Prof.Dr.Godfried-Willem RAES

Kursus: Boekdeel 4: Akoestiek , Organologie & Experimentele Instrumentenbouw

Hogeschool Gent : Departement Muziek & Drama


<Terug naar inhoudstafel akoestiek kursus>   Algemene Index

4023:

Ventielen en hun problemen

 

Moderne koperblaasinstrumenten zijn uitgerust met ventielen, een typische uitvinding van de 19e eeuw. Er zijn twee types: draaiventielen en duwventielen, ook wel 'pistons' genoemd in heel wat vlaamse dialekten. Draaiventielen treffen we meestal aan op hoorns, terwijl trompetten, tubas e.d.m. veelal met duwventielen zijn uitgerust. Hoe ook de konstruktie van het ventiel, de funktie ervan bestaat er steeds in de buis van het instrument met een bepaalde lengte te verlengen en dus de voortgebrachte toon met een bepaald interval te verlagen.

Wanneer we de natuurtrompet (klaroen) bekijken, dan zijn daarop naast (de moeilijk te spelen) grondtoon, alleen de boventonen daarvan te spelen. Het instrument gedraagt zich als een halve golflengte resonator.

Voorbeeld: Aida trompet in Sib (Bes). (We nemen dit wat bizarre en niet erg koerante instrument omwille van het feit dat het helemaal recht en zonder bochten is gebouwd, waardoor het heel makkelijk na te meten is). De laagste speelbare toon is Sib (midi 58 = 233Hz). De eigenlijke grondtoon is een oktaaf lager, dus 116.5Hz. De daarbij horende golflengte is 344 m/s / 116.5Hz = 2.953 m. De akoestische lengte voor een halve golflengte resonator is 2.953 / 2 = 1.476 m. De opgemeten lengte van onze trompet, van mondstuk tot de rand van het paviljoen is 1.342m. Derhalve moet de som van de eindkorrekties = 1.476m - 1.342m = 134mm. Dit liet zich voorspellen aangezien het instrument na een lang cilindrisch gedeelte, voorzien is van een konisch paviljoen met een diameter aan de mond van 118mm, wat de akoestishe lengte heel wat langer maakt dan de fysische lengte.

Uiteraard valt op dit instrument geen volledige toonladder te spelen. De eerste twaalf boventonen , waarvan de laagste niet speelbaar, zijn:

Wanneer we middels een ventiel geplaatst in het cilindrisch deel van het instrument, de toon met een halve toon ( 2 ^ (1/12)) willen verlagen, dan moet ons ventiel een extra buislengte bijschakelen die we berekenen alsvolgt:

nieuwe lengte voor La (58) moet worden: 1342mm x 1.059463 = 1422mm

verminderd met de reeds voorhanden lengte geeft dit dus: 1422mm - 1342mm = 80 mm.

Alle van ventielen voorziene moderne blaasinstrumenten beschikken over dergelijk 1/2 toon ventiel. De nu speelbare noten worden:

Nu kunnen we weliswaar dubbel zoveel noten spelen (al is de zevende boventoon systematisch te laag tegenover de welgetemperde stemming...), maar een Fa#. mib of een do kunnen we niet spelen. Voegen we nog een ventiel toe waarmee de toon een hele toon kan worden verlaagd, dan rekenen we verder alsvolgt:

nieuwe lengte voor Lab (57) moet worden: 1422mm * 1.059463 = 1507mm

de door het ventiel bij te schakelen buislengte is dus: 1507mm - 1342mm = 165mm.

De verzameling speelbare noten komt er nu uit te zien als:

Een sol is nu alleen te laag speelbaar en in het laagste oktaaf zijn nog heel wat 'gaten'. Om hieraan tegemoet te komen, voorziet men blaasinstrumenten zoals de trompet, cornet, fluegelhorn... van een derde ventiel dat de toon met anderhalve toon verlaagd. Te bereken als:

nieuwe lengte voor Sol (55) moet worden: 1507mm * 1.059463 = 1597mm

de door het ventiel bij te shakelen buislengte is dus: 1597mm - 1342mm = 255mm.

De verzameling speelbare noten komt er nu uit te zien als:

Uitgerust met drie ventielen, blijkt dat we alle noten zonder al teveel toegevingen op de juistheid van intonatie kunnen spelen. Op sommige tubas en op de sousafoon, treffen in plaats van een 1 1/2 ventiel een ventiel aan dat de toon met twee hele tonen verlaagd. Het resultaat komt op hetzelfde neer, alhoewel de uiteindelijk bereikbare intonatiejuistheid minder goed is.

Wie nu zou menen dat dat derde ventiel eigenlijk overbodig is, omdat het volstaat de eerste twee ventielen samen in te drukken voor hetzelfde resultaat vergist zich terdege. Bij de koperblazers is 1 + 2 helemaal niet gelijk aan 3.

Immers door indrukken van het 1 1/2 ventiel hebben we een fysische buislengte van 1597mm. Echter door het indrukken van 1/2 + 1 ventiel krijgen we als fysische lengte:

1342 + 80 + 165 = 1587mm. De zo verkregen toon zal dus te hoog klinken!

Wanneer we het 'extreemste' geval beschouwen: drie ventielen ingedrukt teneinde op de Bes trompet een E (mi) te spelen, dan bereiken we een buislengte van:

1342 + 80 + 165 + 255 = 1842mm. De voor die noot noodzakelijke buislengte is evenwel 1342mm * ( 2^ (6/12)) = 1898mm of een verschil van 56mm!

Om deze reden zullen alle tonen waarvoor meer dan 1 ventiel moet worden ingedrukt, lipkorrekties (of hand-korrekties in het paviljoen in het geval van de hoorn) vergen van de bespeler.

In de loop van de twintigste eeuw werden allerhande mechanismen bedacht om dit euvel te verhelpen (een kwartventiel, een kompensatiemechaniek...). Het fundamentele euvel is evenwel niet uit de wereld te helpen. Het blijft een kompromis in de allereerste plaats een gevolg van de irrationele stemming bedacht door de muziekteoretici en in de tweede plaats van het simpele feit dat de akoestische werkelijkheid nu eenmaal niet platonisch is.

Een van de mooiste oplossingen werd reeds in de 19e eeuw bedacht: een trompet met 7 verschillende paviljoenen zodat voor elke (diatonische) noot heel precies de korrekte buislengte kon worden gebruikt. Dat dergelijk instrument niet bepaald licht was hoeft geen betoog. Om helemaal goed te zijn had Sax het trouwens met 11 paviljoenen moeten bouwen...

Overigens lost ook dit niet alle problemen op. Immers, de boventoonreeks zal ook hier noch met de platonische reeks x2, x3, x4..., noch uiteraard met de gelijkzwevende stemming in overeenstemming kunnen gebracht worden.

Alleen de koperblaasinstrumenten die van een schuif ('coulisse') zijn voorzien kunnen hun intonatie altijd precies aanpassen aan wat gewenst is. Deze verwezenlijking komt echter volledig op het krediet van bespeler zelf en is dus geenszins te danken aan de bouw van het instrument zelf. Maar, precies deze eigenschap van schuiftrombones heeft in de laatste vijftig jaar wel aanleiding gegeven tot het toepassen van kleine schuifjes op vele trompetten en cornetten, die kunnen worden gebruikt om de stemming op elk ogenblik te korrigeren, zolang het maar niet al te snel moet gebeuren.

Werking van het draaiventiel:

De vele bochten in blaasinstrumenten komen de zuiverheid van de geproduceerde overgeblazen noten beslist niet ten goede. Elke bocht doet een mogelijk bij die plek optredend nodaal punt lichtjes verschuiven. Wat dat betreft zijn scherpe bochten heel wat slechter dan bochten met een zo groot mogelijke straal. Zowat elke bouwer hanteert dan ook lichtjes verschillende mensuren en designs in een poging de onjuistheden naar een voor het doelpubliek van het instrument zo weinig mogelijk storend gebied te verleggen

De oorzaak van de verschuivingen in de nodale punten in bochten en vorm-afwijkingen van de boring zijn te zoeken in het feit dat de snelheid van het geluid -een drukgolf- verandert in die bochten. Bij obstrukties wordt ze kleiner, wat inharmoniciteit voor gevolg heeft.

 

Dempers en sordines

Dit zijn externe hulpstukken die in het paviljoen van koperblaasinstrumenten kunnen worden gezet teneinde de klankkleur en/of de geluidssterkte van het instrument te beinvloeden. De hoteldemper is gebouwd om zo weinig mogelijk geluid te produceren. De wha-wha gebruikt een tweede resonator die met de hand kan worden verstemd en zo het spektrum een geprononceerde verkleuring geeft. Alle dempers beinvloeden tevens ook in meer of mindere mate de intonatie van het instrument, een gevolg van het feit dat ze de eindkorrektie van het paviljoen wijzigen.


Filedate: 010106/ updated 2013-12-16

Terug naar inhoudstafel kursus: <Index Kursus> Naar homepage dr.Godfried-Willem RAES