By :
M0207052
11.5 Instrument Angin
Alat musik tiup yaitu suatu alat musik yang pada dasarnya berupa pipa resonator atau suatu tabung, dimana bunyinya dihasilkan oleh sebuah aliran udara dengan cara ditiup pada ujung pipa resonatornya, yang disebabkan baik oleh ketidakstabilan dari getaran udara yang diarahkan pada tepi intrumen atau oleh getaran dari sepotong bahan elastis yang tipis yaitu buluh yang bertindak sebagai katup. Dengan demikian, kita dapat membedakan antara instrumen yang digetarakan udara dan Instrumen berkatup. Brass instrumentts ( Alat musik tiup logam) dapat dianggap sebagai instrument berkatup dimana bibir pemain memainkan peran sebagai katup. Seperti halnya dengan alat musik string jenis suara generasi yang berpengaruh besar terhadap karakter nada dari instrumen tersebut
11.5.1 Alat Musik Tiup Yang Dihasilkan Oleh Getaran Udara
Bagian penting dari instrumen ini yaitu pada bagian runcing instrumen diarahkan pada aliran bunyi/ aliran udara, seperti ditunjukkan pada Gambar 11.9. Pada bagian runcing, dimisalkan seperti memecah aliran udara menjadi dua sungai yang terpisah, kemudian sungai akan berosilasi bolak-balik melintasi tepi sungai dan akan menghasilkan serangkaian pusaran. Frekuensinya meningkat beserta kecepatan alirannya; selain itu, Hal itu tergantung pada pengaturan geometri.
Pada gambar 11.9 Pipa Resonator digambarkan pada sisi tepi kanan. Disatu sisi, terdapat gerakan pusaran yang berbentuk garis longitudinal pada pipa tersebut, dan disisi lain berkaitan dengan variasi tekanan dalam menyamakan aliran osilasi udara.
Gambar 11.9 Generasi osilasi pada bagian tepi
Hal ini berlaku khususnya untuk modus terendah yang biasanya untuk menentukan frekuensi nada dan pitchnya. Namun, pitch tergantung juga pada taraf tertentu yang bernilai
kecil pada kecepatan aliran udara. Secara umum, frekuensi meningkat dengan meningkatkan kecepatan meskipun tidak sekuat pada sisi nada yang tidak disinkronkan oleh sebuah resonator. Jika melebihi kecepatan aliran nilai tertentu maka frekuensi getaran melompat dengan mode yang lebih tinggi. Bagaimanapun juga ada interaksi yang dekat antara osilator primer dan resonator yang digabungkan.
Mungkin alat musik tiup dari kayu yang paling umum dari jenis ini adalah perekam. Hal ini terbuat dari kayu atau plastik; pemain harus membuka dan menutup lubang pada sisi alat musik tersebut dengan jari. Sebaliknya, seruling modern biasanya terbuat dari logam, misalnya, perak atau bahkan emas. aliran udaranya dibentuk oleh bibir pemain; dimana aliran udaranya ditiup tegak lurus terhadap lebar lubangnya dan hits instrumen pada tepi lubang. Lubang samping pada seruling diberikan dengan logam yang ditekan ke bawah dengan jari-jari atau dengan menggunakan sebuah tuas mekanik. Organ pipa dari kedua jenis alat musik tiup tersebut, diman pipa buang tersebut didorong oleh sebuah jet udara serta pipa buluh. Yang terakhir sebagian besar dari logam memiliki penampang yang bulat. Namun, beberapa dari alat musik tiup yang terbuat dari kayu; dalam hal ini memiliki empat persegi panjang, sebagian besar pada bagian kuadrat lintas. Pengaruh bahan penghalang pada kualitas nada menjadi masalah; alat tradisional, sebuah paduan timah digunakan untuk pipa organ.
Spektrum instrumen angin - tidak terpengaruh dari jenisnya- dan kualitas maka nada yang dihasilkan sangat bergantung pada bentuk nada yang muncul, selain itu terdapat sedikit penyimpangan, baik silinder atau kerucut. Dalam kasus pertama, merupakan faktor penting dari rasio diameter untuk panjangnya. Besar rasio ini tergantung dari lembut timbre dari nada yang dihasilkan.
11.5.2 Alat Musik Tiup Berkatup
Dalam instrumen ini osilator utamanya yaitu sebuah bilah logam atau beberapa rotan, yang disebut katup, yang mana akan diatur getarannya oleh aliran udara yang dihasilkan bibir pemain. Lagi pula, osilator udara berinteraksi dengan sebuah resonator - biasanya terjadi pada sebuah pipa - meskipun sebagian kecil dari instrumen digetarkan langsung oleh aliran udara.
Fungsi dari buluh pipa akan dijelaskan pada Gambar 11.10. Buluh yang diganti dengan plat padat membentuk katup beserta pusatnya. Dalam ilustrasi keadaan plat yang dekat dengan
pusatnya, katup sedikit terbuka. Kita asumsikan bahwa tekanan udara disisi kiri katup lebih tinggi dari pada disisi kanan. Oleh karena itu beberapa udara akan melewati celah sempit antara plat dan pusatnya. Dalam hukum Bernoulli's tentang mekanika fluida mengatakan bahwa
Gambar 11.10 Fungsi pipa buluh (skematis).
dengan p menunjukan tekanan lokal dari udara dan Vs udara dan kecepatan aliran lokal; densitas ρ diasumsikan tetap(konstan). (Pada kenyataannya, ρ tidak konstan, maka hanya berupa kualitatif jadi harus ditarik dari Pers. (11,14).) kecepatan aliran dari luar celah tinggi; karena itu, dibawah tekanan dan plat berpindah ke sebelah kanan. Ketika pada pusat hits, aliran udara terganggu dan dibawah tekanan, yang disebabkan oleh hilangnya hits. Plat pegas dan seluruh proses diulangi, pada dasarnya, dengan frekuensi resonansi dari sistem massa-pegas. Selain itu, frekuensi dari gerak plat dapat ditingkatkan dengan meningkatkan tekanan hembusan udara. Di sisi lain, fluktuasi tekanan berkaitan dengan bentuk vibrasi dalam tabung resonator pada sisi kanan dari katup yang cenderung menyinkronkan gerakan dari plat. Perhatikan, misalnya, fase ketika katup terbuka: Saat ini tekanan gelombang yang dipancarkan ke dalam tabung akan terpantul dengan tanda terbalik dari ujung yang terbuka. Jika dibawah tekanan maka gelombang datang pada katup ketika katup terbuka lagi dan akan mempercepat gerakan penutupan katup
Dalam hal apapun osilator utama dari reed instrument yng terbentuk hampir menutupi semua pipa resonator yang terpasang, berbeda dengan instrument describe dijelaskan di rincian 11.5.1. oleh karena itu resonator dari perempat panjang gelombang (quarter-wavelength) sejenis dengan frekuensi resonansi yang tercantum pada pers. (9.3). Gambar 11.11 a dan b menunjukkan juru bicara dua buluh instrumen. Dalam klarinet dan juga di saksofon getaran yang dihasilkan
oleh buluh yang dibuat rotan yang menutup secara berkala pada celah di mokrofon. Oboe dan Bassoon yang dilengkapi dengan dua buluh yang berbentuk kecil yang dapat bergerak pada permukaan tabung datar. Dalam semua instrumen buluh itu sendiri dapat dianggap sebagai resonator yang relatif teredam kuat karena material instrumen itu terbuat dari bibir pemain yang berhubungan erat dengan instrumen. Hal ini berbeda dengan pipa organ buluh: buluh ini berupa logam bilah kecil dengan frekuensi resonansi yang dekat dengan frekuensi fundamental pada pipa yang terpasang.
Klarinet dapat dikatakan bahwa klarinet tersebut memiliki silinder yang menjemukan, sedangkan Oboe berupa kerucut. Dari Gambar 9.2b frekuensi eigen berupa pipa yang berbentuk kerucut tidak harmonis ; khususnya, yang terendah secara signifikan lebih tinggi daripada pipa silinder dengan panjang yang sama dan batasannya.
(a)
(b)
(c)
Hal ini memiliki konsekuensi tidak hanya untuk timbre dari suara yang dihasilkan tetapi juga untuk fundamental nada. Jadi nada terendah yang dihasilkan oleh Oboe Modern lebih tinggi satu oktaf daripada Klarinet walaupun kedua instrumen tersebut hampir sama panjangnya. Namun demikian, nada dari oboe yaitu harmonis, sejak itu menghasilkan sinyal yang periodik.
11.5.3 Alat Musik Tiup Logam (Brass instrument)
Dalam Brass instrument, misalnya Terompet, Trombon dan French Horn dimana bibir pemain yang memainkan peran sebagai osilator utama dan perangsang resonator pipa. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 11.11c, Brass instrument ditekan terhadap mokrofon dan bentuk dari salah satu penghentian pipa logam yang bagian utamanya terdiri dari instrumen. Misalkan bibir ditutup pada awal dimainkan. Jika tekanan ditiup cukup tinggi Brass instrument akan menekan terpisah, dan aliran udara mulai mengalir melalui celah dengan kecepatan relatif tinggi. Menurut Teorema Bernoulli (lihat Pers. (11,14)) aliran udara ini terkait dengan pengurangan tekanan udara pada celah, dengan cara yang sama seperti dalam model yang ditunjukkan pada Gambar 11.10. Penurunan ini cenderung membalikkan gerakan bibir, dan ini didukung oleh gaya pemulih dalam bibir yang akan tertutup lagi dan aliran udara dihentikan.
Resonator dari Brass instrument biasanya terdiri dari sebuah pipa silindris yang terhubung ke bagian kerucut yang dihentikan oleh bel. Yang terakhir bagian terendah dari suar yang lebih cepat, fungsinya adalah untuk meningkatkan daerah dan celah impedansi radiasi. Bagian ini dapat digambarkan sebagai Tanduk Bessel. Untuk penampang lingkaran yang membentuk sebuah Tanduk Bessel, ditulis pada persamaan berkut.
Dalam pernyataan r (x) menunjukkan jari-jari berbeda-beda dari tanduk dan r0 jari-jari pada x = 0, q rasio akhir dan jari-jari awal, dan L adalah panjang tanduk. Gambar 11.12 menggambarkan beberapa bentuk tanduk untuk q = 10; parameter adalah ε. Dalam Brass instrument ε bernilai antara 0,7 dan 1. Instrumen secara rinci sebagai lonceng dan Terompet Trombone yang menghasilkan nada lebih jelas dibandingkan dengan bentuk yang lebih ramping. eigen frekuensi tersusun dari pipa non-harmonik yang membuat penyeteman bentuk yang diperlukan.
Total tabung resonator Brass instrument tersebut cukup panjang. Oleh karena itu instrumen biasanya dibuat lebih mudah dikelola oleh coil tabung, baik dalam bentuk lingkaran seperti pada French Horn atau dalam loop yang memanjang seperti didalam terompet. panjang efektif instrumen dan pitch nada yang dihasilkan dapat diubah baik dengan katup yang menambah panjang kolom udara, atau oleh slide yang memungkinkan perubahan terus-menerus pitch-nya dan juga produksi efek vibrato
x = L x = 0 1.5 1 0.7 = 0.5
Gambar 11.12 Bessel tanduk (lihat Pers. (11.15)).
11.6 Suara Manusia
Pada suara laki-laki mampu menghasilkan sejumlah bunyi bahasa yang cukup berbeda dan karakter nada cepat yang bervariasi. Seperti yang telah disebutkan dalam Bagian 11.1 dimana membedakan antara kelompok bunyi bahasa yang berbeda, yang disebut fonem. Yang paling penting yaitu suara termasuk dalam jenis semivocal, bersuara dan tak terucap frikatif dan plosif, seperti mengatakan namanya, memiliki karakter impulsif. Perubahan antara fonem berurutan dipengaruhi oleh artikulasi suara, yaitu terutama oleh gerakan bibir, rahang dan lidah. pitch ini bervariasi terhadap tegangan tinggi atau lebih lembut dari otot-otot di pangkal tenggorokan.
Bagian ini menjelaskan bagaimana perbedaan fonem dihasilkan. Fungsional skema yang ditunjukkan pada Gambar 11.3 berlaku juga untuk bunyi bahasa yang dihasilkan dengan perbedaan bahwa - tergantung pada fonem yang akan dihasilkan - osilator utama lain yang bekerja.
Gambar 11.13 merupakan bagian kepala manusia sejauh ini yang relevan untuk generasi bunyi bahasa.
Langit-langit lunak Velum(Langit-langit Bagian belakang)
Krikoid tulang rawan
Pita suara Lidah
Rongga hidung
Gambar 11.13 Bagian kepala manusia
Dalam proses ini, termasuk pita suara yang terletak didalam rongga laring dan saluran vokal yang terdiri dari faring dan mulut, sampai batas minor saluran hidung, lidah, langit-langit, gigi dan bibir, apertures pada mulut dan hidung. Energi yang dibutuhkan untuk berbicara dan menghembuskan nafas tersimpan di paru-paru, dan hal itu dipengaruhi oleh pembukaan mulut dan lubang hidung.
11.6.1 Laring
Gambar 11.14 menunjukkan berupa penampang laring. Terletak didalam organ, dua otot penampang yang terdiri tiga bagian yang melintang saling berlawanan dengan satu sama lain. Laring sering disebut sebagai pita suara atau bibir vokal. Laring dipisahkan oleh celah yang disebut glotis. Selama bernapas tanpa berbicara, glotis akan terbuka lebar.
Ketika fonem bersuara, suara yang menghasilkan glotis hanya sedikit terbuka. Oleh karena itu bernafas dalam tekanan udara dengan aliran kecepatannya relatif tinggi. Menurut Pers. (11.14) dalam tertekan seseorang akan berkembang pada celah untuk menarik pita suara bersama-sama melawan gaya pemulih dan penangkapan aliran udara. Pada saat yang sama, underpressure yang terjadi karena teorema Bernoulli hilang dan gaya pemulih bergerak secara elastis di pita suara dan kembali ke arah posisi awal. Kemudian seluruh proses dimulai lagi yang serupa dengan generasi getaran pada Brass instrument yang dijelaskan dalam rincian 11.5.3. Namun, nada osilasi yang dihasilkan tergantung dari resonator yang terkait. Sebaliknya, hal itu ditentukan oleh geometri pada laring dan massa efektif pita suara, dimana nada tinggi dari perempuan dan suara anak-anak, sebenarnya pita suara mereka lebih kecil dibanding laki-laki dewasa. Selain itu, frekuensi getarannya tergantung pada ketegangan otot di pita suara yang menentukan sifat elastis dari gaya pemulih.
Dengan mengatur ketegangan otot pembicara atau penyanyi dapat mengontrol frekuensi osilasi pita suara dalam rentang yang lebar. Biasanya, rentang vokal sekitar dua oktaf, sesuai dengan rasio frekuensinya yaitu 1: 4; untuk penyanyi mungkin jauh lebih besar dari pembicara.
Dalam setiap kasus, aliran udara saat bernafas secara berkala terganggu oleh laring ketika nada selalu konstan. Oleh karena itu sebuah pergantian secara reguler dari impuls tekanan yang dihasilkan, sehingga suatu sinyal yang berisi banyak nada karena struktur temporal, tetapi masih tidak spesifik. Untuk menjadi spektrum bunyi bahasa suara harus dibentuk secara karakteristik.
11.6.2 Saluran Suara, Vokal
Perubahan karakter sinyal terjadi ketika sinyal utama yang dihasilkan oleh laring ditransmisikan melalui rongga yang dibentuk oleh sistem vokal dan sistem saluran hidung sebelum memancar ketika membuka mulut dan lubang hidung. Seperti pada setiap rongga (lihat pada chapter 9), rongga memiliki beberapa eigen frekuensi dalam rentang-audible atau resonansi, yang mana pengucapannya tidak jelas karena radiasinya hilang. Mengapa mereka tidak mempengaruhi frekuensi fundamental dari bunyi ujaran untuk setiap batas yang jelas, maka tidak ada umpan balik kepada sumber utama (lihat Gambar. 11.3). Frekuensi resonansi tergantung pada ukuran dan bentuk rongga, khususnya pada posisi lidah dan saat mulut terbuka dan terus berubah selama berbicara. Hal yang sama berlaku untuk pengalihan fungsi saluran suara yang dibentuk oleh eigen frekuensi; itu meningkatkan komponen spektral dari suatu sinyal utama dalam rentang tertentu sementara komponen yang lain akan melemah atau ditekan.
Gambar 11.15 merupakan bagian bagan spektrum dari beberapa vokal. Masing-masing urutan garis spektrum menunjukkan tiga atau empat maxima datar. Rentang peningkatan energi spektral yaitu karakteristik untuk bunyi bahasa tertentu. Spektrum vokal ini disebut forman, dan frekuensi yang terjadi diberi nama frekuensi forman. Tentu saja, frekuensi ini tidak sepenuhnya konstan tetapi menunjukkan perbedaan individu, frekuensi ini berbeda untuk satu pembicara dan sesama pembicara. Biasanya, sebuah vokal tertentu cukup ditandai dengan yang pertama pada dua forman tersebut.
Tentu saja, generasi vokal dapat dijelaskan dalam suatu domain waktu. Setiap impuls yang dihasilkan oleh sistem laring akan merangsang tekanan osilasi suara dalam rongga akan berkurang; bunyi bahasa tertentu dapat digambarkan sebagai superposisi dari semua yang
meluruh. Mereka dapat langsung mendengar jika bibir dan lidah dalam posisi yang tepat untuk vokal tertentu dan rongga akan terasa dengan paksaan jari terhadap satu pipi. (Efek ini paling jelas didengar untuk vokal / 0 / dan / a /, dan itu kurang jelas untuk vokal / u / atau / e /).
Gambar 11.15 Spectra Dua Vokal.
Selama pembicara berbicara dengan frekuensi dasar yang berubah terus menerus dari pita suaranya. bahasa melodi "ini” tidak hanya membawa informasi, misalnya pada pembicara sedang berpikir, apakah ucapan itu sebuah pertanyaan atau pernyataan, tetapi juga penting untuk kejelasan yang wajar dari bahasa yang disampaikan. Hal ini dapat ditunjukkan dengan model listrik yang terdiri dari satu set filter yang disesuaikan dengan spektrum vokal tertentu yang disimulasikan. Jika filter ini terikat dengan urutan impuls yang berkala hasil dari reproduksi dari loudspeaker tidak termasuk sebagai bunyi bahasa, melainkan lebih terdengar seperti 'Teknis'
kebisingan. Hal ini berbeda ketika tingkat pengulangan laju kereta api sedikit bervariasi, maka bunyi bahasa disintesis segera terasa.
Vokal juga dapat dihasilkan tanpa melibatkan pita suara. Ini kasus dalam bunyi yang bisik. Berikut saluran vokal tenang dengan aliran kebisingan yang terjadi ketika udara pernafasan melewati celah suara atau penyempitan pada rongga mulut. Dengan cara ini, aliran suara akan tereksitasi yang diberikan oleh struktur forman dari vokal masing-masing. Tentu saja, spektrum dari sinyal-sinyal ini tidak terdiri dari garis diskrit tapi kontinu.
Fonem / m /, / n /, / ng / dan / l / disebut semivocal. Seperti suara pembicara yang menyuarakan suara pidato. Tiga dari mereka terpancar dari lubang hidung. Jadi fonem / m / diucapkan dengan bibir tertutup, untuk fonem / n / terhalang yang dibentuk oleh lidah saat menempel di bagian depan langit-langit sedangkan untuk fonem / Ng / aliran udara terganggu oleh lidah dan bagian belakang langit-langit. Perbedaan bunyi suara-suara tersebut dilengkapi oleh transisi sebelumnya atau vokal berikutnya.
11.6.3 Generasi konsonan
Mengenai klasifikasi suara yang ditampilkan dalam Bagian 11.1, konsonan merupakan beberapa jenis dari kebisingan. Karena konsonan diwakili oleh sinyal aperiodik maka konsonan tersebut memiliki spektrum yang luas dan kontinu yang frekuensinya dapat mencapai hingga sekitar 12 kHz. Konsonan tersebut disebabkan oleh arus turbulensi dari udara yang terjadi saat bernapas, udara melewati suatu penyempitan tertentu yang dibentuk oleh artikulasi konsonan dalam saluran yang terdiri dari trakea, laring dan saluran suara. Bila fonem / h / diucapkan dimana glotis terbuka sebagai sumber kebisingan. Untuk mengartikulasikan konsonan lainnya stasioner frikatif pembicara penyempitan konsonan dalam mulut, misalnya, antara gigi atas dan bibir bawah untuk mengucapkan konsonan / f /, atau antara gigi atas dan bawah untuk fonem / s / atau / sch /. Dalam kasus yang terakhir sebuah resonator tambahan di depan gigi dibentuk dengan menekan bibir membuka ke depan, di mana sebagian besar bergeser ke arah spektrum frekuensi yang lebih rendah. Suara pidato ini dapat terucap atau tak terucap tergantung pada apakah pita suara dioperasikan di selain sumber kebisingan. Dalam kasus pertama spektrum kontinu ditumpangkan pada spektrum garis yang dihasilkan oleh laring.
Sementara frikatif merupakan suara stasioner, setidaknya pada prinsipnya, berhenti pada konsonan / p /, / k /, / t /, / b /, / g / dan / d / merupakan tinggi rendahnya suara(transient sound). transient sound diproduksi dengan membentuk awal penutupan di beberapa titik di saluran suara yang menyebabkan tekanan udara yang meningkat. Saat tekanan tiba-tiba mengeluarkan impuls tekanan beserta aliran turbulen maka akan cepat rusak. Dalam bunyi konsonan kontinu berhenti biasanya diikuti dengan konsonan vokal atau huruf semivokal, yaitu pita suara mulai berosilasi setelah konsonan tersebut. Untuk menghasilkan konsonan / p / dan / b /, penutupan tersebut dibentuk dengan bibirnya, untuk berbicara dengan fonem / t / dan / d / aliran udara terganggu dengan lidah dan pada bagian depan langit-langit. Berhenti di bagian belakang langit-langit mulut digunakan untuk menghasilkan fonem / k / dan / g /. Ketika konsonan / p /, / k / dan / t / dituturkan maka tekanan ke paru-paru menghentikan konsonan sementara untuk 'Lunak' konsonan / b /, / g / dan / d / kelebihan tekanan tiap daerahnya. Selanjutnya, osilasi dari pita suara akan dihasilkan setelah fonem terakhir telah dihasilkan.
