專利名稱：按鍵式自由簧片樂器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有自由簧片和鍵的樂器。
許多樂器具有作為聲源的自由簧片。這些樂器包括手風(fēng)琴、小的簧風(fēng)琴、六角手風(fēng)琴、口琴、簧風(fēng)琴、旋律風(fēng)琴和某些管風(fēng)琴。音高是一音調(diào)的被感受的屬性，其中振動的相對快速性可將音高排成許多音調(diào)的一有序音階。一自由簧片的音高主要由簧片的固有振動頻率所決定。
在手風(fēng)琴、六角手風(fēng)琴、簧風(fēng)琴、小的簧風(fēng)琴以及類似樂器中，氣流由風(fēng)箱所提供，風(fēng)箱在被壓或拉時在建造在樂器中的一氣室中產(chǎn)生正壓或負壓。
在自由簧片樂器中的鍵通常將手指運動傳遞至選擇器閥門，選擇器閥門反過來又引起空氣通過被選簧片的直接近旁。這樣來使簧片振動。
在手風(fēng)琴和類似的樂器中，一組或多組簧片經(jīng)常被裝在簧片塊中，這些簧片塊在演奏中被激勵。激勵的簧片組通常被一滑動閥的位置所確定。一經(jīng)該滑動閥處于一打開位置且無空氣壓力時，則僅需要打開與此相關(guān)的選擇閥以便讓簧片振動。在某些情況中，可能有多于一個選擇閥被連接到一定的鍵上。
在音樂實際中，音色，或音的質(zhì)量，將一個音調(diào)同其它具有相同音高和響度的音調(diào)區(qū)分開來并且主要是由組成該音調(diào)的泛音的數(shù)量和相對幅值所表征。自由簧片音調(diào)的音色受振動簧片附近的幾何結(jié)構(gòu)所影響。該結(jié)構(gòu)與簧片進行聲學(xué)上的交流。發(fā)聲簧片的數(shù)目也影響著音色。在某些情況下，一定的簧片的振動基本上不受其它振動簧片存在的影響。然而，所聽到的音調(diào)卻可能受到影響，且在這些情況下，所產(chǎn)生的調(diào)子是所有發(fā)聲音調(diào)的一種線性疊加。在其它的場合，一個簧片和另一簧片間的聲學(xué)耦合其強度足以對簧片本身的振動產(chǎn)生直接的修改作用，這對聽眾來說則產(chǎn)生一種修改的音調(diào)。通常，聲學(xué)耦合發(fā)生在兩個或多個振動分量相互依賴地參與相同的聲現(xiàn)象的時候。
由大多數(shù)樂器尤其是自由簧片樂器所產(chǎn)生的音調(diào)的一個重要方面是在操縱樂器時改變音調(diào)的方便性和程度。在手風(fēng)琴中，產(chǎn)生的音調(diào)要么發(fā)生具有相對恒定音高和音色的聲音，要么完全不發(fā)聲。這些局限性限制了將鍵式自由簧片樂器用在如爵士樂這樣的音樂形式中。
因此，本發(fā)明的一個目的是改善按鍵式自由簧片樂器的性能和通用性。本發(fā)明的另一目的是為手風(fēng)琴和其它鍵式自由簧片樂器的演奏者提供一種用于改變音調(diào)的音高和/或音色的方便，或者當(dāng)一源簧片振動時，以及當(dāng)演奏者在操縱一樂器時來修改音調(diào)的聲音。
為完成前述的和其它有關(guān)的目的，本發(fā)明提供一種樂器，它具有用于產(chǎn)生一預(yù)定音調(diào)的一鍵和一自由簧片；一與該自由簧片相連接的具有可變幾何形狀的室；以及一將該室同該鍵相連接的聯(lián)動裝置。結(jié)果，鍵的運動產(chǎn)生一不同于預(yù)定音調(diào)的另外的音調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，樂器是一種手風(fēng)琴，而鍵被移動來在簧片振動時改變簧片的聲音?？勺儙缀涡螤钍铱砂ㄒ痪哂锌勺兾恢玫?、直接接觸自由簧片的叉?？勺兊膸缀涡螤羁杀桓淖儊砜刂圃谄渲械目諝赓|(zhì)量的振動；這樣該另外的音調(diào)則被空氣質(zhì)量的受控振動所修改。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述室是一管子，它的長度不大于第一音調(diào)的基頻波長的約1/2。
空氣質(zhì)量的振動可由第二自由簧片所提供，該第二自由簧片可與第一所述的自由簧片共同振動。第二自由簧片在自由空氣中產(chǎn)生一預(yù)定的音調(diào)，該音調(diào)具有不同于第一所述預(yù)定音調(diào)的音高。
除了一具有預(yù)定尺寸的第一開口之外，室可被關(guān)閉，該第一開口經(jīng)一通道導(dǎo)至一自由簧片且導(dǎo)至一預(yù)定數(shù)量的其它開口，每一其它開口其大小被做成來產(chǎn)生一第二音調(diào)。
一聯(lián)動裝置可給鍵提供一預(yù)定數(shù)目的運動范圍，包括一范圍，在其中鍵的運動被一預(yù)定音調(diào)所伴隨；以及另一范圍，在其中鍵的運動被另一音調(diào)所伴隨。鍵的運動可被一恢復(fù)力所伴隨，該恢復(fù)力具有一用于該第一所述范圍的值的彈簧系數(shù)和一用于另一范圍的第二不同值的彈簧系數(shù)。
在本發(fā)明的用于在一自由簧片樂器中產(chǎn)生音高和音色的可控和可改變的不同組合方式的方法中，包括如下步驟(a)使一自由簧片振動并發(fā)出一具有預(yù)定音樂和音色組合的音調(diào)；(b)將自由簧片與一具有一壁、一在壁中的氣門和一用于該氣門的蓋的空氣通道相連；并從一鍵將運動傳遞至氣門的蓋來修改音高和音色的組合。
根據(jù)本方法的一個方面，另一步驟是由蓋來完全打開氣門來使簧片隨預(yù)定的音高和音色的組合振動。當(dāng)氣門被蓋部分蓋住時，自由簧片音調(diào)的音高和音色的組合則被修改。再一步驟是在音高和音色的組合被產(chǎn)生的同時通過改變氣門蓋的位置來操縱氣門蓋。
本發(fā)明的另一步驟是使作為一管子的空氣通道的一端打開并使氣門位于簧片近旁?？諝馔ǖ莱艘活A(yù)定數(shù)目的開口之外可被封住，其中第一開口導(dǎo)至簧片而第二開口則等同于氣門。
本方法還包括使一第二簧片與自由簧片同時振動的步驟；其中氣門蓋的位置控制第二簧片的振幅。另一步驟是最大程度地關(guān)閉氣門蓋而同時允許氣門的一部分保持為打開狀態(tài)。
本發(fā)明還包括在一樂器中連續(xù)地改變一振動自由簧片的音調(diào)的方法。
此外，本發(fā)明還提供1)一運動部件，它與一樂器的振動簧片式“發(fā)聲的”簧片相連，用于控制發(fā)自該簧片的聲音，以及2)一聯(lián)動裝置，它將樂器的一鍵連接至該運動部件，該運動部件可直接或間接地作用在簧片上。直接作用涉及運動部件和振動簧片之間實際的接觸。間接作用發(fā)生在當(dāng)運動部件控制包含一空氣質(zhì)量的空氣通道的幾何形狀時，空氣質(zhì)量反過來又影響簧片的聲音。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一按鈕機構(gòu)允許一演奏家來數(shù)字地改變與簧片相聯(lián)的運動部件的位置。這樣，對鍵盤的操縱能使一演奏家改變簧片振動時簧片發(fā)出的聲音。
在許多自由簧片式管風(fēng)琴中，音調(diào)音高的設(shè)定是通過調(diào)節(jié)簧片與舌簧或叉之間的直接接觸點來實現(xiàn)的。這樣，舌簧的位置決定了簧片的有效振動長度。當(dāng)舌簧如本發(fā)明那樣被連接至一鍵時，在簧片振動時通過該鍵則可直接修改音調(diào)。
在運動部件間接作用的情況下，許多可能的空氣通道幾何形狀可振動空氣，從而對振動簧片的聲音產(chǎn)生足夠的影響。這些幾何形狀可以包括或可以不包括其它的振動簧片。一特定空氣通道的所有幾何尺寸能為正確的設(shè)計提供許多自由度。例如空氣通道的長度、寬度、體積和截面形狀每一個均能影響被促使振動的空氣的聲學(xué)行為。從以下所述的優(yōu)選實施例中可了解其它合適的幾何形狀。
在結(jié)合附圖來考慮以下幾個實施例之后，可了解本發(fā)明的其它方面。附圖中

圖1為表征已有技術(shù)的一截面?zhèn)纫晥D，其中兩簧片裝置以對于包括手風(fēng)琴在內(nèi)的許多自由簧片樂器來說典型的方式被安裝在一簧片塊中；圖2為一截面?zhèn)纫晥D，其中示出根據(jù)本發(fā)明所使用的一簧片裝置和一與簧片裝置相連的可變幾何形狀空氣通道；圖3A為一截面?zhèn)纫晥D，其中示出根據(jù)本發(fā)明所使用的一簧片裝置和一直接與簧片接觸的與之相連的可變幾何形狀部件；圖3B為圖3A所示裝置的一端視圖；圖4為一截面?zhèn)纫晥D，其中示出根據(jù)本發(fā)明所使用的與另一可變幾何形狀空氣通道相連的簧片裝置；圖5為本發(fā)明的一實施例的截面?zhèn)纫晥D；圖6為本發(fā)明的另一實施例的截面?zhèn)纫晥D；圖7為本發(fā)明的又一實施例的截面?zhèn)纫晥D。
圖1中，根據(jù)已有技術(shù)且從對包括手風(fēng)琴在內(nèi)的許多自由簧片樂器來說是典型的方式，簧片裝置15和17被示出安裝在一簧片塊13中。如圖1中所標明的那樣，簧片塊13被安裝在“樂器內(nèi)部”。樂器的“外部”區(qū)域同樣也標明在圖1中。樂器壁11將“樂器內(nèi)部”同“外部”隔開。在許多自由簧片樂器中，“樂器內(nèi)部”提供一能被壓縮或擴張的空氣空腔，這樣使空氣流經(jīng)簧片裝置15和17的一個或兩個。空氣是否流經(jīng)一定的簧片裝置，且因此一定的簧片裝置是否發(fā)聲，則取決于該簧片裝置是否通過一打開的空氣通道被連接至樂器的“外部”。在圖1中，簧片塊13具有一隔板22，它將簧片裝置15的空氣通道同簧片裝置17的空氣通道隔開。一滑動閥導(dǎo)向裝置20被安裝在簧片塊13的嘴部。在滑動閥導(dǎo)向裝置20中裝有滑動閥，由它們控制流至簧片裝置15和17的氣流。圖1中可看到滑動閥21且示出滑動閥21位于蓋住窗口23的一封閉位置上，窗口23導(dǎo)至簧片裝置17。圖1中未示出控制窗口24的滑動閥，且該滑動閥位于打開的位置。選擇閥25被示出位于一打開位置，且其尺寸足以當(dāng)其被關(guān)閉時蓋住窗口23和24兩者。與簧片裝置15相連的一空氣通道包括窗24和內(nèi)空腔27，而與簧片裝置17相連的一空氣通道則包括窗23和內(nèi)空腔28。當(dāng)如圖1所示那樣選擇閥25打開而滑動閥21關(guān)閉時，當(dāng)在“樂器內(nèi)部”和“外部”間存在有一壓力差時，空氣僅能通過簧片裝置15。在許多自由簧片樂器中，一桿26被用來將選擇閥25連接至樂器鍵的一個，圖1中未示出。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的被安裝在一可變幾何形狀通道之中的簧片裝置10，該簧片裝置10還包括一簡單的直邊管31，圖中示出其截面圖，且?guī)б婚_口端34；一封閉端36；一氣門32；以及一與之相關(guān)的氣門蓋33。當(dāng)空氣流經(jīng)簧片裝置10時，則產(chǎn)生一音調(diào)。與該音調(diào)相關(guān)聯(lián)的一空氣通道由管子31的內(nèi)部35、開口端34和封閉端36、氣門32、以及簧片裝置10的激勵簧片槽所確定。該空氣通道為需要來引起簧片裝置10的簧片發(fā)聲的空氣提供一管道，從而使由該空氣通道所限定的空氣質(zhì)量振動。通常，該振動的空氣質(zhì)量可變化地包括緊靠氣門32外側(cè)的空氣、開口端34、以及簧片裝置10的激勵簧片槽，其所產(chǎn)生的聲音從圖2的裝置傳播出并傳播開來。氣門蓋33提供了一種改變空氣通道幾何形狀的手段。氣門蓋33的運動由圖2中箭頭AA所表示。由氣門蓋33位置的改變所造成的該空氣通道幾何形狀的改變改變了氣門32對振動空氣質(zhì)量的貢獻。當(dāng)氣門蓋33被從氣門32提起并離開時，大部分空氣質(zhì)量的振動被局限于氣門32附近，而在管子31內(nèi)部35中的空氣振動則被減小。這樣，管子31的聲學(xué)效應(yīng)便很小，而簧片裝置10的發(fā)聲簧片則基本上自由地振動。當(dāng)氣門蓋33下降至很接近于氣門32的一位置時，在管子31的內(nèi)部35中發(fā)生顯著的空氣質(zhì)量振動，則在發(fā)聲簧片和管子31內(nèi)部35中的那部分空氣質(zhì)量之間便具有很強的耦合。管子31的聲音修改特性便被引入。尤其是，音調(diào)的音高被降低。將簧片裝置10放置在圖2所示的裝置中間這樣可提供一種手段通過一可變幾何形狀的空氣通道來實施對自由簧片聲音的修改。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可變幾何形狀的氣門蓋33可被連接至一自由簧片樂器的一鍵，這樣在簧片裝置10發(fā)聲時能使演奏者改變簧片裝置10的音調(diào)。有時候也可采用不同于圖2所描述的方法來將簧片單元10安裝在管子31中。例如，圖2簧片單元10是這樣被安裝的其簧片鉚釘8位于簧片單元最遠離封閉端36的一側(cè)，而在某些應(yīng)用中，卻更希望這樣來安裝簧片單元10使簧片鉚釘位于簧片單元10最靠近封閉端36的一端。或者，某些場合也要求將簧片單元10的長軸安裝成與管子31的長軸成90°或某個其它角度，而不是象圖2所示的零度安裝方式。
圖3A為簧片單元130的一側(cè)視圖，其中一金屬舌簧135提供一種手段通過直接接觸一簧片來改變音調(diào)。圖3B為圖3A組件的頂視圖且要與圖3A結(jié)合起來看。舌簧135由兩分開的叉131和132組成，它們各自在點136和137處直接接觸簧片138和139。兩叉131和132被結(jié)合成莖桿133，這樣莖桿133在箭頭BB方向上的運動引起接觸點136和137各自沿簧片138和139移動。當(dāng)莖桿133被沿BB的左箭頭向運動時，簧片138和139的有效振動長度被減少，造成音高升高。相反，莖桿133沿BB右箭頭向的返回運動增加了簧片的振動長度，從而降低了音高。類似于圖3A和3B所描述的舌簧被用來調(diào)節(jié)許多管風(fēng)琴管的音高。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，莖桿133可被連接至一自由簧片樂器的鍵上，這樣能使演奏者在簧片單元130發(fā)聲時改變簧片單元130的音調(diào)。
圖4示出采用一亥姆霍茲(Helmholtz)諧振器作為一可變幾何形狀通道，該可變幾何形狀通道可根據(jù)本發(fā)明來加以使用。圖4中，簧片單元41安裝在位于“樂器內(nèi)部”的簧片塊48中，該“樂器內(nèi)部”被一隔板44與“外部”相隔開。選擇閥47在圖4中被示出處于一閉合位置，蓋住窗口49。選擇閥47連接至連桿51，該連桿51被連接至氣門蓋46，氣門蓋46又被連接至桿52。與簧片單元41相關(guān)聯(lián)的空氣通道的一組成部分是簧片塊48的內(nèi)空腔42。當(dāng)桿52在箭頭C的方向上被移動時，選擇閥47首先打開窗口49。這樣當(dāng)在“樂器內(nèi)部”和“外部”間存在有一壓差時，空氣則通過空氣通道組成部分42流經(jīng)簧片單元41。當(dāng)桿52進一步在箭頭C方向上運動時，氣門蓋46到達氣門45附近，氣門45為壁50上的一開口，而壁50反又被連接到樂器的隔板44上。在某個點上，氣門蓋46將非常接近氣門45，從而使發(fā)自簧片單元41的發(fā)聲簧片的音調(diào)被受到影響和修改。當(dāng)桿52進一步沿箭頭C方向運動時，音調(diào)將進一步受到修改。在這一點上，若使桿52在圖4所示的箭頭DD方向上來回運動，“哇一哇”的聲音便會被加到音調(diào)中。在一實際樂器中，且根據(jù)本發(fā)明的一個方面，桿52被連接至樂器鍵中的一個，圖4中未示出。連接至氣門蓋46的叉53用來可復(fù)現(xiàn)地記錄氣門蓋46在氣門45上的最封閉位置。在實施聲音修改時，亥姆霍茲諧振器空腔被包含在氣門45、壁50、壁44、簧片塊48、以及簧片單元41之中。在該空腔之內(nèi)和周圍的空氣被聲耦合至簧片單元41的發(fā)聲簧片。
在圖5的實施例中，本發(fā)明以截面?zhèn)纫晥D形式示出，其中鍵87連接至一安裝在“樂器內(nèi)部”之內(nèi)的可變幾何形狀空氣通道，該“樂器內(nèi)部”被壁103與“外部”分隔開?；善瑔卧?5裝在管子86的一端，該端相對于管子開向空氣的另一端91。圖5中，管子86是蛇盤形的，或是扭彎的，且為壁103和89所限界。氣門蓋93被銷釘101所支撐，銷釘101能在軸承102中旋轉(zhuǎn)，軸承102又被固結(jié)到壁89上。圖中氣門蓋93被彈簧99保持在位于氣門92之上的完全打開的位置上，彈簧99則連接至氣門蓋93和軸承102。選擇閥95在圖5中被表示為完全閉合在窗口107上，選擇閥95被連接至桿97，而桿97又被連接至鍵87。選擇閥95被連接至弦94，弦94環(huán)繞銷釘108。銷釘108被托架96所支承，托架96又被連接到壁103。弦94松松地穿過壁103上的孔111，并連接至氣門蓋93。鍵97繞銷釘104旋轉(zhuǎn)，銷釘104被支座105所固定，支座105又連接到鍵盤框架106上。在某些樂器中，鍵盤框架106將支承圖5中未示出的其它鍵，這些鍵可被連接至它們自己的選擇閥和可變幾何形狀通道，如圖5中用于鍵87的選擇閥和可變幾何形狀通道。彈簧108被連接到鍵87和鍵盤框架106且具有一預(yù)定的彈簧系數(shù)，在演奏者的手指98改變鍵87的位置時為鍵87的運動提供一恢復(fù)力。當(dāng)演奏者手指98向下運動時，如圖5中箭頭J所示的方向那樣壓下鍵87，則將桿97朝箭頭H的方向移動，此時選擇閥95首先打開窗口107。當(dāng)在“樂器內(nèi)部”和“外部”之間存在有一壓差時，空氣經(jīng)空氣通道組成部分109可通過簧片單元85，從而使簧片單元85中的一簧片從一預(yù)定的音調(diào)發(fā)聲。在此時，由于彈簧94提供的聯(lián)動作用，氣門蓋93開始在箭頭G的方向上旋轉(zhuǎn)，且鍵87接近彈簧110，從而縮小間隙K。起先沒有聲音的修改發(fā)生，因為氣門蓋93仍離氣門92太遠。終于，當(dāng)演奏者手指98進一步朝下運動時，間隙K縮小至零。鍵87將接觸彈簧110，而氣門蓋93將充分接近氣門92，這樣由于有管子86的緣故，音調(diào)開始被修改。當(dāng)演奏者手指98再進一步向下運動時，音調(diào)還將被進一步修改，而彈簧110將給鍵87的運動提供一恢復(fù)力。在這一點上，與該恢復(fù)力相關(guān)聯(lián)的總彈簧系數(shù)將大于間隙K為非零時所實現(xiàn)的彈簧系數(shù)。因此可這樣來解釋以下現(xiàn)象經(jīng)弦94提供的聯(lián)動作用，使鍵87的運動提供一第一鍵運動范圍，該運動范圍由一彈簧系數(shù)所伴隨，亦即彈簧108的彈簧系數(shù)，其中選擇閥95打開，允許一音調(diào)以未經(jīng)修改的聲音演奏，鍵87的運動還提供一第二運動范圍，它由一更大的彈簧系數(shù)所伴隨，亦即彈簧108和110兩者一起作用的彈簧系數(shù)，其中氣門蓋93接近氣門92可對產(chǎn)生于一發(fā)聲自由簧片的音調(diào)提供可控的改變。通過適當(dāng)選擇管子86、弦94、氣門蓋93、軸承102以及托架96的尺寸，可獲取所需的能最大修改音調(diào)的量。圖5示出具有一彎頭的管端91。為提供對管子86的有效工作精細的調(diào)諧，如同對某些管風(fēng)琴的管作調(diào)諧的方式那樣，可對該彎頭作調(diào)節(jié)。
圖6示出采用根據(jù)本發(fā)明的另一簧片和一可變幾何形狀空氣通道的情況。圖6中，簧片單元61被裝在一“樂器內(nèi)部”中的簧片塊76中，該“樂器內(nèi)部”被一隔板74同“外部”隔離開。另一簧片62也被裝在簧片塊76中且正好位于氣門64內(nèi)部。氣門蓋65被連接至銷釘66，銷釘66可在軸承67中旋轉(zhuǎn)，軸承67又被連接至簧片塊76。氣門蓋65在圖中示出被彈簧68保持打開在氣門64之上，彈簧68連接到氣門蓋65和軸承67。選擇閥63在圖6中被示出處于一關(guān)閉位置，蓋住窗口75，它被連接至桿73，桿73又被連接到鍵144。鍵144經(jīng)銷釘142旋轉(zhuǎn)，銷釘被支座141所固定住，支座141又被固定至鍵盤框架145。選擇閥63也被連接至弦69，弦69由半剛性材料制成，例如尼龍。弦69環(huán)繞銷釘70，銷釘70被托架71所支承，托架71又被連接到隔板74。弦69松松地穿過隔板74中的孔81且松松地穿過氣門蓋65中的孔82。在離氣門蓋65的某個距離處，弦69由一過大的球頭80所經(jīng)過，球頭80不能穿過氣門蓋65中的孔82。當(dāng)演奏者手指146朝下運動且在箭頭M的方向上壓下鍵144時，鍵144和框架145間的間隙N縮短，鍵144繞銷釘142旋轉(zhuǎn)，而桿73則在箭頭E的方向上旋轉(zhuǎn)，由此造成選擇閥63打開窗口75。當(dāng)窗口75一經(jīng)被打開，氣門蓋65仍未蓋住氣門64，從而當(dāng)在“樂器內(nèi)部”和“外部”之間存在有一壓差時，能使空氣通過簧片單元62和簧片單元61兩者。該氣流通過氣體通道79通到被打開的窗口，其結(jié)果是由兩發(fā)聲的簧片的結(jié)合產(chǎn)出一音調(diào)。隨著演奏者手指146在箭頭M的方向上的進一步運動，弦69被進一步拉起，從而從球頭80接近氣門蓋65。終于，球頭80將接觸氣門蓋65，而氣門蓋65將開始沿箭頭F的方向運動，部分地關(guān)閉氣門64且降低通過另一簧片單元62的氣流量。由于簧片單元62造成氣流量減少，音調(diào)的聲音便開始被修改。當(dāng)演奏者手指位于其最遠的向下位置時，間隙N變?yōu)榱悖I144接觸鍵盤框架145，而氣門蓋65將完全蓋住氣門64，由此完全切斷簧片單元62且使簧片單元61以未被修改的音高和音色發(fā)聲。圖6例示的聯(lián)動裝置示出一種鍵控一雙自由簧片系統(tǒng)的方法，其中第一鍵運動范圍產(chǎn)生一不同于第二鍵運動范圍的音調(diào)的音調(diào)。通過相對于簧片單元61的預(yù)定調(diào)諧來為另一簧片單元62來選擇預(yù)定的調(diào)諧形式，可獲取所需的最大音調(diào)修改的量。另外，圖6的聯(lián)動裝置可被安排成僅僅讓簧片單元61在第一鍵動動范圍中發(fā)聲，而使簧片單元61和62兩者都能在一第二鍵動范圍內(nèi)發(fā)聲。如圖6所示的那樣，將兩簧片單元安裝在同一簧片塊中，而兩者間沒有用隔板隔開它們的氣體通道，由此則在簧片單元61和62的發(fā)聲簧片之間通過兩者共同的空氣質(zhì)量產(chǎn)出很強的聲耦合。這種聲耦合提供了對音調(diào)聲音的修改。然而，也可以隔開兩簧片單元各自的空氣通道且通過此處描述的手段仍取得能接受的聲音修改。這樣，可按照圖1中隔板22被安裝的方式來將一隔板安裝在簧片塊76中。采用這樣一種途徑，通過將每一簧片單元當(dāng)它們單獨發(fā)聲時各自所產(chǎn)生聲音作線性疊加，則如圖6那樣的簧片單元61和62的共同作用可產(chǎn)生聲音的修改，而不會明顯地修改它們實際的振動。這樣，可以制造具有“濕”調(diào)諧的簧片來表征一修改的音調(diào)?？梢岳斫猓部梢圆捎脙蓚€以上的簧片來相互作用，且在多種不同安裝方法的范圍之內(nèi)來修改一音調(diào)的聲音。
圖7為本發(fā)明的又一實施例，示出一可變幾何形狀空氣通道，其中兩簧片單元160和161被裝到位于“樂器內(nèi)部”中的簧片塊158上，“樂器內(nèi)部”被隔板164與“外部”相隔開。一可變幾何形狀元件是氣門蓋163，它被連接到銷釘156且由此能在支座159中旋轉(zhuǎn)，支座159又連接到簧片塊158。彈簧154被連接到氣門蓋163和支座155，支座155則剛性連接到簧片塊158。彈簧154的張力通常用來使氣門蓋163有窗口151中的位置171上保持與隔板164相接觸。在該位置，氣門蓋163完全蓋住導(dǎo)至簧片單元160的氣門183且完全打開導(dǎo)至簧片161的氣門184。選擇閥169被示出位于窗口151之上關(guān)閉位置且被桿170連接至鍵178。鍵178被銷釘176穿過且能繞銷釘176旋轉(zhuǎn)，銷釘176被軸承173所支承，軸承173又被連接至鍵盤框架174。彈簧177被連接至鍵178和鍵盤框架174且提供張力，該張力通常使選擇閥164處于在窗口151之上的關(guān)閉位置。弦168由諸如尼龍這樣的半剛性材料制成，它被連接至選擇閥169且環(huán)繞銷釘167，銷釘167被支座166所支承，支座166又連接至隔板164。弦166松松地經(jīng)孔165穿過隔板164且松松地經(jīng)孔152穿過氣門蓋163。在離氣門蓋163的某距離處，弦168以一放大的球頭153終止，該球頭153不能穿過氣門蓋163中的孔152。在一第一鍵運動范圍中，演奏員手指179沿箭頭S的方向朝下運動，接觸鍵178，從而使桿170在箭頭P的方向上旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)又使選擇閥169打開窗口151。間隙Q最終縮減至零，鍵178接觸彈簧181，且此時球頭153接觸氣門蓋163。在該第一鍵運動范圍內(nèi)，簧片單元161中的一簧片可在“樂器內(nèi)部”或“外部”間出現(xiàn)壓差時發(fā)聲。此時，簧片單元160的簧片不發(fā)聲，因為氣門蓋163阻止氣流流過簧片單元160。在第二鍵運動范圍中，演奏者手指進一步壓向鍵178，壓縮彈簧181且使氣門蓋163沿箭頭R方向旋轉(zhuǎn)。這種動作經(jīng)氣門183打開了通向簧片單元160的氣流通道，從而可使單元中的簧片響應(yīng)“樂器內(nèi)部”和“外部”間的壓差而發(fā)聲。由于氣門蓋163沒有任何部分與隔板164接觸，簧片單元160和簧片單元161兩者均能發(fā)聲，因為氣門183和184兩者此時均被打開；然而，演奏者手指179的向下運動使氣門蓋163逐漸切斷導(dǎo)向簧片單元161的氣流且逐漸增加導(dǎo)向簧片單元160的氣流，從而造成由簧片160帶來的增加了的作用而產(chǎn)生的音調(diào)的改變。當(dāng)演奏者手指179.到達最下端位置時，彈簧189被完全壓縮而氣門蓋163在位置162上與隔板164接觸。在第二鍵運動的范圍的該極端位置上，僅僅簧片單元160被允許發(fā)聲，因為氣門蓋163此時完全蓋住氣門184且阻止氣流流出簧片單元161。
盡管圖5、6和7僅僅描述了在被連接至一自由簧片樂器的鍵時的一個可變幾何形狀，本發(fā)明也建議一種用于連接多于一個的可變幾何形狀到同一鍵的方法，且如果這樣被執(zhí)行的話，則可選擇不同的幾何形狀。例如，可將一類似于圖4所述的幾何形狀的可變幾何形狀連接至圖5、6、或7中的鍵的任何一個。本發(fā)明的一個有用的實施例是將圖5所示的可變幾何形狀空氣通道和圖3A和3B的舌簧兩者均連接至同一鍵，其配置方式是圖5的氣門蓋93通常被關(guān)閉，其打開運動被限制在第一鍵運動范圍中，且要求舌簧運動以下述方式被限制在第二鍵運動范圍內(nèi)，使得進一步壓鍵可使發(fā)聲簧片的有效振動長度縮短。采用這樣一種配置方式，被壓下的第一情況伴隨有逐漸增加音高直至該音高成為正常和預(yù)定的，在此之后當(dāng)鍵被壓下進入其第二運動范圍時，音高增加，從而經(jīng)受在恢復(fù)力方向的一個增量。
許多與自由簧片強耦合的空氣通道可被設(shè)計成具有此所述的亥姆霍茲諧振器和簡單管子幾何形狀更為復(fù)雜的幾何形狀。事實上，通過組合這兩種較簡單的幾何形狀可產(chǎn)生許多復(fù)雜的幾何形狀。這些幾何形狀的某些的壁可以是柔性的且甚至具有相鄰部件之間或通向外部空氣的裂口或開口。柔性壁可以這樣的方式來構(gòu)造，使得它們的彈性能有助于與簧片振動進行聲耦合。
考慮到所有的幾何形狀和配置方式均是可能的，因此原始簧片的實際振動可以也可以不直接受影響，且僅僅為了讓聽眾感覺到音調(diào)中的修改，也沒有必要這樣做。正是聽眾所感受到的聲音才檢測到了根據(jù)本發(fā)明所使用的空氣通道的存在。
作為一種進一步的精化，可在某些場合中要求提供具有一突起的氣門蓋是有利的，該突起可使氣門在其最最關(guān)密的位置上來形成氣門的一可復(fù)現(xiàn)的小的有效開口，如圖4所示。在其它情況下，氣門本身些小的延伸出為氣門蓋所控制的區(qū)域、或在氣門蓋上的一小孔也可提供氣門蓋的最關(guān)緊位置的可復(fù)現(xiàn)性記錄，除了它們的這些更為明顯的優(yōu)點之外，這些精化措施也可用來影響對音高和音色的修改量且由此也增加了設(shè)計的柔性。
用于控制影響聲音修改的任何可移動幾何元件的聯(lián)動裝置可從幾種形式來加以實現(xiàn)?？尚械氖窃撀?lián)動裝置可與控制選擇閥的鍵隔開并被連接至一完全用于聲音修改的鍵。然而，優(yōu)選的是該聯(lián)動裝置被連接至直接控制選擇閥的鍵。這樣，演奏者將會是較少受連累的且能更好地適合來操縱他或她所產(chǎn)生的聲音。為節(jié)省建造上的費用，樂器的每一鍵可被連接至實施聲音修改的同一聯(lián)動裝置。例如，將任一鍵壓進一第二鍵運動范圍將涉及對所有鍵的聲音修改。盡管該后者的實施例可以低成本被制造，但是將每一鍵分開地連接至僅僅與該鍵關(guān)聯(lián)的可變幾何形狀元件增加了靈活性且應(yīng)極大地有助于樂手在操縱樂器過程中的技藝。此外，通過一種下述的鍵可提供一種更為復(fù)雜的多方向性適用例，該鍵最初在一方向(第一范圍、第一方向)上運動，能產(chǎn)生正常的音調(diào)，然后在另一方向(第二范圍，第二方向)上運動，從而能改變音調(diào)。當(dāng)然也可以將÷兩范圍的線性鍵運動與該更為復(fù)雜的多方向范圍相結(jié)合。
可以理解上述對本發(fā)明的描述僅僅是示范性的，而在不偏離如在所附權(quán)利要求中所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可對實施例作出修改。
權(quán)利要求
1．一種裝置，包括一樂器，它具有一鍵和一用于產(chǎn)生一預(yù)定音調(diào)的自由簧片；一具有可變幾何形狀的室，它包含所述自由簧片；一聯(lián)動裝置，它將所述室與所述鍵相連；借此所述鍵的運動引起不同于所述預(yù)定音調(diào)的第二音調(diào)。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述樂器是一手風(fēng)琴或其它的自由簧片樂器，且所述鍵被操縱以便在所述簧片振動時改變簧片的聲音。
3．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述可變幾何形狀室包括一具有可變位置的叉，該叉直接接觸所述自由簧片。
4．如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括修改所述可變幾何形狀室來控制在其中的一空氣質(zhì)量的振動的裝置；借此所述另一音調(diào)被所述空氣質(zhì)量的受控振動所修改。
5．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述室包括一管子，該管子的長度小于所述預(yù)定音調(diào)的基頻波長的1/2。
6．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述空氣質(zhì)量的所述振動由第二自由簧片所提供，該第二自由簧片可與所述第一自由簧片一起振動。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述第二自由簧片具有一在自由空氣中的預(yù)定音調(diào)，該預(yù)定音調(diào)具有不同于所述第一預(yù)定音調(diào)的音高。
8．如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括一選擇器和裝置，用于使所述第二自由簧片振動而沒有所述第一自由簧片的共同振動；且所述鍵被連接至所述選擇閥用于控制所述第一自由簧片的振動。
9．如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述室除了一預(yù)定數(shù)目的開口外被關(guān)閉，開口中的一個通過一空氣通道導(dǎo)至所述自由簧片，且其中一個開口的尺寸可做成能產(chǎn)生所述另一音調(diào)。
10．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述聯(lián)動裝置為所述鍵提供一預(yù)定數(shù)目的運動范圍，包括一范圍，其中所述鍵的一運動被所述預(yù)定音調(diào)所伴隨；以及另一范圍，其中所述鍵的不同運動被所述另一音調(diào)所伴隨。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述鍵的一運動被一恢復(fù)力所伴隨，該恢復(fù)力具有用于所述第一范圍的彈簧系數(shù)值以及用于所述另一范圍的不同運動的不同的第二彈簧系數(shù)值。
12．在自由簧片樂器中產(chǎn)生可控和可變的音高和音色的組合的方法，包括下述步驟(a)使一自由簧片在一具有可變幾何形狀的室中振動且產(chǎn)生具有一預(yù)定的音高和音色的組合的音調(diào)的聲音；(b)將所述自由簧片與具有一壁、一在該壁中的氣門以及一用于該氣門的氣門蓋的一空氣通道相連接；以及(c)用一聯(lián)動裝置將運動從一鍵傳遞至所述氣門的氣門蓋；借此來修改所述音高和音色的組合。
13．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述氣門蓋完全打開所述氣門，由此使所述簧片以所述預(yù)定的音高和音色的組合進行振動。
14．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述氣門的有效區(qū)域被所述氣門蓋所修改，由此所述預(yù)定的音高和音色的組合被在所述空氣通道中的和周圍的空氣的振動所修改。
15．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于提供一在樂器被演奏時操縱所述氣門蓋的裝置，借此鍵的操縱改變了所述氣門蓋的位置；由此，所述氣門蓋的一位置提供了一音調(diào)的音高和音色的組合，該組合不同于所述氣門蓋的不同的第二位置所提供的一音調(diào)的音高和音色的組合。
16．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述空氣通道由一管子提供，該管子一端開口且氣門位于所述自由簧片的近旁。
17．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述空氣通道具有一空腔，該空腔除具有一定數(shù)量的開口外被封閉，其中至少一個開口導(dǎo)向一通向所述簧片的空氣通道，且其中一個開口等同于所述氣門。
18．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述空氣通道包括第二簧片，該簧片可被做成與所述自由簧片一起振動，以及所述氣門蓋的位置控制所述第二簧片的振幅。
19．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述氣門蓋的極限關(guān)緊位置能使所述氣門的一復(fù)現(xiàn)部分保持被打開。
20．如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于演奏者所能夠接觸到的一移位按鈕的一位置可完成所述聯(lián)動裝置，且該移位按鈕的不同的第二位置能使聯(lián)動裝置中斷。
全文摘要
通過將自由簧片樂器的鍵連接至可變幾何形狀空氣通道來改善樂器的性能和通用性,該可變幾何形狀空氣通道提供了對音調(diào)的改變。樂器可以是手風(fēng)琴或其它自由簧片樂器且可變幾何形狀被操縱來改變音調(diào)的音高和音色的組合。
文檔編號G10B3/00GK1226332SQ97196695
公開日1999年8月18日 申請日期1997年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月24日
發(fā)明者托馬斯·托諾恩 申請人:托馬斯·托諾恩