Untersuchung zur Beeinflussung des Resonanzverhaltens von Trompeten durch unterschiedliche Mundstücksformen
Das Mundstück einer Trompete stellt als Schnittstelle zwischen Musiker und Instrument einen der sensibelsten Teile von Blechblasinstrumenten dar. Neben dem Einfluß auf den Ansatz des Instrumentalisten hat die Form des Mundstückes auch erhebliche Auswirkungen auf die Intonation des Gesamtinstruments.
Zur Veranschaulichung dieses Einflusses unterschiedlicher Mundstücksformen auf die Eingangsimpedanz -und damit Intonation- einer Trompete, wurden mit Hilfe eines Computermodells (Simulation PMP) die Resonanzfrequenzen für eine Trompete mit verschiedenen Mundstücken berechnet.
Ausgehend von einem Wiener Standardmundstück wurden nacheinander:
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Kesselform |
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Durchmesser der Bohrung |
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Form der Hinterbohrung |
variiert.
Abb. 1: Standardmundstück, x-Achse Länge[m], y-Achse Radius[m]
Bei allen Änderungen -mit Ausnahme der Kesselvariation bei konstantem Kesselvolumen- wurden die Gesamtlänge, der Anfangsradius und der Endradius des Mundstücks konstant gehalten.
In Abbildung 2 sind die untersuchten Kesselformen dargestellt. Abbildung 3 und 4 zeigen die Beeinflussung der Mundstücks- bzw. Trompetenresonanzen durch diese Variationen der Kesselform.
Abb. 2: Die verschiedenen Kesselformen
Abb. 3: Änderung der Mundstücksresonanzen relativ zum Standardmundstück bei Variation der Kesselform
Abb. 4: Änderung der Trompetenresonanzen relativ zur Trompete mit Standardmundstück bei Variation der Kesselform
Eine Vergrößerung des Kesselvolumens bewirkt ein Sinken aller Trompetenresonanzen, eine Verringerung hebt alle Resonanzen n. Es ergeben sich Verschiebungen der Trompetenresonanzen um bis zu 35 Cent (bei der Extremvariante des zylindrischen Kessels sogar bis zu 180 Cent).
Dabei handelt es sich jedoch um keinen reinen Volumenseffekt! Um das zu verdeutlichen, wurde in einem weiteren Schritt eine Variation der Kesselform mit konstantem Volumen untersucht. Die zugehörigen Mundstücksformen zeigt Abbildung 5.
Abb 5: Mundstück mit unterschiedlicher Kesselform aber gleichem Kesselvolumen
Wie aus Abbildung 5 ersichtlich, wurden eine zylindrische und diverse konische Kesselformen betrachtet. Dabei handelt es sich um rein hypotetische Formen, die jedoch sehr deutlich belegen, daß die Trompetenresonanzen (siehe Abb. 6) nicht nur vom Kesselvolumen, sondern auch von der Kesselform abhängen. Dabei mußte zusätzlich berücksichtigt werden, daß die Länge des Mundstückes variierte. Diese Verkürzung wurde im zylindrischen Teil der Trompete kompensiert, um die Gesamtlänge des Instruments konstant halten zu können!
Abb. 6: Änderung der Trompetenresonanzen relativ zur Trompete mit zylindrischem Kessel bei Variation der Kesselform
Abbildung 7 und 8 zeigen die Beeinflussung der Mundstücks- bzw. Trompetenresonanzen durch diese Variationen des Bohrungsdurchmessers.
Abb. 7.: Verschiebung der Mundstücksresonanzen relativ zum Standardmundstück bei Variation der Bohrung
Abb. 8: Verschiebung der Trompetenresonanzen relativ zur Trompete mit Standardmundstück bei Variation der Bohrung
Die Änderung des Bohrungsdurchmessers von 3 auf 5.4 mm verschob die Resonanzen wesentlich geringer als eine Variation der Kesselform - Die Mundstücksresonanzen um bis zu 80 Cent und die Trompetenresonanzen um bis zu 10 Cent. Auffällig war, daß eine Erweiterung der Bohrung im betrachteten Beispiel die ersten 4 Trompetenresonanzen senkte und die weiteren hob (und umgekehrt).
Die folgende Darstellung zeigt die Mundstücke mit den unterschiedlichen Hinterbohrungen
Abb. 9.: Standardmundstück, x-Achse Länge[m], y-Achse Radius[m]
Abb. 10: Mundstück mit konischer Hinterbohrung, x-Achse Länge[m], y-Achse Radius[m]
Abb. 11: Mundstück mit bauchiger Hinterbohrung, x-Achse Länge[m], y-Achse Radius[m]
Die Abbildungen 12 und 13 zeigen die Verschiebungen der Mundstücks- bzw. Trompetenresonanzen relativ zu den Resonanzfrequenzen des Standardmundstücks (Trompete mit Standardmundstück).
Abb. 12:Verschiebung der Mundstücksresonanzen relativ zum Standardmundstück bei Variation der Hinterbohrung
Abb. 13: Verschiebung der Trompetenresonanzen relativ zur Trompete mit Standardmundstück bei Variation der Hinterbohrung
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Den stärksten Einfluß auf das gesamte Instrument hat eine Änderung des Kessels (Volumen und/oder Form). Hier ergeben sich Verschiebungen der Naturtöne um bis zu 35 Cent. Eine Vergrößerung des Volumens bewirkt eine Vertiefung aller Naturtöne! Eine Änderung der Form des Kessels hat komplexere Auswirkungen, der konkrete Einfluß auf die Intonation kann aus den obigen Diagrammen (Abb. 3, 4) entnommen werden. |
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Der Einfluß der Bohrung ist gegenüber dem Kessel wesentlich geringer und kann zur "Feinabstimmung" benützt werden (in den konkret behandelten Fällen nur bis zu 10 Cent). Eine Verkleinerung der Bohrung bewirkt eine geringfügige Erhöhung der ersten 4 Resonanzen und eine Vertiefung der höheren Naturtöne (Abb. 7, 8) und umgekehrt. |
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Die Hinterbohrung verändert bei den angeführten Beispielen die Intonation um bis zu 30 Cent. Je nach Form/Volumen ergibt sich eine Erhöhung oder Vertiefung der Naturtöne, wobei der 5. Naturton als "Drehpunkt" einer Geraden vollkommen unbeeinflußt bleibt. Eine Erweiterung der Hinterbohrung senkt die ersten 4 Resonanzen und hebt die 6.bis 8. Resonanz an (Abb. 12, 13). |
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Abbildung 6 zeigt, daß sehrwohl die Form (bei gleichbleibendem Volumen) die Intonation der Trompete ändern kann. |
Aufgrund dieser Fakten kann mit Hilfe gerinfügiger Änderungen im Mundstücksbereich die Intonation der Instrumente gezielt verbessert werden.
Da in Wien vorwiegend ein ganz bestimmter Typus von Mundstücken verwendet wird, ergibt sich daraus nicht nur eine spezifische Klangfarbencharakteristik, sondern auch ein mehr oder weniger einheitlicher Intonationstrend.
