399718奇闻趣事网BALI @ 2024.01.06 , 07:01
风琴管的物理魔法
风琴管属于所谓的自持乐器家族，它们能把持续性能量(气流)通过一个反馈回路转换成快速振荡的能量(声学振动)。可以说，风琴管是直流交流转换器。
反馈回路包含一个激励器和一个共振器。
激励器将连续能量转换为振荡能量。对于笛舌管，气流撞击唇口产生声学振动。对于簧管，簧片因气流上游的影响而震动，创建了声学振动。
共振器是管子内的气柱。它过滤、积累并将振荡能量恢复至激励器和外部世界。
笛舌管的物理
笛舌管的声音产生是@气流和气柱的声学振动之间的相互作用导致的。气流是通过打开管子的阀门时上游压力诱导的。
当气流撞到管子的唇口时，它从唇口的两侧注入流动。这种流动注入作为一个声学压力源出现在管口附近。管子被声学能量充满，这能够通过管身传播。管子过滤掉它偏好的频率附近的振动：共振频率。
当管内建立起声学振动时，它调制了气流的传播：来自通道出口的一个小声学扰动传播并沿着气流增长。再次撞击唇口时，流的注入实际上被较早在气流生成时发生的声学振动所调制。这就形成了闭环反馈。
随着声音波借助管子向外传播，一小部分能量从管口和管尾散发出去。这就是我们所听到的声音。
换句话说，笛舌管的物理学类似于音频反馈，或是拉尔森效应，其中喷气/唇口相互作用相当于扬声器(产出声音)，管身则像是麦克风(储存声学振动)。
管形如何影响声音
管子像一个蓄能器，它在自己偏好的频率上存储并归还能量。这些被称作共振频率。管子也能在其他频率上储能，但效率较差。管子存储给定频率的能量的能力称为导纳：导纳越强，存储和返回的能量越多。
管的比例—直径与长度的比—对共振频率和导纳有显著影响。狭长的管比宽管有更尖锐、更接近的共振频率。狭长管的共振频率比宽管更接近声音的谐波。狭长管比宽管提供更为丰富的声音。
上游压力如何影响声音
笛舌管是一个锁相系统。声音产生是气流(激励器)和管体(共振器)间平衡的结果。提高上游压力时，气流速度也随之增加。为了保持系统平衡，管内声波的传播也会相应调整，以符合管身所允许的模式。在笛舌管的情况下，增加上游压力会使声音的频率和强度增加。此外，谐波间相对能量的分布也会改变，进而影响音色。
对于颤音装置的影响
颤音装置是一个机械装置，它调制气流，从而调节管子的上游压力。有许多类型的颤音装置。这里是一个基础的示意图：
如前一节所述，降低或增加上游压力会影响声音的音高、强度和谱内容。当上游压力周期性地调制时，这三个声音方面(音高、强度、音色)也随之调制。
在基于样本的风琴插件中，通过后效滤波来模仿上述调制。在Organteq中，上游压力调制直接作为模型的输入。音高、强度和音色的变化@模型本身产生。
本文译自 Modartt，@ BALI 翻译。
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