Ветряные колокольчики — это тип ударного инструмента, сконструированного из подвешенных трубок , стержней, колокольчиков или других предметов, которые часто изготавливаются из металла или дерева. Трубки или стержни подвешены вместе с каким-либо грузом или поверхностью, о которую трубки или стержни могут ударять, когда они или другая улавливающая ветер поверхность обдуваются естественным движением воздуха снаружи.
Обычно их подвешивают снаружи здания или дома в качестве визуального и слухового украшения сада . Поскольку ударные инструменты бьют в соответствии со случайными эффектами ветра, раздувающего колокольчики, колокольчики ветра считаются примером музыки, основанной на случайностях . Трубки или стержни могут звучать либо нечеткими тонами, либо довольно отчетливыми тонами. Колокола ветра, которые звучат довольно отчетливо, могут посредством случайного движения воздуха создавать простые песни или ломаные аккорды .
Римские ветряные колокольчики, обычно изготавливаемые из бронзы, назывались tintinnabula и подвешивались в садах , дворах и портиках , где движение ветра заставляло их звенеть. Считалось, что колокольчики отгоняют злых духов и часто сочетались с фаллосом , который также был символом удачи и амулетом от дурного глаза . [1] На изображении показан один пример с фаллосом, изображенным с крыльями и ногами животного, и фаллосом вместо хвоста. Эти дополнения увеличивали его защитные свойства. [2]
В Индии во втором веке нашей эры, а позднее в Китае , чрезвычайно большие пагоды стали популярны с маленькими ветряными колокольчиками, подвешенными на каждом углу; малейший ветерок заставлял язык, также сделанный из бронзы, качаться, производя мелодичный звон. Говорят, что эти колокольчики изначально предназначались для отпугивания не только птиц, но и любых затаившихся злых духов. Ветряные колокольчики также подвешивают под углами храмов, дворцов и крыш домов; они не ограничиваются пагодами. [3] Японские стеклянные ветряные колокольчики, известные как фурин (風鈴), производятся с периода Эдо , [4] и те, что на станции Мидзусава, являются одним из 100 звуковых ландшафтов Японии . В некоторых частях Азии ветряные колокольчики считаются приносящими удачу и используются в фэн-шуй .
Ветряные колокольчики начали модернизироваться около 1100 г. н. э. после того, как китайцы начали отливать колокола. Колокол без языка, называемый юн-чжун , изготавливался искусными мастерами по металлу и в основном использовался в религиозных церемониях. После этого китайцы создали фэн-лин (風鈴), который похож на современный ветряной колокольчик. Фэн-лины подвешивали на святилищах и пагодах, чтобы отгонять злых духов и привлекать доброжелательных. Сегодня ветряные колокольчики распространены на Востоке и используются для максимизации потока ци, или жизненной энергии.
Колокольчики производят негармонические (в отличие от гармонических ) спектры , хотя если их повесить примерно на 2/9 их длины [5] (22,4% [6] [7] ), некоторые из более высоких обертонов затухают, и основные тона звучат громче всего. [7] Это обычная практика для высококачественных колокольчиков, которые также обычно подвешиваются так, чтобы центральный шар ударял по центру длины колокольчика, что также приводит к самому громкому звучанию основного тона. [7] Частота определяется длиной, шириной, толщиной и материалом. Существуют формулы [7] , которые помогают предсказать правильную длину для достижения определенной ноты, хотя часто требуется небольшая тонкая настройка.
Большинство колокольчиков используют пентатонические или тетратонические гаммы в качестве основы для высоты тона своих индивидуальных колокольчиков в отличие от традиционной западной гептатонической гаммы . Это во многом связано с тем, что эти гаммы изначально содержат меньше диссонансных интервалов , и поэтому звучат более приятно для среднего слушателя, когда ноты ударяются в случайном порядке.
В таких инструментах, как органные трубы , высота тона определяется в первую очередь длиной воздушного столба, поскольку именно резонанс воздушного столба генерирует звук. Материал трубы помогает определить « тембр » или «голос» трубы, но воздушный столб определяет высоту тона. В ветряной колокольне вибрации самой трубы излучают звук после удара, поэтому воздушный столб имеет мало общего с производимой высотой тона.
Звук может быть получен, когда трубки или стержни соприкасаются с подвешенным центральным диском в форме шара или горизонтального диска, или друг с другом.
Ветряные колокольчики можно использовать для наблюдения за изменениями направления ветра, в зависимости от того, где они подвешены в момент начала звучания.
Колокольчики могут быть изготовлены из материалов, отличных от металла или дерева, и иметь форму, отличную от трубок или стержней. Другие материалы для колокольчиков включают стекло, бамбук, ракушки, камень, глиняную посуду, бусины, ключи и фарфор. [8] Более экзотические предметы, такие как столовое серебро или формочки для печенья, также могут быть переработаны для создания колокольчиков. [9] Выбранный материал может иметь большое влияние на звук, издаваемый колокольчиком. Звуки, издаваемые при переработке таких предметов, не настраиваются на определенные ноты и варьируются от приятного звона до глухих ударов. Звуки, издаваемые трубками колокольчиков правильного размера, настраиваются на ноты. [7] Поскольку алюминий является распространенным металлом с самым низким внутренним затуханием, колокольчики часто изготавливаются из алюминия, чтобы добиться самого продолжительного и громкого звучания.
Тон зависит от таких факторов, как материал, точный сплав, термообработка и то, используется ли сплошной цилиндр или трубка. Если используется трубка, толщина стенки также влияет на тон. Тон также может зависеть от способа подвешивания. Качество тона также зависит от материала предмета, которым бьют по колокольчикам.
В случае с глиняными колокольчиками, чем выше конечная температура обжига, тем ярче и звонче получаемый тон. Фаянсовая глина, обожженная при более низких температурах, производит более глухой звук, чем керамическая глина, обожженная при более высоких температурах. Каменные колокольчики также более долговечны и способны выдерживать более сильные ветры без сколов или повреждений.
Ветряную музыку, сконструированную из круглой трубки, можно смоделировать как свободно колеблющуюся балку Эйлера-Бернулли [10] , а доминирующая частота в циклах в секунду определяется по формуле:
где L — длина трубки, E — модуль Юнга для материала трубки, I — момент инерции площади трубки, а μ — масса на единицу длины трубки. Модуль Юнга E — константа для данного материала. Если внутренний радиус трубки равен r i , а внешний радиус равен r o , то момент инерции площади для оси, перпендикулярной оси трубки, равен:
Масса на единицу длины составляет:
где ρ — плотность материала трубки. Частота тогда
где W=r o -r i - толщина стенки, а D - средний диаметр D=r o +r i . Для достаточно тонкостенных трубок членом W 2 можно пренебречь, а для данного материала основная частота обратно пропорциональна L 2 и пропорциональна диаметру D .
Для основного режима вибрации на трубке будет два узла, где трубка неподвижна во время вибрации. Эти узлы будут расположены на расстоянии 22,416% длины трубки от каждого конца трубки. Если трубка просто поддерживается (не зажимается) в одном или обоих этих узлах, трубка будет вибрировать так, как будто этих опор не существует. Музыка ветра будет давать самый чистый и громкий тон, когда она подвешена с использованием одной из этих узловых точек в качестве точки крепления. Эти точки крепления также такие же, как и у других подобных инструментов, таких как ксилофон и глокеншпиль .
Различные типы колокольчиков также использовались в современной музыке и причислены к ударным инструментам. Ниже приведен краткий список исполнителей и композиторов, которые их использовали: