suonare nei loro canali di tono e i loop definiscono quelli scelti.

Ringraziamo la direzione del Conservatorio di Stato di Mosca e Natalya Vladimirovna Malina per l'assistenza nella preparazione di questo articolo

Canne d'organo

Le trombe sonore, utilizzate come strumenti musicali fin dall'antichità, si dividono in due tipologie: trombe a bocca e ad ancia. Il corpo che suona in essi è principalmente aria. L'aria può vibrare, provocando la formazione di onde stazionarie nel tubo, in vari modi. In un bocchino o in una pipa per flauto (vedi Fig. 1), il tono viene prodotto soffiando un flusso d'aria (con la bocca o con il soffietto) sul bordo appuntito di una fessura nella parete laterale. L'attrito del flusso d'aria contro questo bordo produce un fischio, che può essere udito se la pipa viene separata dal suo bocchino (imboccatura). Un esempio è un fischio a vapore. La pipa, fungendo da risuonatore, evidenzia e amplifica uno dei tanti toni corrispondenti alla sua dimensione che compongono questo complesso fischio. In un tubo a lamella, le onde stazionarie si formano soffiando aria attraverso un apposito foro coperto da una piastra elastica (lingua, anche, Zunge), che poi vibra.

Le canne ad ancia sono di tre tipi: 1) canne (O.), il cui tono è direttamente determinato dalla velocità di vibrazione dell'ancia; servono solo per esaltare il tono prodotto dall'ancia (Fig. 2).

Possono essere regolati entro piccoli limiti spostando la molla che preme sulla linguetta. 2) Canne in cui, al contrario, le vibrazioni dell'aria in esse stabilite determinano le vibrazioni di un'ancia facilmente flessibile (clarinetto, oboe e fagotto). Questa piastra elastica e flessibile, interrompendo periodicamente il flusso d'aria insufflato, fa oscillare la colonna d'aria nel tubo; Queste ultime vibrazioni, a loro volta, regolano in modo corrispondente le vibrazioni della piastra stessa. 3) Tubi con lamelle palmate, la cui velocità di vibrazione può essere regolata e variata a piacimento entro limiti significativi. Negli strumenti in ottone, il ruolo di tale ancia è svolto dalle labbra; quando canta - le corde vocali. Le leggi della vibrazione dell'aria nei tubi con una sezione trasversale così piccola che tutti i punti della sezione trasversale vibrano allo stesso modo furono stabilite da Daniil Bernoulli (D. Bernoulli, 1762). Nei tubi aperti si formano antinodi ad entrambe le estremità, dove la mobilità dell'aria è maggiore e la densità è costante. Se tra questi due antinodi si forma un nodo, la lunghezza del tubo sarà pari alla metà della lunghezza, ad es. l = λ/ 2 ; questo caso corrisponde al tono più basso. Con due nodi, nel tubo si adatterà un'intera onda, l = 2 λ/ 2 = λ; alle tre, l= 3λ/2; A N nodi, l = Nλ/ 2. Per trovare la tonalità, cioè il numero N oscillazioni al secondo, ricordiamo che la lunghezza d'onda (distanza λ su cui si propagano le oscillazioni nel mezzo in quel momento T, quando una particella completa la sua oscillazione completa) è uguale al prodotto della velocità di propagazione ω e del periodo T oscillazioni, o λ = ωT; Ma T = l/N; quindi λ = ω/ N. Da qui N= ω/λ, ovvero, poiché dal precedente λ = 2 litri/N, N = Nω/ 2 litri. Questa formula mostra che 1) un tubo aperto, con diverse forze d'aria soffiate al suo interno, può produrre toni le cui altezze sono correlate tra loro come 1: 2: 3: 4...; 2) l'altezza del tono è inversamente proporzionale alla lunghezza del tubo. In un tubo chiuso dovrebbe esserci ancora un antinodo vicino al bocchino, ma all'altra estremità chiusa, dove le vibrazioni longitudinali dell'aria sono impossibili, dovrebbe esserci un nodo. Pertanto, lungo la lunghezza del tubo può adattarsi 1/4 di onda stazionaria, che corrisponde al tono più basso o fondamentale del tubo, oppure 3/4 di onda, o anche un numero dispari di quarti d'onda, ad es. l = [(2n+1)/4]λ; Dove N" = (2n+1)ω/4 l. Così, in un tubo chiuso, i toni successivi da esso emessi, o i corrispondenti numeri di vibrazioni, si riferiscono come una serie di numeri dispari 1: 3: 5; e l'altezza di ciascuno di questi toni è inversamente proporzionale alla lunghezza del tubo. Il tono fondamentale in una canna chiusa è, inoltre, un'ottava più bassa che in una canna aperta (anzi, quando N = 1, N":N = 1:2). Tutte queste conclusioni teoriche possono essere facilmente verificate sperimentalmente. 1) Se si prende un tubo lungo e stretto dotato di imboccatura di flauto (bocchino) e si soffia dentro aria a pressione crescente, si otterranno nel tubo aperto una serie di toni armonici, gradualmente crescenti (e non è difficile arrivare fino a a 20 armonici). In una canna chiusa si ottengono solo toni armonici dispari e il tono principale, più basso, è un'ottava inferiore rispetto allo stesso in una canna aperta. Questi toni possono esistere contemporaneamente nella pipa, accompagnando il tono principale o uno di quelli inferiori. 2) La posizione dei nodi antinodi all'interno del tubo può essere determinata in vari modi. Quindi Savart per questo scopo utilizza una sottile membrana tesa su un anello. Se si versa su di essa sabbia fine e la si abbassa su fili in un tubo, una delle quali è di vetro, nei punti nodali la sabbia rimarrà immobile, ma in altri punti, e soprattutto agli antinodi, si muoverà notevolmente. Inoltre, poiché agli antinodi l'aria rimane a pressione atmosferica, l'apertura di un foro praticato nella parete del tubo in questo punto non cambierà il tono; un buco aperto altrove cambia l'altezza del suono. Nei luoghi nodali, al contrario, la pressione e la densità dell'aria cambiano, ma la velocità è zero. Pertanto, se si spinge lo smorzatore attraverso il muro nel punto in cui si inserisce l'unità, l'altezza del suono non dovrebbe cambiare. L'esperienza lo giustifica davvero. Una verifica sperimentale delle leggi del suono della tromba può essere effettuata anche utilizzando luci manometriche Koenig (vedi). Se la scatola del manometro, chiusa lato tubo con una membrana, si trova vicino all'unità, le fluttuazioni della fiamma del gas saranno maggiori; vicino agli antinodi la fiamma sarà immobile. Puoi osservare le vibrazioni di tali luci attraverso specchi mobili. A questo scopo viene utilizzato, ad esempio, un parallelepipedo a specchio, messo in rotazione da una macchina centrifuga; negli specchietti sarà visibile una striscia chiara; un bordo apparirà frastagliato. 3) La legge della proporzionalità inversa tra il passo e la lunghezza del tubo (lungo e stretto) è nota da tempo e può essere facilmente verificata. Gli esperimenti hanno tuttavia dimostrato che questa legge non è del tutto esatta, soprattutto per i tubi larghi. Così Masson (1855) dimostrò che in un lungo flauto composto Bernoulli, con un suono corrispondente ad una semilunghezza d'onda di 0,138 m, la colonna d'aria è in realtà divisa proprio in queste parti con una lunghezza di 0,138 m, esclusa quella adiacente a l'imboccatura, dove la lunghezza risultò essere di soli 0,103 m. Koenig ha anche trovato, ad esempio, per un caso particolare, le distanze tra i corrispondenti antinodi nel tubo (a partire dall'imboccatura) pari a 173, 315, 320, 314, 316, 312, 309, 271. Qui i numeri medi sono quasi uguali, si discostano poco dal valore medio: 314, mentre il primo (vicino all'imboccatura) differisce dalla media di 141, e l'ultimo (all'apertura del tubo) di 43. Il motivo di tali irregolarità o perturbazioni alle estremità del tubo sia per l'imboccatura che l'elasticità e la densità, per effetto dell'immissione di aria, non rimangono del tutto costanti, come si presume in teoria per un antinodo, ma per la libera apertura di un tubo aperto, dovuta per lo stesso motivo la colonna d'aria oscillante sembra continuare o sporgere oltre i bordi delle pareti; l'ultimo antinodo si troverà quindi all'esterno del tubo. E in un tubo chiuso vicino allo smorzatore, se esso stesso è suscettibile alle vibrazioni, dovrebbero verificarsi delle perturbazioni. Wertheim (1849-51) era convinto per esperienza che le perturbazioni alle estremità del tubo non dipendono dalla lunghezza d'onda. Poisson (1817) fu il primo a fornire una teoria di tali perturbazioni, accettando che piccole condensazioni d'aria siano proporzionali alla velocità. Successivamente Hopkins (1838) e Ke (1855) diedero spiegazioni più complete tenendo conto delle riflessioni multiple alle estremità del tubo. Il risultato generale di questi studi è quello per un tubo aperto, invece che per l'uguaglianza l = nλ/2, bisogno di prendere l + l = nλ/2 , a per un tubo chiuso l + l" = (2n + 1 )λ /4. Pertanto, quando si calcola la lunghezza l i tubi devono essere aumentati di una quantità costante ( l O l"). La teoria più completa e accurata sul suono delle trombe è stata data da Helmholtz. Da questa teoria segue che la correzione al buco è 0,82 R (R- raggio della sezione trasversale del tubo) per il caso di un tubo stretto e aperto collegato tramite un foro con il fondo di un tubo molto largo. Secondo gli esperimenti di Lord Rayleigh tale correzione dovrebbe essere di 0,6 R se l'apertura di un tubo stretto comunica con lo spazio libero e se la lunghezza d'onda è molto grande rispetto al diametro del tubo. Bosanquet (1877) trovò che questa correzione aumenta con il rapporto tra diametro e lunghezza d'onda; quindi ad es è pari a 0,64 a R/λ = 1/12 e 0,54 a R/λ = 1/20. Koenig ottenne anche altri risultati dai suoi esperimenti già menzionati. Notò, cioè, che l'accorciamento della prima semilunghezza d'onda (all'imboccatura) diventa più piccolo ai toni più alti (cioè alle onde più corte); l'accorciamento meno significativo dell'ultima semionda cambia poco. Inoltre furono effettuati numerosi esperimenti per studiare le ampiezze delle oscillazioni e la pressione dell'aria all'interno dei tubi (Kundt - 1868, Tepler e Boltzmann - 1870, Mach - 1873). Nonostante, però, numerosi studi sperimentali, la questione del suono delle trombe non può ancora ritenersi definitivamente chiarita in tutti i suoi aspetti. - Per i tubi larghi, come già detto, le leggi di Bernoulli non sono affatto applicabili. Quindi Mersenne (1636), tra l'altro, prendendo due tubi della stessa lunghezza (16 cm), ma di diametro diverso, notò che nel tubo più largo ( D= 12 cm), il tono era più basso di 7 toni interi rispetto ad una pipa di diametro inferiore (0,7 cm). Mersenne ha scoperto una legge riguardante tali tubi. Savard ha confermato la validità di questa legge per canne di forme diverse, che è formulata come segue: in tali canne, le altezze dei toni sono inversamente proporzionali alle corrispondenti dimensioni delle canne. Quindi ad es. due tubi, uno dei quali è di 1 ft. lunghezza e 22 righe. di diametro e l'altro 1/2 ft. lunghezza e 11 righe. diametro, danno due toni che compongono un'ottava (il numero di vibrazioni in 1" della seconda canna è due volte più grande di quello della prima canna). Savart (1825) scoprì anche che la larghezza di una canna rettangolare non influenza la passo , se l'asola dell'imboccatura si estende per tutta la larghezza. Cavaillé-Coll ha fornito le seguenti formule empiriche di correzione per tubi aperti: 1) L" = l - 2p, E R profondità di un tubo rettangolare. 2) L" = l - 5/3D, Dove D diametro di un tubo tondo. In queste formule l = v"Nè la lunghezza teorica e L" lunghezza effettiva del tubo. L'applicabilità delle formule Cavalier-Kohl è stata ampiamente dimostrata dalle ricerche di Wertheim. Le leggi e le regole discusse si applicano alle pipe a flauto o a bocchino. IN tubi ad ancia il nodo è situato in corrispondenza del foro, che viene periodicamente chiuso e aperto da una piastra elastica (linguetta), mentre nelle canne flauto in corrispondenza del foro è sempre presente un antinodo attraverso il quale viene soffiato un flusso d'aria. Pertanto, la canna ad ancia corrisponde ad una canna a flauto chiuso, che ha anche un nodo ad un'estremità (anche se a un'estremità diversa rispetto alla canna ad ancia). Il motivo per cui il nodo si trova proprio sulla lingua del tubo è che in questo punto si verificano i maggiori cambiamenti nell'elasticità dell'aria, che corrisponde al nodo (agli antinodi, al contrario, l'elasticità è costante). Quindi, una canna ad ancia cilindrica (come un flauto chiuso) può produrre una serie successiva di toni 1, 3, 5, 7..., se la sua lunghezza è proporzionata alla velocità di vibrazione della piastra elastica. Nelle canne larghe questo rapporto può non essere rigorosamente rispettato, ma oltre un certo limite di discrepanza la canna smette di suonare. Se l'ancia è costituita da una lastra metallica, come in una canna d'organo, allora l'altezza del tono è determinata quasi esclusivamente dalle sue vibrazioni, come già detto. Ma in generale, l'altezza del tono dipende sia dall'ancia che dal tubo stesso. W. Weber (1828-29) studiò in dettaglio questa dipendenza. Se si posiziona una pipa su una lingua che si apre verso l'interno, come è usuale nelle trombe O., il tono generalmente diminuisce. Se, allungando gradualmente il tubo, il tono scende di un'intera ottava (1:2), raggiungiamo la sua lunghezza l, che corrisponde pienamente alle vibrazioni dell'ancia, il tono tornerà immediatamente al valore precedente. Con ulteriore prolungamento del tubo a 2 litri il tono diminuirà nuovamente fino a un quarto (3:4); A 2 litri anche in questo caso otterrai immediatamente il tono originale. Con una nuova estensione a 3 litri il suono diminuirà di una terza minore (5:6), ecc. (se si dispongono le ance con apertura verso l'esterno, come le corde vocali, allora la tromba posta su di esse alzerà il tono corrispondente). - Nelle muse di legno. gli strumenti (clarinetto, oboe e fagotto) utilizzano ance; costituito da una o due ance sottili e flessibili. Queste stesse ance producono un suono molto più alto di quello che producono nel tubo. Le canne lamellari sono da considerarsi come canne chiuse sul lato linguetta. Pertanto in una canna cilindrica, come in un clarinetto, i toni successivi con soffio maggiorato dovrebbero essere 1, 3, 5, ecc. L'apertura dei fori laterali corrisponde all'accorciamento della canna. Nelle canne coniche, chiuse all'apice, la sequenza dei toni è la stessa delle canne cilindriche aperte, cioè 1, 2, 3, 4, ecc. (Helmholtz). L'oboe e il fagotto appartengono a trombe coniche. Le proprietà delle ance del terzo tipo, membranose, possono essere studiate, come fece Helmholtz, utilizzando un semplice dispositivo costituito da due membrane di gomma tese sui bordi di un tubo di legno tagliato ad angolo, in modo che rimanga uno stretto spazio tra le membrane. nel mezzo del tubo. Il flusso d'aria può essere diretto attraverso la fessura dall'esterno nel tubo o viceversa. In quest'ultimo caso, il risultato è una somiglianza con le corde vocali o con le labbra quando si suona uno strumento a fiato. L'altezza del suono è determinata, a causa della morbidezza e flessibilità delle membrane, esclusivamente dalla dimensione del tubo. Gli ottoni, come il corno da caccia, la cornetta a pistoni, il corno, ecc., sono canne coniche, e quindi danno una serie naturale di toni armonici superiori (1, 2, 3, 4, ecc.). Struttura dell'organo - vedi Organo.

N. Gezehus.

Dizionario Enciclopedico F.A. Brockhaus e I.A. Efron. - S.-Pb.: Brockhaus-Efron. 1890-1907 .

Scopri cosa sono le "canne d'organo" in altri dizionari:

Le trombe sonore, utilizzate come strumenti musicali fin dall'antichità, si dividono in due tipologie: trombe a bocca e ad ancia. Il corpo che suona in essi è principalmente aria. Fai vibrare l'aria, e nel tubo... ...

- (latino Organum, dal greco organon instrument, strumento; italiano organo, inglese organo, francese orgue, tedesco Orgel) musica a fiato per tastiera. strumento dispositivo complesso. I tipi di O. sono diversi: da portatile, piccolo (vedi Portatile, Positivo) a... ... Enciclopedia musicale

Uno strumento musicale a fiato a tastiera, il più grande e complesso degli strumenti esistenti. Un enorme organo moderno è composto da tre o più organi e l'esecutore può controllarli tutti contemporaneamente. Ciascuno degli organi inclusi in... Enciclopedia di Collier

Il numero di vibrazioni per unità di tempo, la velocità o frequenza delle vibrazioni, dipende dalla dimensione, dalla forma e dalla natura dei corpi. L'altezza del suono, determinata dal numero di vibrazioni di un corpo che suona nell'unità di tempo, può essere determinata in vari modi (vedi Suono).... ... Dizionario Enciclopedico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

- Assistenza (fisica) o opposizione di due o più onde originate da movimenti oscillatori che si ripetono periodicamente. Le onde (vedi) possono verificarsi nei liquidi, nei solidi, nei gas e nell'etere. Nel primo caso sono visibili le onde I.... ... Dizionario Enciclopedico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

Fonte: « Nel mondo della scienza » , N. 3, 1983. Autori: Neville H. Fletcher e Susanna Thwaites

Il suono maestoso dell'organo viene creato attraverso l'interazione di un flusso d'aria rigorosamente sincronizzato in fase che passa attraverso un taglio nel tubo e una colonna d'aria che risuona nella sua cavità.

Nessuno strumento musicale può essere paragonato all'organo in forza, timbro, estensione, tonalità e maestosità del suono. Come molti strumenti musicali, l'organo è stato costantemente migliorato grazie agli sforzi di molte generazioni di abili artigiani che hanno lentamente accumulato esperienza e conoscenza. Entro la fine del XVII secolo. l'organo ha in gran parte acquisito la sua forma moderna. Due dei fisici più importanti del XIX secolo. Hermann von Helmholtz e Lord Rayleigh avanzano teorie opposte che spiegano il meccanismo di base per la formazione dei suoni canne d'organo, ma a causa della mancanza delle attrezzature e degli strumenti necessari, la controversia non è mai stata risolta. Con l'avvento degli oscilloscopi e di altri dispositivi moderni è diventato possibile studiare in dettaglio il meccanismo d'azione dell'organo. Si è scoperto che sia la teoria di Helmholtz che quella di Rayleigh sono valide per determinate pressioni alle quali l'aria viene pompata nella canna dell'organo. Più avanti nell'articolo verranno presentati i risultati di studi recenti, che per molti aspetti non coincidono con la spiegazione del meccanismo d'azione dell'organo fornita nei libri di testo.

Le pipe, ricavate da canne o altre piante a stelo cavo, furono probabilmente i primi strumenti musicali a fiato. Emettono suoni se si soffia attraverso l'estremità aperta del tubo, o si soffia nel tubo, facendo vibrare le labbra, o, pizzicando l'estremità del tubo, si soffia aria, facendo vibrare le sue pareti. Lo sviluppo di questi tre tipi di semplici strumenti a fiato ha portato alla creazione del moderno flauto, tromba e clarinetto, dai quali il musicista può produrre suoni in una gamma abbastanza ampia di frequenze.

Allo stesso tempo, furono creati strumenti in cui ogni tubo doveva suonare una nota specifica. Il più semplice di questi strumenti è il flauto (o "flauto di Pan"), che di solito ha circa 20 tubi di varia lunghezza, chiusi a un'estremità e che producono suoni quando vengono soffiati attraverso l'altra estremità aperta. Lo strumento più grande e complesso di questo tipo è l'organo, contenente fino a 10.000 canne, che l'organista controlla mediante un complesso sistema di ingranaggi meccanici. L'organo risale ai tempi antichi. Statuette di argilla raffiguranti musicisti che suonano uno strumento composto da molte canne dotate di soffietto furono realizzate ad Alessandria nel II secolo. AVANTI CRISTO. Entro il X secolo l'organo comincia ad essere utilizzato nelle chiese cristiane e in Europa compaiono trattati sulla struttura degli organi scritti dai monaci. In accordo alla didascalia, grande organo, costruito nel X secolo. per la cattedrale di Winchester in Inghilterra, aveva 400 canne metalliche, 26 mantici e due tastiere con 40 tasti, dove ogni tasto controllava dieci canne. Nel corso dei secoli successivi la struttura dell'organo venne migliorata meccanicamente e musicalmente, e già nel 1429 nella cattedrale di Amiens fu costruito un organo con 2.500 canne. In Germania entro la fine del XVII secolo. gli organi hanno già acquisito la loro forma moderna.

L'organo, installato nel 1979 alla Sydney Opera House in Australia, è l'organo più grande e tecnicamente più avanzato del mondo. Progettato e costruito da R. Sharp. Ha circa 10.500 canne, controllate meccanicamente da cinque tastiere manuali e una a pedale. L'organo può essere controllato automaticamente da un nastro magnetico su cui è stata precedentemente registrata digitalmente l'esecuzione del musicista.

Termini usati per descrivere dispositivi d'organo, riflettono la loro origine da strumenti a fiato tubolari nei quali l'aria veniva soffiata con la bocca. Le canne dell'organo sono aperte nella parte superiore e hanno una forma conica ristretta nella parte inferiore. La “bocca” della pipa (tagliata) corre lungo la parte appiattita, sopra il cono. All'interno del tubo viene posizionata una “lingua” (bordo orizzontale), in modo che tra essa e il “labbro” inferiore si formi una “apertura labiale” (spazio stretto). L'aria viene forzata nel tubo da un grande soffietto ed entra nella sua base a forma di cono ad una pressione compresa tra 500 e 1000 pascal (da 5 a 10 cm di colonna d'acqua). Quando l'aria entra nel tubo quando vengono premuti il ​​pedale e il tasto corrispondenti, si precipita verso l'alto, formando un fessura labiale getto ampio e piatto. Un flusso d'aria attraversa la fessura della “bocca” e, colpendo il labbro superiore, interagisce con la colonna d'aria presente nel tubo stesso; di conseguenza si creano vibrazioni stabili che fanno “parlare” il tubo. La questione stessa di come avvenga questo improvviso passaggio dal silenzio al suono in una pipa è molto complessa e interessante, ma non è trattata in questo articolo. La conversazione si concentrerà principalmente sui processi che assicurano il suono continuo delle canne d'organo e creano la loro caratteristica tonalità.

La canna dell'organo è eccitata dall'aria che entra nella sua estremità inferiore e forma un flusso mentre passa attraverso lo spazio tra il labbro inferiore e la lingua. Nella sezione, il getto interagisce con la colonna d'aria nel tubo in corrispondenza del labbro superiore e passa all'interno o all'esterno del tubo. Nella colonna d'aria si creano vibrazioni stazionarie che fanno suonare il tubo. La pressione dell'aria, che cambia secondo la legge dell'onda stazionaria, è mostrata mediante ombreggiature colorate. All'estremità superiore del tubo è fissato un raccordo o tappo rimovibile che consente di modificare leggermente la lunghezza della colonna d'aria durante la regolazione.

Può sembrare che il compito di descrivere il flusso d'aria che genera e conserva il suono di un organo riguardi completamente la teoria dei flussi di liquidi e gas. Si è scoperto, tuttavia, che è molto difficile considerare teoricamente il movimento anche di un flusso laminare costante e regolare; come per un flusso d'aria completamente turbolento che si muove in una canna d'organo, la sua analisi è incredibilmente complessa. Fortunatamente, la turbolenza, che è un tipo complesso di movimento dell’aria, in realtà semplifica la natura del flusso d’aria. Se questo flusso fosse laminare, l'interazione del flusso d'aria con l'ambiente dipenderebbe dalla loro viscosità. Nel nostro caso la turbolenza sostituisce la viscosità come fattore determinante dell'interazione in relazione diretta all'ampiezza del flusso d'aria. Durante la costruzione dell'organo viene prestata particolare attenzione a garantire che i flussi d'aria nelle canne siano completamente turbolenti, cosa che si ottiene utilizzando piccoli tagli lungo il bordo dell'ancia. Sorprendentemente, a differenza del flusso laminare, il flusso turbolento è stabile e può essere riprodotto.

Il flusso completamente turbolento si mescola gradualmente con l'aria circostante. Il processo di espansione e decelerazione è relativamente semplice. La curva che rappresenta la variazione della velocità del flusso in funzione della distanza dal piano centrale della sua sezione ha la forma di una parabola rovesciata, il cui apice corrisponde al valore massimo della velocità. La larghezza del getto aumenta proporzionalmente alla distanza dalla fessura labiale. L'energia cinetica del flusso rimane invariata, quindi la diminuzione della sua velocità è proporzionale alla radice quadrata della distanza dalla fenditura. Questa dipendenza è confermata sia dai calcoli che dai risultati sperimentali (tenendo conto della piccola regione di transizione vicino allo spazio labiale).

In una canna d'organo già eccitata e suonante, il flusso d'aria entra dalla fessura labiale nell'intenso campo sonoro nella fessura della canna. Il movimento dell'aria associato alla generazione dei suoni è diretto attraverso la feritoia e, quindi, perpendicolare al piano di flusso. Cinquant'anni fa B. Brown del College dell'Università di Londra riuscì a fotografare il flusso laminare dell'aria fumosa in un campo sonoro. Le immagini hanno mostrato la formazione di onde sinuose, che aumentavano man mano che si muovevano lungo il flusso, finché quest'ultimo si spezzava in due file di anelli di vortice ruotanti in direzioni opposte. Un'interpretazione semplificata di queste e di simili osservazioni ha portato a descrizioni errate dei processi fisici nelle canne d'organo, che si possono trovare in molti libri di testo.

Un metodo più fruttuoso per studiare il comportamento effettivo di un flusso d'aria in un campo sonoro consiste nell'esperimento con un singolo tubo in cui il campo sonoro viene creato utilizzando un altoparlante. Come risultato di tale ricerca, condotta da J. Coltman nel laboratorio della Westinghouse Electric Corporation e da un gruppo con la mia partecipazione presso l'Università del New England in Australia, furono gettate le basi della moderna teoria dei processi fisici che si verificano nelle canne d'organo sviluppato. Infatti, Rayleigh diede una descrizione matematica approfondita e quasi completa dei flussi laminari di mezzi non viscosi. Da quando si è scoperto che la turbolenza semplifica piuttosto che complicare il quadro fisico delle stringhe d'aria, è stato possibile utilizzare il metodo di Rayleigh, con lievi modifiche, per descrivere i flussi d'aria ottenuti sperimentalmente e studiati da Coltman e dal nostro gruppo.

Se nel tubo non ci fosse alcuna fessura labiale, allora ci si aspetterebbe che il flusso d'aria sotto forma di una fascia d'aria in movimento si muoverebbe semplicemente avanti e indietro insieme a tutta l'altra aria nella fessura del tubo sotto l'influenza delle vibrazioni acustiche. In realtà, quando il getto esce dalla fenditura, viene di fatto stabilizzato dalla fenditura stessa. Questo effetto può essere paragonato al risultato della sovrapposizione al movimento oscillatorio generale dell'aria nel campo sonoro una miscelazione strettamente equilibrata localizzata nel piano di un bordo orizzontale. Questa miscelazione localizzata, che ha la stessa frequenza e ampiezza del campo sonoro, e di conseguenza crea una miscelazione a getto zero sul bordo orizzontale, viene immagazzinata nel flusso d'aria in movimento e crea un'onda sinuosa.

Cinque canne di design diverso producono suoni della stessa altezza, ma timbro diverso. La seconda tromba da sinistra è la dulciana, che ha un suono dolce e sottile che ricorda uno strumento a corda. La terza tromba è una gamma aperta, che produce un suono brillante e squillante che è più caratteristico di un organo. La quarta tromba ha il suono di un flauto molto ovattato. Quinta pipa – Waldflote ( « flauto della foresta") con un suono morbido. Il tubo di legno a sinistra è chiuso con un tappo. Ha la stessa frequenza fondamentale delle altre trombe, ma risuona su armonici dispari, le cui frequenze sono un numero dispari di volte maggiore della frequenza fondamentale. La lunghezza dei restanti tubi non è esattamente la stessa, in quanto viene eseguita la “correzione finale” per ottenere lo stesso passo.

Come ha dimostrato Rayleigh per il tipo di getto da lui studiato e come abbiamo pienamente confermato per il caso di getto turbolento divergente, l'onda si propaga lungo il flusso ad una velocità poco inferiore alla metà della velocità dell'aria nel piano centrale del getto. In questo caso, man mano che si muove lungo il flusso, l'ampiezza dell'onda aumenta in modo quasi esponenziale. In genere, raddoppia quando l'onda si sposta di un millimetro e il suo effetto diventa rapidamente dominante rispetto al semplice movimento laterale avanti e indietro causato dalle vibrazioni sonore.

Si è scoperto che la massima velocità di crescita delle onde si ottiene quando la loro lunghezza lungo il flusso è sei volte la larghezza del flusso in un dato punto. D'altra parte, se la lunghezza d'onda è inferiore alla larghezza del flusso, l'ampiezza non aumenta e l'onda può scomparire del tutto. Poiché il getto d'aria si espande e rallenta man mano che si allontana dalla fenditura, solo le onde lunghe, cioè le oscillazioni a bassa frequenza, possono propagarsi lungo flussi lunghi e di grande ampiezza. Questa circostanza risulterà importante nella successiva considerazione della creazione del suono armonico delle canne d'organo.

Consideriamo ora l'effetto del campo sonoro di una canna d'organo sul flusso d'aria. Non è difficile immaginare che le onde acustiche del campo sonoro nella fessura del tubo facciano sì che la punta del flusso d'aria si mescoli attraverso il bordo superiore della fessura, in modo che il getto finisca all'interno o all'esterno del tubo. Questo ricorda l'immagine di qualcuno che spinge un'altalena già oscillante. La colonna d'aria nel tubo sta già oscillando e quando le raffiche d'aria entrano nel tubo in sincronia con l'oscillazione, mantengono la forza di oscillazione, nonostante le varie perdite di energia legate alla propagazione del suono e all'attrito dell'aria contro le pareti del tubo. la pipa. Se le raffiche d'aria non coincidono con le vibrazioni della colonna d'aria nel tubo, sopprimeranno queste vibrazioni e il suono si attenuerà.

La forma del getto d'aria è mostrata in figura come una serie di fotogrammi successivi mentre esce dalla fessura labiale nel campo acustico in movimento creato nella “bocca” del tubo da una colonna d'aria che risuona all'interno del tubo. Lo spostamento periodico dell'aria nella sezione della bocca crea un'onda tortuosa, che si muove ad una velocità pari alla metà della velocità di movimento dell'aria nel piano centrale del getto e aumenta in modo esponenziale fino a quando la sua ampiezza supera la larghezza del getto stesso. Le sezioni orizzontali mostrano i segmenti del percorso che un'onda in un getto percorre nei quarti successivi del periodo di oscillazione T. Le linee secanti si avvicinano man mano che la velocità del getto diminuisce. In una canna d'organo, il labbro superiore si trova nella posizione indicata dalla freccia. Il flusso d'aria esce ed entra alternativamente nel tubo.

È possibile misurare le proprietà di produzione del suono di un flusso d'aria posizionando cunei di feltro o schiuma nell'estremità aperta del tubo per bloccare il suono e creare un'onda sonora di piccola ampiezza utilizzando un altoparlante. Riflettendo dall'estremità opposta del tubo, l'onda sonora interagisce con il flusso d'aria in corrispondenza del taglio della “bocca”. L'interazione del getto con un'onda stazionaria all'interno del tubo viene misurata utilizzando un tester microfonico portatile. In questo modo è possibile rilevare se il getto d'aria aumenta o diminuisce l'energia dell'onda riflessa nella parte inferiore del tubo. Affinché la tromba suoni, il flusso deve aumentare l'energia. I risultati della misurazione sono espressi nel valore di “conducibilità” acustica, definita come il rapporto tra il flusso acustico all'uscita dalla sezione « bocca" alla pressione sonora direttamente dietro l'incisione. La curva di conduttività per varie combinazioni di pressione di iniezione dell'aria e frequenza di oscillazione ha una forma a spirale, come mostrato nella figura seguente.

Il rapporto tra la comparsa delle vibrazioni acustiche nella fessura del tubo e il momento in cui la porzione successiva del flusso d'aria arriva al bordo superiore della fessura è determinato dal periodo di tempo durante il quale l'onda nel flusso d'aria percorre la distanza dal fessura labiale al labbro superiore. I costruttori di organi chiamano questa distanza “sottosquadro”. Se il “sottosquadro” è ampio o la pressione (e quindi la velocità di movimento) dell'aria è bassa, il tempo di movimento sarà lungo. Al contrario, se il “sottosquadro” è piccolo o la pressione dell’aria è elevata, il tempo di movimento sarà breve.

Per determinare con precisione la relazione di fase tra le oscillazioni della colonna d'aria nel tubo e l'arrivo di porzioni del flusso d'aria sul bordo interno del labbro superiore, è necessario studiare più in dettaglio la natura dell'influenza di queste proporzioni sulla colonna d'aria. Helmholtz riteneva che il fattore principale qui fosse il volume del flusso d'aria erogato dal getto. Pertanto, affinché porzioni di getto trasmettano quanta più energia possibile alla colonna d'aria oscillante, devono arrivare nel momento in cui la pressione nella parte interna del labbro superiore raggiunge il suo massimo.

Rayleigh ha avanzato una posizione diversa. Ha sostenuto che poiché la fessura è relativamente vicina all'estremità aperta del tubo, le onde acustiche nella fessura, che sono influenzate dal flusso d'aria, non possono creare molta pressione. Rayleigh credeva che il flusso d'aria, entrando nel tubo, incontra effettivamente un ostacolo e quasi si ferma, il che crea rapidamente un'alta pressione al suo interno, che influisce sul suo movimento nel tubo. Pertanto, secondo Rayleigh, un flusso d'aria trasmetterà la massima quantità di energia se entra nel tubo in un momento in cui non è la pressione, ma il flusso stesso delle onde acustiche ad essere massimo. Lo spostamento tra questi due massimi è pari ad un quarto del periodo di oscillazione della colonna d'aria nel tubo. Se tracciamo un'analogia con un'altalena, allora questa differenza è espressa nella spinta dell'altalena quando è nel punto più alto e ha la massima energia potenziale (secondo Helmholtz), e nel momento in cui è nel punto più basso e ha la velocità massima (secondo Rayleigh).

La curva di conducibilità acustica del getto ha la forma di una spirale. La distanza dal punto iniziale indica l'entità della conduttività e la posizione angolare indica lo sfasamento tra il flusso acustico all'uscita della fessura e la pressione sonora dietro la fessura. Quando il flusso è in fase con la pressione, i valori di conducibilità si trovano nella metà destra della spirale e l'energia del getto viene dissipata. Affinché il getto possa generare suono, i valori di conducibilità devono trovarsi nella metà sinistra della spirale, cosa che si verifica quando vi è una compensazione o un ritardo nella fase del movimento del getto rispetto alla pressione dietro il taglio del tubo. In questo caso la lunghezza dell'onda riflessa è maggiore della lunghezza dell'onda incidente. L'ampiezza dell'angolo di riferimento dipende da quale dei due meccanismi domina l'eccitazione del tubo: il meccanismo di Helmholtz o il meccanismo di Rayleigh. Quando la conducibilità corrisponde alla metà superiore della spirale, il getto abbassa la frequenza di risonanza naturale del tubo, mentre quando il valore di conducibilità si trova nella parte inferiore della spirale, aumenta la frequenza di risonanza naturale del tubo.

Il grafico del movimento del flusso d'aria nel tubo (curva tratteggiata) per una data deflessione del getto è asimmetrico rispetto al valore di deviazione zero, poiché il labbro del tubo è progettato in modo da tagliare il getto non lungo il suo piano centrale . Quando il getto devia lungo una semplice sinusoide di grande ampiezza (curva nera continua), il flusso d'aria che entra nel tubo (curva colorata) si “satura” prima in un punto estremo della deflessione del getto, quando esce completamente dal tubo. Con un'ampiezza ancora maggiore, il flusso d'aria si satura nell'altro punto estremo di deflessione, quando il getto entra completamente nel tubo. Lo spostamento del labbro conferisce al flusso una forma d'onda asimmetrica, i cui sovratoni hanno frequenze multiple della frequenza dell'onda di deflessione.

Per 80 anni il problema rimase irrisolto. Inoltre, praticamente non sono stati condotti nuovi studi. E solo ora ha trovato una soluzione soddisfacente grazie al lavoro di L. Kremer e H. Lising dell'Istituto. Heinrich Hertz in Occidente. Berlino, S. Eller dell'Accademia navale degli Stati Uniti, Coltman e il nostro gruppo. In breve, Helmholtz e Rayleigh avevano entrambi in parte ragione. La relazione tra i due meccanismi d'azione è determinata dalla pressione dell'aria iniettata e dalla frequenza del suono, alle basse pressioni e alle alte frequenze prevale il meccanismo di Helmholtz, alle alte pressioni e alle basse frequenze il meccanismo di Rayleigh. Per i modelli standard di canne d'organo, il meccanismo di Helmholtz di solito gioca un ruolo più importante.

Coltman ha sviluppato un metodo semplice ed efficace per studiare le proprietà di un flusso d'aria, che è stato leggermente modificato e migliorato nel nostro laboratorio. Questo metodo si basa sullo studio del flusso d'aria nella fessura di una canna d'organo, quando la sua estremità viene chiusa con cunei fonoassorbenti in feltro o schiuma, che impediscono alla canna di suonare. Successivamente, da un altoparlante posto all'estremità, viene inviata lungo il tubo un'onda sonora, che viene riflessa dal bordo della feritoia, prima in presenza di getto forzato, poi senza di esso. In entrambi i casi l'onda incidente e quella riflessa interagiscono all'interno del tubo creando un'onda stazionaria. Utilizzando un piccolo microfono a sonda per misurare i cambiamenti nella configurazione dell'onda quando viene applicato un getto d'aria, è possibile determinare se il getto aumenta o diminuisce l'energia dell'onda riflessa.

I nostri esperimenti hanno infatti misurato la “conduttività acustica” del getto d'aria, che è determinata dal rapporto tra il flusso acustico all'uscita della fessura, creato dalla presenza del getto, e la pressione acustica direttamente all'interno della fessura. La conduttività acustica è caratterizzata da un'ampiezza e da un angolo di fase, che possono essere rappresentati graficamente in funzione della frequenza o della pressione di scarico. Se immagini un grafico di conduttività con variazioni indipendenti di frequenza e pressione, la curva avrà la forma di una spirale (vedi figura). La distanza dal punto iniziale della spirale indica l'entità della conduttività e la posizione angolare del punto sulla spirale corrisponde al ritardo di fase dell'onda tortuosa che si verifica nel getto sotto l'influenza delle vibrazioni acustiche nel tubo. Un ritardo di una lunghezza d'onda corrisponde a 360° attorno alla circonferenza della spirale. A causa delle proprietà speciali del getto turbolento, si è scoperto che moltiplicando il valore di conducibilità per la radice quadrata del valore di pressione, tutti i valori misurati per una determinata canna d'organo si adattano alla stessa spirale.

Se la pressione rimane costante e la frequenza delle onde sonore in arrivo aumenta, i punti che indicano l'entità della conduttività si avvicinano alla spirale verso il suo centro in senso orario. Con frequenza costante e pressione crescente, questi punti si allontanano dal centro nella direzione opposta.

Vista interna dell'organo dell'Opera House di Sydney. Sono visibili alcune canne dei suoi 26 registri. La maggior parte dei tubi sono in metallo, alcuni sono in legno. La lunghezza della parte sonda del tubo raddoppia ogni 12 tubi e il diametro del tubo raddoppia circa ogni 16 tubi. La pluriennale esperienza dei costruttori di organi ha permesso loro di trovare le migliori proporzioni per garantire un timbro sonoro stabile.

Quando il punto di grandezza della conduttività si trova nella metà destra della spirale, il getto sottrae energia al flusso nel tubo e quindi si verifica una perdita di energia. Quando la punta è posizionata nella metà sinistra, il getto trasferirà energia al flusso e agirà quindi come generatore di vibrazioni sonore. Quando il valore di conducibilità si trova nella metà superiore della spirale, il getto abbassa la frequenza di risonanza naturale del tubo, mentre quando questo punto si trova nella metà inferiore, il getto aumenta la frequenza di risonanza naturale del tubo. L'entità dell'angolo che caratterizza lo sfasamento dipende da quale schema - Helmholtz o Rayleigh - viene eseguita l'eccitazione principale del tubo e questo, come è stato mostrato, è determinato dai valori di pressione e frequenza. Tuttavia, questo angolo, misurato dal lato destro dell'asse orizzontale (quarto destro), non è mai significativamente maggiore di zero.

Poiché 360° attorno alla circonferenza della spirale corrispondono ad uno sfasamento pari alla lunghezza dell'onda tortuosa che si propaga lungo il flusso d'aria, l'entità di tale sfasamento va da significativamente meno di un quarto della lunghezza d'onda a quasi tre quarti della sua La lunghezza si troverà sulla spirale dalla linea centrale, cioè in quella parte, dove il getto funge da generatore di vibrazioni sonore. Abbiamo visto inoltre che a frequenza costante lo sfasamento è funzione della pressione dell'aria iniettata, la quale influenza sia la velocità del getto stesso che la velocità di propagazione dell'onda sinuosa lungo il getto. Poiché la velocità di tale onda è la metà della velocità del getto, che a sua volta è direttamente proporzionale alla radice quadrata della pressione, un cambiamento nella fase del getto di metà della lunghezza d'onda è possibile solo con un cambiamento significativo della pressione . Teoricamente, la pressione può cambiare fino a nove volte prima che la tromba smetta di produrre il suono alla sua frequenza fondamentale, a meno che non siano soddisfatte altre condizioni. In pratica, tuttavia, la tromba inizia a suonare ad una frequenza più alta prima di raggiungere il limite superiore specificato di variazione di pressione.

Va notato che per reintegrare le perdite di energia nel tubo e garantire la stabilità del suono, diversi giri della spirale possono andare molto a sinistra. La tromba può essere fatta suonare solo con un altro giro, la cui posizione corrisponde a circa tre semionde nel ruscello. Poiché la conduttività delle corde in questo punto è bassa, il suono prodotto è più debole di qualsiasi suono corrispondente ad un punto sul giro esterno dell'elica.

La forma della spirale di conduzione può diventare ancora più complessa se l'entità della deflessione sul labbro superiore supera la larghezza del getto stesso. In questo caso, il getto viene quasi completamente espulso dal tubo e vi viene reimmesso ad ogni ciclo di movimento, e la quantità di energia che trasmette all'onda riflessa nel tubo cessa di dipendere da un ulteriore aumento di ampiezza. Di conseguenza, l'efficienza delle corde d'aria nel modo di generare vibrazioni acustiche diminuisce. In questo caso, un aumento dell'ampiezza della deflessione del getto porta solo ad una diminuzione della spirale di conduzione.

Una diminuzione dell'efficienza del getto con un aumento dell'ampiezza della deflessione è accompagnata da un aumento delle perdite di energia nella canna dell'organo. Le vibrazioni nel tubo si stabilizzano rapidamente a un livello inferiore, al quale l'energia del getto compensa esattamente l'energia persa nel tubo. È interessante notare che nella maggior parte dei casi le perdite di energia dovute a turbolenza e viscosità superano significativamente le perdite associate alla diffusione delle onde sonore attraverso la fessura e le estremità aperte del tubo.

Una sezione di una canna d'organo del tipo a gamma, da cui si vede che l'ancia ha una tacca per creare un movimento turbolento omogeneo del flusso d'aria. Il tubo è realizzato in "metallo marcato", una lega con un alto contenuto di stagno e l'aggiunta di piombo. Quando il materiale in fogli è realizzato con questa lega, ad esso viene attaccato un motivo caratteristico, che è chiaramente visibile nella fotografia.

Naturalmente, il suono reale di una canna in un organo non è limitato a una frequenza specifica, ma contiene anche suoni di frequenze più alte. Si può dimostrare che questi sovratoni sono armoniche esatte della frequenza fondamentale e differiscono da essa per un fattore intero. In condizioni costanti di iniezione d'aria, la forma dell'onda sonora sull'oscilloscopio rimane esattamente la stessa. La minima deviazione della frequenza armonica da un valore strettamente multiplo della frequenza fondamentale porta ad un cambiamento graduale ma chiaramente visibile della forma d'onda.

Questo fenomeno è interessante perché le oscillazioni di risonanza della colonna d'aria in una canna d'organo, come in qualsiasi canna aperta, sono fissate a frequenze leggermente diverse dalle frequenze armoniche. Il fatto è che all'aumentare della frequenza, la lunghezza operativa del tubo diventa leggermente inferiore a causa di una variazione del flusso acustico alle estremità aperte del tubo. Come verrà mostrato, gli armonici in una canna d'organo sono creati dall'interazione del flusso d'aria e del bordo della fessura, e la canna stessa serve principalmente come risuonatore passivo per gli armonici di frequenza più alta.

Le vibrazioni risonanti nel tubo si creano quando il movimento dell'aria è maggiore alle sue aperture. In altre parole, la conduttività nella canna dell'organo dovrebbe raggiungere il suo massimo nella fessura. Ne consegue che le vibrazioni risonanti in un tubo con un'estremità lunga aperta si verificano a frequenze alle quali un numero intero di semionde di vibrazioni sonore si adatta alla lunghezza del tubo. Se indichiamo la frequenza fondamentale come F 1, allora le frequenze di risonanza più alte saranno 2 F 1 , 3F 1, ecc. (Infatti, come già indicato, le frequenze di risonanza più alte sono sempre leggermente superiori a questi valori.)

In un tubo con un'estremità chiusa o smorzata, le oscillazioni di risonanza si verificano a frequenze alle quali un numero dispari di quarti di lunghezza d'onda rientra nella lunghezza del tubo. Pertanto, per suonare la stessa nota, un tubo chiuso può essere lungo la metà di uno aperto, e le sue frequenze di risonanza saranno F 1 , 3F 1 , 5F 1, ecc.

Risultati dell'influenza dei cambiamenti nella pressione dell'aria forzata sul suono in una canna d'organo convenzionale. I numeri romani indicano i primi armonici. La modalità tromba principale (a colori) copre una gamma di suoni normali ben bilanciati a pressione normale. All'aumentare della pressione il suono della tromba si sposta al secondo armonico; Quando la pressione diminuisce, viene creato un secondo armonico indebolito.

Torniamo ora al flusso d'aria nella canna dell'organo. Vediamo che i disturbi delle onde ad alta frequenza si attenuano gradualmente all'aumentare della larghezza del getto. Di conseguenza, l'estremità del getto sul labbro superiore oscilla quasi in modo sinusoidale alla frequenza fondamentale del suono del tubo e quasi indipendentemente dalle armoniche superiori delle oscillazioni del campo acustico nella fessura del tubo. Tuttavia, il movimento sinusoidale del getto non creerà lo stesso movimento del flusso d'aria nel tubo, poiché il flusso è “saturo” per il fatto che, con deviazione estrema in qualsiasi direzione, fluisce completamente sia dall'interno che dall'esterno. lato del labbro superiore. Inoltre, il labbro è solitamente leggermente sfalsato e non taglia il flusso esattamente lungo il suo piano centrale, per cui la saturazione è asimmetrica. Pertanto, l'oscillazione del flusso nel tubo presenta una serie completa di armoniche della frequenza fondamentale con una relazione strettamente definita tra frequenze e fasi, e le ampiezze relative di queste armoniche ad alta frequenza aumentano rapidamente con l'aumentare dell'ampiezza della deflessione del flusso d'aria.

In una normale canna d'organo, la quantità di deflessione del flusso nella fessura è commisurata alla larghezza del flusso in corrispondenza del labbro superiore. Di conseguenza, nel flusso d'aria vengono creati un gran numero di armonici. Se il labbro dividesse il flusso in modo rigorosamente simmetrico, nel suono non ci sarebbero sfumature uniformi. Pertanto, di solito al labbro viene data una certa sfumatura per preservare tutti gli armonici.

Come ci si aspetterebbe, le canne aperte e chiuse producono diverse qualità di suono. Le frequenze degli armonici creati dal getto sono multipli della frequenza di oscillazione fondamentale del getto. Una colonna d'aria in un tubo risuonerà fortemente con un certo tono solo se la conduttività acustica del tubo è elevata. In questo caso, ci sarà un forte aumento dell'ampiezza ad una frequenza vicina alla frequenza armonica. Pertanto, in una canna chiusa, dove vengono creati solo armonici con un numero dispari di frequenze di risonanza, tutti gli altri armonici vengono soppressi. Il risultato è un caratteristico suono “sordo” in cui gli armonici pari sono deboli, anche se non del tutto assenti. Al contrario, una canna aperta produce un suono più “leggero”, poiché conserva tutti gli armonici derivati ​​dalla frequenza fondamentale.

Le proprietà risonanti di un tubo dipendono in larga misura dalle perdite di energia. Queste perdite sono di due tipi: perdite dovute all'attrito interno e al trasferimento di calore e perdite dovute all'irraggiamento attraverso la fessura e l'estremità aperta del tubo. Le perdite del primo tipo sono più significative nei tubi stretti e a basse frequenze di vibrazione. Per tubi larghi e ad alte frequenze di vibrazione, le perdite del secondo tipo sono significative.

L'influenza della posizione delle labbra sulla creazione degli armonici indica l'opportunità di muovere le labbra. Se il labbro dividesse il getto rigorosamente lungo il piano centrale, nel tubo si creerebbe solo il suono della frequenza fondamentale (I) e del terzo armonico (III). Quando si muove il labbro, come mostrato dalla linea tratteggiata, compaiono il secondo e il quarto armonico, arricchendo notevolmente la qualità del suono.

Ne consegue che per una data lunghezza del tubo, e quindi una certa frequenza fondamentale, i tubi larghi possono fungere da buoni risonatori solo per il tono fondamentale e per i successivi armonici, formando un suono attenuato "simile a quello di un flauto". I tubi stretti fungono da buoni risonatori per un'ampia gamma di armonici e poiché la radiazione alle alte frequenze è più intensa che alle basse frequenze, viene prodotto un suono di "corda" acuto. Tra questi due suoni c'è un suono squillante e ricco, caratteristico di un buon organo, creato dai cosiddetti principali o gamme.

Inoltre, un grande organo può avere file di canne con corpo conico, tappi forati o altre varietà di forme geometriche. Tali progetti hanno lo scopo di modificare le frequenze di risonanza del tubo e talvolta di aumentare la gamma dei toni ad alta frequenza al fine di ottenere un timbro con una speciale colorazione del suono. La scelta del materiale con cui è realizzato il tubo non è molto importante.

Esistono numerosi tipi possibili di vibrazioni dell'aria in un tubo e ciò complica ulteriormente le proprietà acustiche del tubo. Ad esempio, quando la pressione dell'aria in un tubo aperto aumenta a tal punto che nel getto si creerà il primo armonico F 1 un quarto della lunghezza dell'onda principale, il punto sulla spirale di conduzione corrispondente a questo armonico si sposterà nella sua metà destra e il getto smetterà di creare un armonico di questa frequenza. Allo stesso tempo, la frequenza del secondo armonico 2 F 1 corrisponde a una semionda nel getto e può essere stabile. Pertanto, il suono della tromba si sposterà su questo secondo armonico, quasi un'intera ottava sopra la prima, e l'esatta frequenza di vibrazione dipenderà dalla frequenza di risonanza del tubo e dalla pressione di iniezione dell'aria.

Un ulteriore aumento della pressione di iniezione può portare alla formazione del seguente armonico 3 F 1, a condizione che il “sottosquadro” del labbro non sia troppo grande. D'altra parte accade spesso che una bassa pressione, insufficiente a formare il tono fondamentale, crei gradualmente uno degli armonici sul secondo giro della spirale di conduzione. Tali suoni, creati dall'eccesso o dalla mancanza di pressione, interessano la ricerca di laboratorio, ma vengono utilizzati molto raramente negli organi stessi, solo per ottenere qualche effetto speciale.

Vista di un'onda stazionaria in risonanza in tubi con estremità superiore aperta e chiusa. La larghezza di ciascuna linea colorata corrisponde all'ampiezza della vibrazione nelle diverse parti del tubo. Le frecce indicano la direzione del movimento dell'aria durante metà del ciclo oscillatorio; nella seconda metà del ciclo la direzione del movimento è invertita. I numeri romani indicano i numeri armonici. Per un tubo aperto, tutte le armoniche della frequenza fondamentale sono risonanti. Un tubo chiuso deve essere lungo la metà per produrre la stessa nota, ma solo gli armonici dispari sono risonanti. La complessa geometria della “bocca” del tubo distorce leggermente la configurazione delle onde più vicine all'estremità inferiore del tubo, senza modificarle « principale » carattere.

Dopo che il maestro ha realizzato una canna nella produzione di un organo con il suono richiesto, il suo compito principale e più difficile è creare un'intera serie di canne con volume e suono armonico appropriati attraverso l'intera gamma musicale della tastiera. Ciò non può essere ottenuto con un semplice insieme di tubi della stessa geometria, diversi solo per le dimensioni, poiché in tali tubi le perdite di energia per attrito e radiazione avranno effetti diversi sulle oscillazioni di frequenze diverse. Per garantire la coerenza delle proprietà acustiche sull'intera gamma, è necessario variare una serie di parametri. Il diametro del tubo cambia con la sua lunghezza e dipende da essa come una potenza con esponente k, dove k è inferiore a 1. Pertanto, i tubi bassi lunghi sono più stretti. Il valore calcolato di k è 5/6, ovvero 0,83, ma tenendo conto delle caratteristiche psicofisiche dell'udito umano, dovrebbe essere ridotto a 0,75. Questo valore di k è molto vicino a quello determinato empiricamente dai grandi maestri d'organo del XVII e XVIII secolo.

In conclusione, considereremo una domanda importante dal punto di vista del suonare l'organo: come controllare il suono di molte canne in un grande organo. Il meccanismo di base di questo controllo è semplice e ricorda le righe e le colonne di una matrice. Alle righe della matrice corrispondono i tubi disposti per registri. Tutte le canne dello stesso registro hanno lo stesso timbro e ciascuna canna corrisponde ad una nota sulla tastiera o sulla tastiera a pedale. L'alimentazione dell'aria alle canne di ciascun registro è regolata da un'apposita leva sulla quale è indicato il nome del registro, mentre l'alimentazione dell'aria direttamente alle canne associate ad una determinata banconota e componenti la colonna della matrice è regolata dal corrispondente tasto sulla tastiera. La tromba suonerà solo se si sposta la leva del registro in cui si trova e si preme il tasto desiderato.

Il posizionamento delle canne d'organo ricorda le righe e le colonne di una matrice. In questo diagramma semplificato, ogni riga, chiamata registro, è costituita dallo stesso tipo di canne, ciascuna delle quali produce una nota (in alto nel diagramma). Ogni colonna associata ad una nota sulla tastiera (parte inferiore dello schema) comprende diversi tipi di canne (parte sinistra dello schema). Una leva sulla console (lato destro del diagramma) fornisce l'accesso dell'aria a tutte le canne del registro e, premendo un tasto sulla tastiera, l'aria viene pompata in tutte le canne di una determinata nota. L'accesso dell'aria al tubo è possibile solo quando la riga e la colonna sono accese contemporaneamente.

Al giorno d'oggi, è possibile utilizzare diversi modi per implementare tale schema utilizzando dispositivi logici digitali e valvole controllate elettricamente su ciascun tubo. Gli organi più vecchi utilizzavano semplici leve meccaniche e valvole a piastra per fornire aria ai canali chiave e guide meccaniche con fori per controllare il flusso d'aria all'intero registro. Questo sistema meccanico semplice e affidabile, oltre ai suoi vantaggi progettuali, ha permesso all'organista di regolare autonomamente la velocità di apertura di tutte le valvole e, per così dire, gli ha reso più familiare anche questo strumento musicale meccanico.

Nel XIX e all'inizio del XX secolo. Sono stati costruiti organi di grandi dimensioni con tutti i tipi di dispositivi elettromeccanici ed elettropneumatici, ma recentemente si è data nuovamente preferenza alle trasmissioni meccaniche da tasti e pedali, e vengono utilizzati complessi dispositivi elettronici per attivare simultaneamente combinazioni di registri mentre si suona l'organo. Ad esempio, l'organo meccanico più grande del mondo è stato installato nella sala da concerto dell'Opera House di Sydney nel 1979. Ha 10.500 canne in 205 registri, distribuiti su cinque tastiere a mano e una a pedale. Il controllo della chiave è effettuato meccanicamente, ma è duplicato da una trasmissione elettrica a cui è possibile collegarsi. Grazie a ciò, l'esecuzione dell'organista può essere registrata in formato digitale codificato, che può poi essere utilizzata per riprodurre automaticamente l'esecuzione originale sull'organo. Il controllo dei registri e delle loro combinazioni avviene tramite dispositivi elettrici o elettropneumatici e microprocessori dotati di memoria, che consentono un'ampia variazione del programma di controllo. Pertanto, il magnifico suono ricco del maestoso organo è creato da una combinazione delle conquiste più avanzate della tecnologia moderna e delle tecniche e dei principi tradizionali che sono stati utilizzati per molti secoli dai maestri del passato.

L'organo è uno strumento musicale chiamato il “re della musica”. La grandiosità del suo suono si esprime nel suo impatto emotivo sull'ascoltatore, che non ha eguali. Inoltre, lo strumento musicale più grande del mondo è l'organo e possiede il sistema di controllo più avanzato. La sua altezza e lunghezza sono uguali alla dimensione del muro dalle fondamenta al tetto di un grande edificio: un tempio o una sala da concerto.

La risorsa espressiva dell'organo gli consente di creare musica con un'ampia gamma di contenuti: dai pensieri su Dio e sul cosmo alle sottili riflessioni intime dell'anima umana.

L'organo è uno strumento musicale con una storia unica. La sua età è di circa 28 secoli. In un articolo è impossibile tracciare il grande percorso di questo strumento nell'arte. Ci siamo limitati a un breve riassunto della genesi dell'organo dai tempi antichi a quei secoli in cui acquisì l'aspetto e le proprietà fino ad oggi conosciute.

Il predecessore storico dell'organo è lo strumento flauto di Pan giunto fino a noi (dal nome di colui che lo creò, come menzionato nel mito). La comparsa del flauto di Pan è datata al VII secolo a.C., ma l'età effettiva è probabilmente molto più antica.

Questo è il nome di uno strumento musicale costituito da tubi ad ancia di diversa lunghezza posti verticalmente uno accanto all'altro. Le loro superfici laterali sono adiacenti l'una all'altra e trasversalmente sono unite da una cintura di materiale resistente o da una tavola di legno. L'esecutore soffia aria dall'alto attraverso i fori dei tubi e questi suonano, ciascuno alla propria altezza. Un vero maestro del gioco può usare due o anche tre canne contemporaneamente per estrarre suoni simultanei e ottenere un intervallo a due voci o, con particolare abilità, un accordo a tre voci.

Il Flauto di Pan rappresenta l'eterno desiderio di invenzione dell'uomo, soprattutto nell'arte, e il desiderio di migliorare le capacità espressive della musica. Prima che questo strumento apparisse sulla scena storica, i musicisti più antichi avevano a disposizione flauti longitudinali più primitivi: semplici tubi con fori per le dita. Le loro capacità tecniche erano piccole. Su un flauto longitudinale è impossibile produrre due o più suoni contemporaneamente.

A favore del suono più perfetto del flauto di Pan parla anche il fatto seguente. Il metodo per soffiare aria al suo interno è senza contatto; il flusso d'aria viene fornito dalle labbra da una certa distanza, creando uno speciale effetto timbrico di suono mistico. Tutti i predecessori dell'organo erano strumenti a fiato, cioè ha utilizzato il potere vivente controllato della respirazione per creare. Successivamente, queste caratteristiche - la polifonia e un timbro di "respirazione" spettrale-fantastico - furono ereditate nella tavolozza sonora dell'organo. Sono la base della capacità unica del suono dell'organo di mettere l'ascoltatore in trance.

Passarono cinque secoli dalla comparsa del flauto di Pan all'invenzione del successivo predecessore dell'organo. Durante questo periodo, gli esperti nella produzione del suono del vento hanno trovato un modo per aumentare all'infinito il tempo limitato dell'espirazione umana.

Nel nuovo strumento, l'aria veniva fornita tramite soffietti di cuoio, simili a quelli usati da un fabbro per pompare l'aria.

C'è anche la possibilità di supportare automaticamente due e tre voci. Una o due voci, quelle più basse, continuavano a produrre suoni senza interruzione, la cui altezza non cambiava. Questi suoni, chiamati “bourdons” o “faubourdons”, venivano estratti senza la partecipazione della voce, direttamente dal mantice attraverso i fori in essi aperti e costituivano una sorta di sottofondo. Successivamente riceveranno il nome di “punto organo”.

La prima voce, grazie al già noto metodo di chiusura dei fori su un separato inserto “a forma di flauto” nel mantice, era in grado di suonare melodie piuttosto diverse e persino virtuosistiche. L'esecutore ha soffiato aria nell'inserto con le labbra. A differenza dei bourdon, la melodia è stata estratta utilizzando il metodo per contatto. Pertanto, non c'era alcun tocco di misticismo in esso: è stato preso dagli echi di Bourdon.

Questo strumento ottenne una grande popolarità, soprattutto nell'arte popolare, così come tra i musicisti itineranti, e cominciò a essere chiamato cornamusa. Grazie alla sua invenzione, il futuro suono dell'organo acquisì un'estensione quasi illimitata. Mentre l'esecutore pompa l'aria con il mantice, il suono non si interrompe.

Così apparvero tre delle quattro future proprietà sonore del “re degli strumenti”: polifonia, mistica unicità del timbro e lunghezza assoluta.

Dal II secolo a.C. appaiono disegni sempre più vicini all'immagine di un organo. Per pompare l'aria, l'inventore greco Ctesebio crea un azionamento idraulico, che permette di aumentare la potenza sonora e dotare il nascente strumento colossale di canne sonore piuttosto lunghe. L'organo idraulico diventa forte e aspro all'orecchio. Con tali proprietà del suono, è ampiamente utilizzato negli spettacoli di massa (gare dell'ippodromo, spettacoli circensi, misteri) tra i Greci e i Romani. Con l'avvento del cristianesimo primitivo ritornò l'idea di pompare aria con il mantice: il suono proveniente da questo meccanismo era più vivo e “umano”.

In questa fase, infatti, si possono considerare formate le caratteristiche principali del suono dell'organo: trama polifonica, che attira imperiosamente l'attenzione, timbro, lunghezza senza precedenti e potenza speciale, adatta ad attirare una grande massa di persone.

I successivi 7 secoli furono decisivi per l'organo, nel senso che la Chiesa cristiana si interessò alle sue capacità, per poi “appropriarsene” e svilupparle fermamente. L'organo era destinato a diventare uno strumento di predicazione di massa, come lo è ancora oggi. A tal fine, le sue trasformazioni si sono mosse lungo due canali.

Primo. Le dimensioni fisiche e le capacità acustiche dello strumento hanno raggiunto livelli incredibili. In conformità con la crescita e lo sviluppo dell'architettura del tempio, l'aspetto architettonico e musicale progredirono rapidamente. Cominciarono a costruire l'organo nel muro della chiesa e il suo suono fragoroso sottomise e sconvolse l'immaginazione dei parrocchiani.

Il numero delle canne d'organo, che ora erano di legno e metallo, raggiungeva diverse migliaia. I timbri dell'organo hanno acquisito la più ampia gamma emotiva: dalla somiglianza della Voce di Dio alle silenziose rivelazioni dell'individualità religiosa.

Le capacità sonore precedentemente acquisite lungo il percorso storico erano necessarie nell'uso ecclesiastico. La polifonia dell'organo ha permesso alla musica sempre più complessa di riflettere il multiforme intreccio della pratica spirituale. La lunghezza e l'intensità del suono esaltavano l'aspetto del respiro vivo, avvicinando la natura stessa del suono d'organo alle esperienze della vita umana.

Da questo momento l'organo diventa uno strumento musicale di enorme potere persuasivo.

La seconda direzione nello sviluppo dello strumento ha seguito il percorso di miglioramento delle sue capacità virtuosistiche.

Per gestire l'arsenale di migliaia di pipe, era necessario un meccanismo fondamentalmente nuovo che consentisse all'esecutore di far fronte a questa innumerevole ricchezza. La storia stessa ha suggerito la soluzione giusta: è apparsa l'idea di coordinare l'intera gamma sonora attraverso la tastiera e si è adattata perfettamente al dispositivo del "re della musica". D'ora in poi l'organo è uno strumento a fiato a tastiera.

Il controllo del gigante era concentrato dietro una console speciale, che combinava le colossali capacità della tecnologia della tastiera e le ingegnose invenzioni dei maestri d'organo. Davanti all'organista erano ora disposte in ordine graduale, una sopra l'altra, da due a sette tastiere. Sotto, vicino al pavimento sotto i piedi, c'era una grande pedaliera per estrarre i toni bassi. Ci hanno giocato con i piedi. Pertanto, la tecnica dell'organista richiedeva grande abilità. Il posto dell'esecutore era una lunga panca posta sopra la pedaliera.

La combinazione dei tubi era controllata da un meccanismo di registro. Vicino alle tastiere c'erano pulsanti o maniglie speciali, ognuno dei quali attivava contemporaneamente decine, centinaia e persino migliaia di tubi. Per evitare che l'organista venisse distratto cambiando registro, aveva un assistente, di solito uno studente che doveva comprendere le basi per suonare l'organo.

L'organo inizia una marcia vittoriosa nella cultura artistica mondiale. Nel XVII secolo raggiunse il suo apice e raggiunse vette senza precedenti nella musica. Dopo l'immortalizzazione dell'arte organistica nell'opera di Johann Sebastian Bach, la grandezza di questo strumento rimane fino ad oggi insuperata. Oggi l'organo è uno strumento musicale della storia moderna.