Acustica Sax

Anno accademico 2014/2015

Fondamenti di storia e tecnologia dello strumento – fiati

Triennio accademico

L’acustica del sax Cosa accade nel sassofono?

Studentessa: Rimvyde Muzikeviciute Docente: Stefano Tomasi

In questa tesina sui misteri della produzione sonora del sax non c’è alta matematica, formule complesse o termini scientifici. Lo scopo è di dare una semplice e chiara idea dei concetti chiave. Questa presentazione intende fornire i concetti base in modo da poterli utilizzare per migliorare nel suono. Sicuramente se si capisce la base della scienza che avviene nel sax, si è in grado di usarlo meglio ed essere strumentisti migliori.

I. Tutto inizia dalle ance

L'idea base è davvero molto semplice: il musicista esercita la pressione d'aria sull'ancia soffiando e ciò si tramuta in un'energia che genera un flusso continuo di vibrazioni verso lo strumento. La lunghezza e la forma della colonna/foro (diametro del foro) dello strumento

determina

l'intonazione ed il colore del suono. Non c'è davvero molto di più da dire su questo semplice concetto, ma i dettagli sono pazzeschi. L'ancia è flessibile e risponde agli aumenti di pressione del flusso d'aria del suonatore. Se la pressione provocata dal suonatore è troppo bassa, l'aria passa attraverso la feritoia fra punta dell'ancia e punta del beccuccio. Se la pressione è giusta l'ancia si chiude appoggiandosi leggermente alla punta del beccuccio. Se invece la pressione è troppa, l'ancia sta attaccata alla punta del beccuccio.

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Quando l'onda di pressione viaggia attraverso la lunghezza del foro, l'attrito causato dal contatto con il foro risulta in una diminuzione di pressione, che da modo all'ancia di staccarsi dalla punta del beccuccio. Siccome il flusso d'aria mandato dal suonatore è continuo il ciclo si ripete. Cambi nell'ammontare di pressione sull'ancia da parte del suonatore possono influenzare significativamente l'intonazione e le caratteristiche del suono dell'ancia. Se viene utilizzata più pressione il suono fondamentale ottiene uno spettro armonico più grande e perde calore e dolcezza. Se viene usata una pressione ancora più forte il suono fondamentale riceve più e più armonici e l'onda prodotta cambia da rotonda a quadrata. Questa maniera di suonare è considerata dalla maggior parte dei sassofonisti sbagliata, ma viene apprezzata molto nel rock'n'roll. Per questo un'ancia più dura potrà dare un suono più dolce anche ad una pressione più elevata. L'aumento di armonici nel suono causerà anche l'impressione di aumentata dinamica, perché l'orecchio umano è sensibile a questi suoni. Ance sofici sono più flessibili di quelle dure e per questo hanno più riposta ai cambi di pressione che avvengono nel beccuccio.

II. La colonna a forma di pipa conica

La forma del sax è fondamentalmente quella di un cono, aperto da un lato (della campana), e chiuso dall'altro. La parte del beccuccio non è del tutto chiusa come in un vero cono. Questa parte finale mancante può essere calcolata ed il volume della camera sonora del beccuccio dovrebbe equivalere al volume della porzione di cono mancante. Se ci sono differenze troppo notevoli tra i due volumi, cioè quello che si crea nel beccuccio e quello che conclude il cono, si possono presentare difficoltà d'intonazione. Per questo alcuni beccucci non possono funzionare su alcuni sax. Le dimensioni interne non bastano a compensare le dimensioni effettive del cono del sax.

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Quando le onde sonore prodotte dal beccuccio e dall'ancia viaggiano dentro il cono del sax verso la campana, l'ampiezza delle onde diminuisce man mano che si diffondono al di fuori. Quando raggiungono la campana, le onde entrano in un'area di pressione atmosferica normale. Più in giù le onde viaggiano nella colonna / nel foro conico del sax, meno diventa la pressione. Quando le onde viaggiano formano delle onde secondarie che si chiamano armonici, o suoni armonici. La sequenza di questi suoni è prevedibile. L'insieme di questi suoni armonici, insieme alla frequenza fondamentale, determinano lo spettro sonoro del sasofono. Quando la pressione aumenta gli armonici diventano sempre più forti. L'imboccatura serve per smorzare le frequenze dell'ancia, in maniera tale che la naturale risonanza della colonna inizia a dominare le onde, che saranno sempre di una frequenza minore in confronto alla frequenza dell'ancia stessa. Chiaramente la maggior parte dei membri della famiglia dei sax hanno una forma curva e si deve fare sempre attenzione per il passaggio delle onde di pressione attraverso queste curvature. I sax ricurvi sono costruiti con 4 coni diversi, con forme differenti: il collo, il tubo del corpo, la culassa e la campana. Alcuni sax soprani hanno un notevole “scalino” nella parte alta della colonna, che serve per migliorare l'intonazione fra le ottave. La verità dietro la forma ricurva del sax sta nella comodità d'esecuzione e nei limiti del corpo umano. Un sax ricurvo disegnato in maniera ottimale dovrebbe avere le stesse qualità sonore e le stesse caratteristiche d'esecuzione di uno diritto. È anche di essenziale importanza considerare che il caminetto attorno al foro dei suoni aggiunge volume al cono (fatto troppo spesso trascurato dai designer) e che quindi in corrispondenza di questi caminetti il diametro della colonna è effettivamente più grande.

III. Come funzionano i fori d'ottava

La maggior parte dei sax hanno due fori d'ottava, attivati dal portavoce. In un mondo ideale i nostri saxofoni dovrebbero avere 12 fori di registro, uno per ogni tono della scala cromatica. Questo mondo però sarebbe un incubo matematico e anche se non è un perfetto compromesso, il sistema di due fori d'ottava trovato sulla maggior parte dei sax funziona in maniera accettabile. Il piccolo foro d'ottava riesce a distribuire abbastanza pressione dall'onda fondamentale in maniera da far dominare il secondo armonico (esattamente un'ottava sopra). Questo miracolo scientifico da la possibilità ai saxofonisti di usare le stesse posizioni per due ottave. Molte sperimentazioni sono state fatte su questo aspetto del design di saxofoni ed al giorno d'oggi esistono saxofoni con fori per registri multipli e chiavi specializzate per i sovracuti. 4

Fori dei suoni e intonazione

Per alzare l'intonazione del nostro sax dobbiamo accorciare il tubo conico. Partendo dalla fine della campana ogni foro che si apre alza il suono di mezzo tono. L'apertura di ogni foro accorcia la lunghezza complessiva

del tubo del 6%. Il diametro di ogni foro corrisponde più o meno al

diametro del tubo in quel punto, con qualche differenza per facilitare il temperamento delle scale. L'apertura del foro del tono causa una perdita di pressione dell'aria nel tubo, che diventa più corto e causa il diventare più alto del suono. Non è un sistema perfetto perché le onde hanno la tendenza ad esercitare pressione anche dopo il primo foro aperto che incontrano. I toni alti esercitano più pressione che quelli bassi, e questo effetto è più significante nei registri acuti. Questi fattori sono i più complicati per costruire un sax con un'intonazione perfetta e la sbagliata comprensione degli stessi è stata la sfortuna e disgrazia di tanti designer di saxofoni. Rendere l'intonazione fra un'ottava e l'altra proporzionata è di sicuro la cosa in assoluto più difficile. Dei punti molto difficili da rendere intonati sono quelli dove devono essere usati dei “cross fingerings” (posizioni incrociate), come ad esempio Do2/Do3 o Fa#1/Fa#2. In questo caso un foro rimane chiuso verso il basso del tubo, dopo quello aperto (“downstream”), che effettivamente causa un allungamento della colonna d'aria. Questo effetto aumenta nei registri alti perché i fori dei toni diventano sempre più piccoli e la frequenza delle onde aumenta. Chiaramente l'effetto è ancora peggio nel secondo registro, dove le frequenze sono ancora più elevate.

IV. Come la campana influenza il suono

La campana del sax serve per emettere le onde nell'aria in maniera radiale. Più le onde sono emesse in maniera radiale, meno onde vengono riflesse indietro verso il sax e lo strumento proietta più suono. La forma della campana può anche favorire certe frequenze, dando una maggiore risposta in alcuni punti dei registri. Una campana disegnata in maniera corretta può aiutare molto nella produzione dei suoni gravi. Ben formata la campana può aiutare a produrre i suoni gravi perché riduce la resistenza nell'ultima parte del cono. Bisogna prestare attenzione al fatto che la campana non influenza in maniera negativa la produzione e l'intonazione delle note del registro acuto, specialmente delle posizioni incrociate. Le campane molto grandi disegnate al giorno d'oggi spesso danno un registro grave molto preciso e pronto a 5

disfunzione del registro acuto, quindi una campana grande non è sempre un fattore migliore. Le campane grandi spesso usate possono avere un effetto negativo minore sul registro acuto attraverso l'apertura dei fori prima dell'apertura della campana. In assenza della campana o se la campana è troppo piccola lo strumento sarà molto esile nel suono e mancherà di proiezione sonora.

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