La fisica degli ottoni

Discutiamo qui di tutte le questioni più "tecniche" riguardanti meccanica e principi di funzionamento degli strumenti musicali
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Marco Muttinelli
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La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

Un meraviglioso articolo pubblicato sul periodico "LE SCIENZE" (versione italiana di "SCIENTIFIC AMERICAN") n. 63 di novembre 1973 che chiarisce molti punti su come funziona il nostro amato strumento.
Buona lettura : Wink :
1973_063_1-1.pdf
1973_063_1-2.pdf
1973_063_1-3.pdf
1973_063_1-4.pdf
1973_063_1-5.pdf
1973_063_1-6.pdf
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

Riporto un passaggio di pagina 14 a me particolarmente caro : Chessygrin : : Chessygrin : : Chessygrin :

"Il moto della
membrana è controllato elettronicamente da un microfono ausiliario che
mantiene un flusso oscillatorio di intensità costante mentre la frequenza varia
automaticamente in un intervallo appropriato. Tra il 1945 e il 1965 Earle
L. Kent e i suoi collaboratori alla C. G.
Conn Ltd., hanno portato questa tecnica a un alto grado di affidabilità. Nel
nostro lavoro usiamo spesso una modifica della loro tecnica (si veda la figura
alla pagina precedente)."
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Zosimo »

: Thanks :
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

Alcuni passaggi che piaceranno sicuramente al buon @stefano bartoli:

Voglio solo fare notare che la trasformazione dello spettro così come è all'interno del bocchino nello spettro esterno ha in generale la natura di un filtro passa-alto. In altre parole, qualunque sia il suono generato nello strumento, sono le componenti più alte che si propagano nella stanza (si veda la figura in basso a pagina 20). Il fatto stesso che la campana di uno strumento faccia passare energia preferenzialmente ad alta frequenza ha due importanti conseguenze. Da una parte il filtraggio esalta la parte di energia ad alta frequenza che viene fuori dallo strumento; dall'altra serve a ridurre l'altezza dei picchi di impedenza ad alta frequenza i quali provocano la debole produzione di energia acustica ad alta frequenza dentro lo strumento. Da ciò risulta che le misure fatte fuori dallo strumento in una sala non forniscono altrettanti particolari sulla dinamica dell'intero sistema quanti ne danno le misure fatte dentro lo strumento.

Finora ho discusso soltanto i fattori che contribuiscono a una favorevole oscillazione all'interno dello strumento e non ho detto nulla sull'intonazione dello strumento nel senso comunemente inteso dal musicista, cioè sulla relazione tra le altezze dei vari suoni che lo strumento può generare. Fortunatamente ciò che è necessario per una buona intonazione è quasi ciò che è necessario per una buona oscillazione. Per questo il fabbricante tradizionale di strumenti, accentrando la maggior parte della sua attenzione sulla intonazione delle note, era capace di sviluppare strumenti che avevano una buona «voce» e un buon tono.

Come si è visto, ogni volta che i/ cono di un corno ha una discontinuità di raccordo o di sezione trasversale, nascono delle anomalie nella forma dell'onda stazionaria. Nonostante ciò è sempre possibile, in linea di principio, trovare degli angoli e delle sezioni trasversali che sistemino i massimi di impedenza dello strumento con un'accuratezza accettabile dal punto di vista della intonazione. Benché gli strumenti costruiti in questo modo possono suonare perfettamente intonati, essi possono essere deludenti dal punto di vista musicale per aver trascurato i fenomeni più sottili di interazione che in ultima analisi costituiscono la differenza tra la mediocrità e l'eccellenza. Inoltre, la capacità di uno strumento di suonare in maniera pronta e pulita all'inizio di un suono è influenzata moltissimo dalla presenza di discontinuità, così che, anche se queste discontinuità sono sistemate in maniera da bilanciarsi l'una con l'altra e dare un'ottima intonazione costante, ciò non vuol dire che lo strumento attacchi a suonare bene. l musicista ovviamente vuole tanto un « attacco pulito » quanto un suono chiaro e costante. Un buon fabbricante di strumenti acquista gradualmente una capacità quasi istintiva di sentire le sottigliezze di uno strumento, al punto che talvolta egli può essere veloce in modo stupefacente nell'uso delle sue conoscenze empiriche per trovare la giusta soluzione a un problema di accordo o di risposta dello strumento.

A prima vista sembrerebbe invece che il mezzo ideale fosse il calcolatore, e che sia possibile metterlo immediatamente al lavoro per progettare uno strumento perfetto. In pratica si trova che, benché gli scopi da perseguire siano sufficientemente chiariti, la complessità del problema è tale che è molto difficile specificarlo con sufficiente precisione da poterlo risolvere al calcolatore. Ho trovato che è molto più efficace partire da uno, strumento buono già esistente, ottenuto con i metodi tradizionali, e quindi applicare la conoscenza della fisica e le possibilità tecniche oggi disponibili per guidare il miglioramento dello strumento, sia che esso sia destinato a un singolo suonatore, sia che debba servire da prototipo per la produzione di serie.
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da stefano bartoli »

Questo è il pezzo che ho più apprezzato e (forse) capito:


Come si è visto, ogni volta che i/ cono di un corno ha una discontinuità di raccordo o di sezione trasversale, nascono delle anomalie nella forma dell'onda stazionaria. Nonostante ciò è sempre possibile, in linea di principio, trovare degli angoli e delle sezioni trasversali che sistemino i massimi di impedenza dello strumento con un'accuratezza accettabile dal punto di vista della intonazione. Benché gli strumenti costruiti in questo modo possono suonare perfettamente intonati, essi possono essere deludenti dal punto di vista musicale per aver trascurato i fenomeni più sottili di interazione che in ultima analisi costituiscono la differenza tra la mediocrità e l'eccellenza. Inoltre, la capacità di uno strumento di suonare in maniera pronta e pulita all'inizio di un suono è influenzata moltissimo dalla presenza di discontinuità, così che, anche se queste discontinuità sono sistemate in maniera da bilanciarsi l'una con l'altra e dare un'ottima intonazione costante, ciò non vuol dire che lo strumento attacchi a suonare bene. l musicista ovviamente vuole tanto un « attacco pulito » quanto un suono chiaro e costante. Un buon fabbricante di strumenti acquista gradualmente una capacità quasi istintiva di sentire le sottigliezze di uno strumento, al punto che talvolta egli può essere veloce in modo stupefacente nell'uso delle sue conoscenze empiriche per trovare la giusta soluzione a un problema di accordo o di risposta dello strumento.

A prima vista sembrerebbe invece che il mezzo ideale fosse il calcolatore, e che sia possibile metterlo immediatamente al lavoro per progettare uno strumento perfetto. In pratica si trova che, benché gli scopi da perseguire siano sufficientemente chiariti, la complessità del problema è tale che è molto difficile specificarlo con sufficiente precisione da poterlo risolvere al calcolatore. Ho trovato che è molto più efficace partire da uno, strumento buono già esistente, ottenuto con i metodi tradizionali, e quindi applicare la conoscenza della fisica e le possibilità tecniche oggi disponibili per guidare il miglioramento dello strumento, sia che esso sia destinato a un singolo suonatore, sia che debba servire da prototipo per la produzione di serie.
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

"Da ciò risulta che le misure fatte fuori dallo strumento in una sala non forniscono altrettanti particolari sulla dinamica dell'intero sistema quanti ne danno le misure fatte dentro lo strumento."

Penso che questo in qualche modo spieghi il fatto che dietro lo strumento si abbiano delle percezioni che gli ascoltatori non sento...
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da kkongiu »

Guardate cosa mi è capitato di trovare in rete:
La fisica degli ottoni
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

kkongiu ha scritto: 01/06/2023, 22:30 Guardate cosa mi è capitato di trovare in rete:
La fisica degli ottoni
Ehm... non so come dirtelo ma art.2 comma c : Lol : Tu quoque quaque quique queque : Lol : Di questo passo o gli utenti diverranno dei bravissimi minatori di contenuti del forum o chiudiamo per mancanza di utenti : WohoW : insomma un bel richiamo te tocca pure a te : Chessygrin :

PS ho spostato direttamente l'argomento nel giusto posto, anziché bloccarlo, in quanto il link inserito è di comoda consultazione rispetto ai pdf inseriti all'inizio dell'argomento.
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da kkongiu »

Mannaggia la fretta!
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

Non ti preoccupare Gianluca,
anche noi dello staff dobbiamo cambiare modalità di moderazione ed è un bene che queste cose vengano fuori subito.
Un cambio di regolamento non è mai una operazione "indolore" soprattutto per dei forum come il nostro che hanno alle spalle qualche annetto di vita dove si faceva diversamente. La cosa importante è che il nuovo regolamento concede molta più libertà ma proprio per questo richiede maggior responsabilità da parte degli Utenti.

Questo post è particolarmente importante e fa parte di una sorta di "trittico" di argomenti che cercano di far luce su come effettivamente funzionano i nostri amati strumenti. Sappiamo bene che nel settore (e ne abbiamo parlato altrove anche se poi l'argomento è finito in tutt'altra direzione ma ci torneremo sopra sullo specifico in relazione agli strumenti musicali) esistono una miriade di teorie fantasiose, di leggende metropolitane, di "mio cuggino, mio cuggino..." alle quali è del tutto inutile rispondere argomentando. Ma come Forum possiamo (e dobbiamo) cercare di fornire informazioni il più possibile "vere" e certe.
Questo "trittico" per chi ha voglia di leggersi i contenuti, indubbiamente spazza via di colpo la stragrande maggioranza di scemenze che circolano in rete (e sono veramente tante soprattutto sui social ma non solo) ma è, soprattutto, l'occasione per fare di noi degli strumentisti più consapevoli anche nelle scelte che facciamo in relazione al nostro strumento proprio.

Ben venga quindi che certi argomenti tornino in auge e vengano rinverditi a beneficio di tutta la comunità.

A tal proposito segnalo che la fisica degli aerofoni è studiata a livello accademico da diverse università italiane, in particolare dalla Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (UNIMORE) attraverso il suo Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche e che, per chi preferisca approfondire i reali principi di funzionamento, anziché ascoltare l'imbonitore di piazza di turno, tutti gli studi di questa università sono pubblicati in rete qui:

https://fisicaondemusica.unimore.it/index.html

Gli altri due argomenti che toccano specificatamente aspetti fisici sono questi:
viewtopic.php?t=1758
viewtopic.php?t=2128
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da kkongiu »

Grazie mille Marco,
Amo molto la tecnologia ma non ho ancora colmato le mie conoscenze sul nostro adorato strumento per cui sto iniziando ad investigare . Sono certo che i rimandi ai post che hai mandato saranno molto utili!
Vado a leggere! : Chessygrin :
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

kkongiu ha scritto: 03/06/2023, 12:50 Grazie mille Marco,
Amo molto la tecnologia ma non ho ancora colmato le mie conoscenze sul nostro adorato strumento per cui sto iniziando ad investigare . Sono certo che i rimandi ai post che hai mandato saranno molto utili!
Vado a leggere! : Chessygrin :
Soprattutto il secondo è particolarmente interessante sotto gli aspetti di cui abbiamo discusso altrove riguardo i problemi di intonazione degli strumenti.
Di fatto, come abbiamo visto, è impossibile accordare uno strumento naturale secondo il sistema ben temperato ed in questa seconda discussione ne vengono illustrati i motivi tecnici e pratici che rendono ciò impossibile.
Devo confessare che ogni volta che sento la domanda "ma è intonata questa tromba?" un po' mi viene da sorridere... ma continuo a leggere di strumenti perfettamente intonati in giro e penso che, forse, abbiamo un diverso concetto di intonazione : Chessygrin :
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

Riporto l'attenzione sul presente argomento che illustra i principi fisici di funzionamento dei nostri amati strumenti.
Ricordo, inoltre, che UNIMORE (Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia) ha un sito internet dedicato al tema costantemente aggiornato (ultima modifica il 09/03/2023) e raggiungibile qui: https://fisicaondemusica.unimore.it/Pag ... ipale.html

Inutile dire che bisognerebbe fare un monumento a UNIMORE per mettere queste informazioni a disposizione di tutti.
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Marco Muttinelli »

 ! Messaggio da: Marco Muttinelli
messaggio spostato da altro argomento (Re: Yamaha YTR2330 vs. YTR4335? qui: viewtopic.php?p=16321#p16321) per attinenza al presente
@bicho mi ero sempre dimenticato : Chessygrin : ed ora non ritrovo il punto ma comunque dato che ne avevamo parlato volevo un momento tornare su alcuni concetti poi semmai sposteremo gli interventi nella "fisica dello strumento" che magari è più idoneo a parlare di questi aspetti che sono molto interessanti.
Dicevi giustamente dell'importanza dell'onda stazionaria ma che se lo strumento "sfiata" suona male, ad esempio aprendo la chiave di scarico dell'acqua sul corista.
Cosa assolutamente vera in quanto viene meno il supporto elastico entro il quale si forma e si propaga l'onda stazionaria (la colonna d'aria contenuta nello strumento appunto).
Personalmente parlerei più che di compressione dello strumento di "tenuta" dello strumento. Appunto che non "sfiati" lungo il percorso entro il quale si sviluppa l'onda stazionaria. O, per lo meno, che la velocità dell'aria che fuoriesce dalle varie parti dello strumento sia lenta a sufficienza da risultare del tutto trascurabile rispetto alla formazione dell'onda sonora.
Insomma secondo Adolphe Sax la cosa fondamentale è la "colonna d'aria" contenuta nello strumento musicale la cui forma e lunghezza ne determina le qualità timbriche, pertanto se la forma e lunghezza non varia nel mentre che viene eccitata il timbro non cambia, se appunto la fuoriuscita dell'aria è del tutto relativa rispetto alla formazione dell'onda stazionaria, si pensi al sax in proposito dove l'apertura delle chiavi modifica il timbro suono dello strumento proprio grazie a questo principio. Tornando alla tromba se lo strumento ha tenuta non è detto che necessariamente abbia anche compressione essendo quest'ultima relativa ad un aspetto "particolare" dello strumento e non al complesso dello strumento cosa che invece appartiene alla tenuta appunto. Quel che è sicuro è che, potendo, meglio avere tenuta ed anche compressione così non si sbaglia : WohoW : ma non bisogna necessariamente fasciarsi la testa se magari il secondo pistone ha poca compressione perché se comunque lo strumento non sfiata la colonna d'aria rimane della forma per garantire la corretta propagazione dell'onda sonora.
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Re: La fisica degli ottoni

Messaggio da Fcoltrane »

 ! Messaggio da: Marco Muttinelli
messaggio spostato da altro argomento (Re: Yamaha YTR2330 vs. YTR4335? qui: viewtopic.php?p=16321#p16321) per attinenza al presente
nel sax l'apertura delle chiavi modifica tutto nel suono non solo il timbro.
le chiavi del sax hanno la stessa funzione dei pistoni.
semplificando (perché purtroppo il discorso è molto più complesso e le chiavi che contribuiscono a formare il singolo suono nel sax sono tutte con diverse combinazioni di chiusura ed apertura ) se ad esempio una nota presuppone che la chiave si apra interamente ed invece si suona quella stessa nota aprendo la chiave molto meno si avrà una diversità del suono (sia dal punto di vista della intonazione sia del timbro ma anche del corpo del suono ed anche rispetto alla dinamica.

alla stessa stregua se una nota con la tromba presuppone che si suoni con un pistone del tutto premuto ed invece si suona quella stessa nota tenendo il pistone a tre quarti il risultato sarà molto simile a quello descritto con il sax (diversità di suono per intonazione timbro corpo dinamica ecc).

Da questo punto di vista il comportamento è analogo e stranamente non rileva né le differenze " fisiologiche" in un caso vibra l'ancia nell'altro vibra il labbro , né le diverse forme, e neanche i principi di funzionamento (in un caso combinazioni di tre pistoni e nell'altro combinazioni di apertura e chiusura di un gran numero di chiavi.

Un altro aspetto che è molto simile tra i due strumenti è nella ipotesi che ci sia uno sfiato in una delle chiavi che nel sax devono stare chiuse ,il suoni che presuppongono quella chiusura risulteranno del tutto diversi (sia dal punto di vista timbrico dinamico intonazione ecc)
alla stessa stregua nella tromba la cattiva chiusura della chiave di scarico ha la stessa influenza (modifica il suono dal punto di vista timbrico dinamico intonazione ecc.)
è chiaro che questo discorso è valido solo se si considera che a monte si suona esattamente alla stessa maniera con la stessa emissione con la stessa pressione sul bocchino ecc ecc.
Questo perché tutto ciò che ho descritto è suscettibile di correzione da parte del musicista nel caso abbia una ottima tecnica strumentale.
Io ad esempio in alcuni casi sono ingrato di suonare anche strumenti che sfiatano perché ho la tecnica per compensare
lo sfiato e so come "compensare " risolvendo quella mancanza nel suono.
Ovviamente questa capacità è proporzionale alla mia tecnica e quindi con il il controllo è su parecchi suoni sulla tromba oggi ho provato ed è solo su un numero limitato di suoni.
Provate a suonare un si bemolle basso nota lunga prima con un volume minimo e con gesto repentino aprite la chiave di scolo noterete immediatamente una modifica del suono nei termini spiegati sopra e riuscire a suonare lo stesso identico che aveva la tromba prima di questa operazione non sarà facile .
Poi provate a fare la stessa cosa con un volume sostenuto ; in questa seconda ipotesi dopo un primo momento nel quale il suono cambia con molta probabilità se avete tecnica modificando l'emissione riuscire a suonare quello stesso suono con le stesse caratteristiche ma continuando a tenere aperta la chiave di scarico dell'acqua .
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