Wie funktioniert eigentlich ein Saxophon?

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EIne andere frage. Hat die Gravur eigentlich einen Einfluß, mein Bandkollege meinte, man graviere das Sax, damit es leichter anspricht.
Durch die Gravur, soll das Sax/schallbecher leichter sein, und so leichter in schwingung versetzt werden, also das Sax leichter anspricht. Das soll vorallem für die tiefen gelten.
Ich kann das nicht so wirklich nachvollziehen, da z.B. hochwertige Saxe meist auch schwerer sind.
Meine SIII alt, wie ca so viel wie ein billig Tenor.
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das alles sind nur unbestätigte spekulationen , wie alchimie , die musiker mögen solche geschchte - es macht das instrument etwas " magischer ".
sa II und teilweise sa III hat die mechanik auf einer platten vormontiert , und die platte erst an korpus angelötet ist.
niemand behauptet das durch diese zusätzliche platte ( sie ist ziemlich stark ) das instrument besonders anders klingt.
die erzählungen über einflus vom gravour sind der gleiche natur wie von den fischer die erzählen das vom kajak einen 2 meter langen hai im rain gefangen haben.

der einfuss des bleches ist folgendes :
die vibrirende teilchen der luft übergeben ein teil seiner energiee an die teilchen des bleches. da das blech ein federnder körper ist , die acusticwelle die im blech entsteht wird rezonieren. manche frequenzen werden verstärkt , andere geschwächt. abhängich ist das grundzätzlich von der geometrie . iregendwie von diesen federungsparameter auch.


die diskussione über lackeinfluss usw.

wenn man paar minuten spielt das innere des saxes ist vollständig nass - die wände sind mit wasser bedeckt , und das eine stärkere schicht als lack ist - wie beeinfluss das wasser den ton ?

so gut wie praktisch überhaupt nicht.

 

Die Physik der Klangerzeugung beim Saxophon liegt offenbar für viele noch im Dunkeln. Deshalb ein weiteres posting von mir.

Es ist beim Saxophon (und allen andern Blasinstrumenten) nicht so wie bei Saiteninstrumenten, dass ein fester Körper schwingt, dessen Schwingungen über einen Klangkörper auf die Luft übertragen werden müssen. Es ist die Luft selbst, die zu Schwingungen angeregt wird, nämlich die Luftsäule im Instrument. Das Instrument selbst hat nicht (wie bei der Geige, Gitarre, Klavier, Kontrabass....) die Aufgabe, den Schall auf die Luft zu übertragen, sondern es muss die Luftsäule seitlich und in der Länge so begrenzen, dass die Luftsäule eine ganz bestimmte Resonanzfrequenz hat, nämlich die des gewünschten Tons. Dass das Material dabei mitschwingt, ist eigentlich nicht erwünscht, aber unvermeidlch. Für die Tonerzeugung kann das sogar schädlich sein, denn wenn die Schwingungen des Materials der Luftsäule Energie entzieht, wird ihre Schwingung gedämpft und das Instrument spricht schwerer an. Also: dünnes Blech ist eher schädlich für die Ansprache, ebenso die Gravur, deren Einfluss man aber vernachlässigen kann. Da geht es wirklich nur um Schönheit.

Habt Ihr schon mal gefühlt, dass das Instrument in der Band mitschwingt, wenn gerade jemand anders spielt? Ist es deswegen zu hören?

Resonanz spielt beim Saxophon eine ganz entscheidende Rolle! In Resonanz ist die Luftsäule, nicht das feste Material. Nicht einmal das Blättchen ist in Resonanz, obwohl es schwingt. Wenn es in Resonanz gerät, nennt man das "quietschen".

Ich sprach im letzten Beitrag von stehenden Wellen. Die bilden sich immer dann aus, wenn irgendwo eine fortschreitende Welle (ganz normaler Schall, so wie er vom Instrument zum Ohr gelangt) reflektiert wird. Eine solche Reflexion findet am unteren Ende des Korpus (bei geschlossenen Klappen am Schallbecher, bei teilweise geöffneten Klappen am obersten geöffneten Schallloch statt. Es läuft eine Welle zurück, die mit ihrem Überdruck das Blättchen öffnet bzw. mit ihrem Unterdruck das Blättchen (teilweise) schließt. So ist gewährleistet, dass dieses Öffnen und Schließen in genau dem richtigen Augenblick geschieht. Rückkopplung, genauer noch Mitkopplung, nennt man diesen Vorgang, der für jede Art von kontinuierlicher Schwingungserzeugung eines in Resonanz befindlichen Systems (also auch einer Geigensaite, nicht aber einer Gitarren- oder Klaviersaite) Voraussetzung ist. Hin- und rücklaufende Welle addieren sich Punkt für Punkt zu einer stehenden Welle, die sich dadurch auszeichnet, dass sie Knoten und Bäuche hat: Am Ausgang ist ein Druckknoten (also kein oder nur sehr wenig Schalldruck, da das Rohr ja dort offen ist und der Druck sich mit der Umgebung ausgleichen kann. In der Mitte des Rohrs (etwa bei der Oktavöffnung) ist der Schalldruck am größten, weswegen sich die Oktavöffnung auch sehr störend auf die Schwingung auswirkt und die Grundwelle dort völlig wegdämpft (was auch eine nur ganz wenig undichte Klappe in dieser Region tun kann: Das Saxophon neigt dann immer, in die Oktave zu gehen). Die doppelte Frequenz, also die Oktave, hat dort einen Druckknoten und wird nicht beeinflusst, kann also ungehindert schwingen.
Die Resonanzfrequenz des Rohrs hängt von seiner Länge und der Schallgeschwindigkeit (c=345 m/s bei ca. 25°) nach der Formel:

Schallgeschwindigkeit=Wellenlänge x Frequenz,

Für Resonanz muss die Rohrlänge die halbe Wellenlänge sein, für die Oktave die ganze Wellenlänge, für weitere Oberwellen die anderthalbfache, die zweifache usw. (Wichtig für die Altissimo-Töne! Mal bei Sigurd Rascher, Toptones, nachlesen!).

Die stehenden Wellen innerhalb des Saxophons erreichen Druckamplituden vom zehn- bis zwanzigfachen des Schalldrucks außerhalb! Das ist keine Theorie, ich habe es mit einem kleinen Sondenmikrophon nachgemessen. Sollte eine Spinne sich mal ins Saxophon verirren, fallen ihr die Ohren ab!
Wird diesen stehenden Wellen Energie entzogen, z. B. durch Undichtigkeit (undichte Klappen, gezielt durch Oktavklappen) oder schlechte Schallleitfähigkeit des Korpus (ideal wäre eine glatte konische Innenwand, die Tonkamine mit den weichen Polstern stören da schon nicht unerheblich), dann wird die Welle gedämpft. Der Ton wird matt, das Instrument spricht schwerer an, die Schwingung kann sogar ganz zum Erliegen kommen, oder es bleiben nur noch Schwingungen von Oberwellen übrig (Oktavklappe, "quietschen"). Die Masse der Wandung (Lack, Nickel, Silber, Wasser) spielt dabei eine ganz untergeordenete Rolle. Eher spielt die Dämpfung der inneren Oberfläche eine wesentliche Rolle: Schlägt man ein Saxophon mit Samt aus, müsste es einen wunderbar weichen Ton geben, denn dann werden die hohen Oberwellen weggedämpft - genau wie bei Polstern ohne Resonatoren. Apropos Resonatoren: Der eigentlich falsch gewählte Name suggeriert, dass sie mitschwingen sollen. Nein, sie sollen nur die innere Oberfläche glatter machen, um die Schallleitfähigkeit zu erhöhen, und das tun sie auch. Sie müssten besser Reflektoren heißen.

Was die Schwingungen des Blättchens angeht: Es schwingt aufgrund seiner Elastizität, so wie ein Lineal, das man auf der Tischkante festhält und anzupft (zur Freude des Lehrers in der Schule). In Lineal schwingt dabei auf seiner Resonanzfrequenz, die entscheidend davon abhängt, wie lang das Stück ist, das man über die Tischkante ragen läßt. Eine solche Resonanz ist beim Blättchen nicht erwünscht. Es handelt sich um "erzwungene Schwingungen", deren Frequenz ausschließlich durch die Luftsäule bestimmt wird. Dass es dabei jede Frequenz des gesamten Frequenzumfangs bedienen kann, liegt an der keilförmigen Form: Es schwingt jeweils nur ein so langes Stück, wie es für die betreffende Frequenz notwendig ist.

Füsikalische Grüße

Fumi

 

@fumi:
Das stimmt zwar grundsätzlich, aber es sind noch ein paar andere Aspekte zu berücksichtigen:
Das real existierende Sax ist immer ein mehr oder weniger fauler Kompromiss. Das fängt schon damit an, dass die Oktavklappe nicht oder höchstens für einen Ton an der füsikalisch richtigen Stelle angebracht ist. Eigentlich müsste für jeden Ton eine eigene Oktavklappe vorgesehen werden.
Selbst wenn man ein akustisch ideales Sax bauen könnte, wäre es nicht sicher, das es auch das musikalisch ideale Sax wäre. Der Sax-Ton besteht ja nicht nur aus dem Grundton und seinen Obertonschwingungen, sondern hat auch geräuschhafte Anteile, und die akustisch störenden Dämpfungen können musikalisch durchaus sinnvoll sein, weshalb die Energieverluste über Dämpfung nicht immer nur nachteilig sind. Abgesehen davon sind sie frequenzabhängig.
Ach ja, das Lineal auf der Tischkante: wenn ich dich richtig verstanden habe, ist seine Schwingung doch gerade keine Resonanz, sondern ein Festkörperschwingung wie bei einer KLaviersaite oder dem Klangstab eine Xylophons.

amateur-füsikalische Grüße

 

Physik lebt vom Weglassen unerheblicher Randbedingungen. Ich habe nie auch nur ein funktionierendes Experiment erlebt. Musiker können die Physik oft besser umsetzen als Physiker die Musik. Mir ist die Physik relativ egal; ich blase ins Saxophon, wackle mit den Fingern mal so und mal so das macht Laune, solltet ihr einfach mal probieren

 

Ja einfach ist das. Aber wenn "sie" versuchen es zu erklären oder zu messen und dann sagen sie, ja die Reibung und die Entropie aber sonst war es "recht" genau

Als Apollo dann wieder Richtung Erde flog sagten manche, unmöglich, das war wie eine Dart auf 5 km in den BullsEye zu knallen.

 

@rbur und harry:
jaja, macht euch nur lustig, ohne Physik und Chemie würde man immer noch auf Tierfellen trommeln und auf ausgeschnitzen Knochen flöten.

Das der Ton durch die Luftsäule bestimmt wird, weiß ich.
Dennoch, gibts einige, mir noch, unklare Sachen.
Wie funtionieren denn prinzipiel die Schuchtteile. Außen angebrachtes Blech, wirkt sich tatsächlich auf den Ton aus, teilweise sehr deutlich. Wie kann das sein, wenn es nur auf die Luftsäule ankommt.
Oder material. Es gibt einen sehr schönen Querflötentest, bei dem eigentlich bewiesen wurde, dass bei der Querflöte keine unterschiede meß- und hörbar waren.
Allerdungs ist der unterschied zwischen einem Messingsax und einem Silbersax, selbes Modell oder allein der S-Bogen, sehr markant.

 

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Oder material. Es gibt einen sehr schönen Querflötentest, bei dem eigentlich bewiesen wurde, dass bei der Querflöte keine unterschiede meß- und hörbar waren.
Allerdungs ist der unterschied zwischen einem Messingsax und einem Silbersax, selbes Modell oder allein der S-Bogen, sehr markant.
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es gibt es flöte aus kohlenphaser , yamaha baut blassinstrumante wo teilweise trichter auch aus kohlenphaser gemaht wird , die unterschied zu klassich aus blech gebauten instrumneten ist nicht merkbar.
bin der meinung das material selbst nicht ohne bedeutung ist aber die bedeutung ist nicht erstrangig , auch nicht zweit.
einfacher versuch:
man kann ein weinstopfen in sax hineinschmeisen , den zweiten irgenwie mit seide am sax so befestigen das berührt die konstuktion ..
Beim spielen im spiegel kann man beobachten wie benehmt sich der korken innen und der aussen - gewaltige unterschied - also unterschied in der abgestrallter schallenergie über den trichter und durschs blech mus auch gewaltig sein.
also die unterschiede im blech/mantel material dürfen nicht gewaltigen einflus auf den sound haben.

 

Was wieder beweist, dass eine Querflöte kein Saxophon ist. Viele nehmen diesen Querflötentest zum Anlass, den Einfluss des Materials beim Saxophon zu negieren.

Das ist, ich würde ich Gurken mit Bananen vergleichen. Außer der Form sehe ich da wenig Gemeinsamkeiten.

Gruß aus dem Schwarzwald
Bernd

 

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Was wieder beweist, dass eine Querflöte kein Saxophon ist. Viele nehmen diesen Querflötentest zum Anlass, den Einfluss des Materials beim Saxophon zu negieren.

Das ist, ich würde ich Gurken mit Bananen vergleichen. Außer der Form sehe ich da wenig Gemeinsamkeiten.

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das saxophon und flöte haben sehr viel gemeinsames.
das saxophon gebogen ist , nur deswegen das die leute zu klein sind und zu kurze hände haben , obwohlt sopran ist gerade , alto gibt es auch.
in keinem fall hätte die flöte mir der banane verglichen , und saxophon mit der gurke.
Mr Sax dreht sich jetzt im grab um.
um gotes willen - wie kannst auf die idde kommen ?? ( wirst sehen Dein saxophon wird heute nicht stimmen - so eine beleidigung : gurke , gurke ..)

es sind grosse parallelen - aber es ist noch narürlich kein beweis .
das sind nur die indizien.
man kann vermuten das im saxophon blech spielt kleinere rolle als in der flöte oder tuba , da das saxophon mehr mechanik trägt , und grössere relative fleche von den polster ( also nicht blech ) abgedeckt wird.

 

Und das ausgerechnet heute, wo ich Unterricht habe!

 

rbur schrieb:
das ist schon eine Resonanz, aber eben nicht mit der umgebenden Luft, sondern mit den Schallwellen, die im Lineal (oder Xylophon-Klangstab) hin und her laufen.

Wikipedia schreibt:
In der Physik bezeichnet Resonanz das erzwungene Mitschwingen eines schwingungsfähigen Systems, wenn es periodisch angeregt wird.

Ich würde mal behaupten, daß Schallwellen kein schwingungsfähiges System, sondern eben Schwingungen sind, das schwingungsfähige System ist eben das Lineal. Wenn ich das einmal angschnippt habe, schwingt es mit abnehmender Amplitude, weil es kontinuierlich Energie abgibt. Wenn es sehr gut eingespannt ist, hauptsächlich an die Luft. In Resonanz wäre es erst, wenn ich mit einem geeigneten Impulsgeber es möglichst nahe an der Eigenfrequenz erneut antippe und dem System damit immer wieder mindestens soviel Energie zuführe, wie es in der Zwischenzeit verloren hat.

mit müsikalischen Grüßen

 

Querflöte und Sax, das eine ist ein Zylindrisches Instrument und das andere ein Konisches; riesen unterschied. Desweitern die Art der Tonerzeugung ist auch eine völlig andere.
Und wie gesagt, wer nich ans material glaubt, solle sich doch bitte mal 2 S-bögen von yanagisawa nehmen, einen aus Messing den anderen aus Silber.
Wer da keinen Unterschied hört ist taub.

 

Also ich und zwei Freunde (einer Sax-Profi) .....

Keine Wunder, hatte schon länger das Gefühl, dass mir was entgeht

Gruß
saxfax

 

Was hast du denn genau getestet?

 

Selmer Series III und Mark VI Altsax mit jeweils Originalbogen,. Selmer massiv -Silber Bogen, Keilwerth Kupfer-Diamond Bogen. Alles kreuz und quer getauscht, letztlich kein klares Ergebnis.

Jeder Wechsel eines Blattes hatte mehr Einfluss.

Hat aber Spaß gemacht

Besten Gruß
saxfax

 

Wie habt ihr den Keilwerth-Bogen in ein Selmer-Sax gekriegt?

 

Da alle von Selmer klauen oder geklaut haben, haben sehr sehr viele Sax die den fast gleichen S-bogenhülsendurchmesser.

@Saxfax: ich höre ja selbst nicht wirklich viel, aber bei dem Test, müßte es gravierende unterschiede geben.
Auch intonationstechnisch kann ein S-Bogen viel ausmachen.

Aber oft, hören erfahrene Musiker mehr die zuhören, als die die selber spielen. Mir gehts zumundest, sehr oft so.

 

Hallöchen, ich mal wieder:

Zum Thema Klangfarbe.

Die Klangfarbe wird bekanntlich bestimmt durch das Oberwellenspektrum. In jedem Ton (besser gesagt, Klang, denn was wir als einen Saxophonton empfinden, ist eigentlich ein Tongemisch, also ein Klang) sind die ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz enthalten, mit unterschiedlich hoher Amplitude. Genau dies macht die Unterschiede in der Klangfabe aus.

Um dies sichtbar zu machen, habe ich mir ein Computerprogramm zur Spektralanalyse gekauft, das als Hardware völlig mit der Soundkarte auskommt (mit einem guten Mikrophon und Vorverstärker, ich benutze ein Sennheiser ME80 Kondensatormikrophon und ein Boss Mischpult). Es kann das Gleiche (oder mehr) wie professionelle, sehr viel teurere Programme. Ich bin sehr zufrieden damit. Zu finden unter:
http://www.dr-jordan-design.de/german/index_german.htm
Da gibt es auch eine (sehr eingeschränkte) Probeversion zum Herunterladen. Herr Jordan bietet das Programm auch regelmäßig in Ebay an, dort heißt er yogitea.

Was ich bisher herausgefunden habe: Das Mundstück mit dem Blättchen (und mir, natürlich, der Spieler spielt wohl die entscheidendste Rolle, die Lippen sind wesentlicher Teil des Systems) kann Oberwellen bis in den höchsten hörbaren Frequenzbereich (20 kHz) und darüber hinaus erzeugen. Alles, was hinter dem Mundstück kommt, ist Filter und filtert Oberwellen heraus oder verstärkt sie. Aber schon meine Lippen sind Filter und selektieren Oberwellen! Im Subtone wird das Blättchen stark gedämpft (ich befinde mich mit der Unterlippe im schwingenden Bereich, so dass das Blättchen nicht mehr frei, sondern nur durch mich kontrolliert, schwingen kann). Im Subtone werden die Oberwellen weitgehend weggedämpft, wodurch der Ton weich wird. Aber auch die Charakteristika des Saxophons gehen verloren, denn die stecken ja in den Oberwellen. Einen schönen Subtone kriegt man aus jeder Gurke (oYoY wird wieder in Begeisterung ausbrechen). Will man den Klang eines Saxophons wirklich beurteilen, muss man richtig im Pearltone loslegen und das Blättchen frei schwingen lassen!

Was bei der Filterwirkung der Bogen ausmacht, kann man am besten mal mit den verschiedenen Bögen von Jupiter testen (vielleicht mal in einem Geschäft?). Der Unterschied ist durchaus nicht marginal - und hängt nur zum Teil vom Material ab. Bei einigen der Jupiterbögen sind auf der Seite Drähte aufgelötet, mit erstaunlichem Effekt.

Nun zu den individuellen Unterschieden der Saxophone:
Wie erzeugen wir eigentlich die verschiedenen Vokale? (Nein, nicht auf dem Saxophon, mit dem Mund natürlich!)
Unsere Stimmbänder erzeugen, genau wie das Saxophonmundstück, den Grundton mit einem breiten Oberwellenspektrum. Die Form des Rachen- und Mundraums bestimmt dann den Vokal. A erhalte ich, wenn ich den Mund weit öffne und die Zunge flach unten liegt. Der Ton enthält ein weites Spektrum. Ein I erhalte ich, wenn die Zunge dicht unter dem Gaumen liegt und den Mundraum stark einschränkt. Ich erhalte viele hohe Oberwellen, aber die tiefen werden weitgehend herausgefiltert. Ein O erhalte ich, wenn dem Mundraum groß, aber die Austrittsöffnung (der typische O-Mund) klein ist. Die hohen Oberwellen werden herausgefiltert. Mit dem oben genannten Programm kann man das sehr schön sehen.

Was sagt uns das bezüglich des Saxophons?
Die Tonhöhe wird bestimmt durch die Länge der aktiven Tonsäule (vom Mundstück bis zum ersten geöffneten Tonloch). Aber der Rest des Saxophons unterhalb des geöffneten Tonlochs ist keineswegs inaktiv! Er hat die Funktion des Rachen- und Mundraums und bestimmt durch seine Filterwirkung die Klangfarbe mit! Sonst würde es ja keine Unterschiede in der Klangfarbe zwischen Sopran, Alto und Tenor geben, wenn sie den gleichen Ton spielen.
Ein C-Melody, z. B., hat die gleiche Mensur (Durchmesser) wie ein Alto (zumindest ist das bei meinen Conns so, der Alto-S-Bogen passt auf das C-Melody und umgekehrt), und auch im weiteren Verlauf sind die Durchmesser bei jedem entsprechenden Tonloch gleich (Vorsicht beim Nachmessen, die Spitzen der Schieblehre mit Tesafilm umwickeln, schon eine normale Berührung Metall auf Metall kann sichtbare Kratzer hinterlassen), einschließlich des Trichterdurchmessers. Ein C-Melody ist keineswegs ein Tenor, obwohl es häufig als C-Tenor bezeichnet wird, sondern eher ein langgezogenes Alto. Es klingt auch nicht so voll wie ein Tenor, sondern hat noch wesentliche Klangeigenschaften vom Alt.

Sieht man sich das Oberwellenspektrum eines Saxophons an, stellt man fest, dass dort einige Oberwellen stärker, einige schwächer vertreten sind. Diese Schwankungen bewegen sich nicht mit, wenn verschiedene Töne gespielt werden! Sie betreffen immer den gleichen Tönhöhenbereich.
Man nennt das in der Physik "Formantenbildung". (Vorsicht, damit ist durchaus etwas Anderes gemeint als bei Formanten im Orgelbau! Da laufen die "Formanten" mit!) Diese Formanten sind für das (individuelle) Instrument typisch und hängen von der Konstruktion ab. Es ist ja nicht Saxophon gleich Saxophon, sondern der Konstrukteur hat durchaus verschiedene Freiheiten, obwohl die Intonation natürlich vorschreibt, wohin die Tonlöcher müssen. Man sieht das besonders schön beim Triller-Fis: Einige Saxophone haben eine große Klappe auf der Rückseite auf der Höhe der F-Klappe, andere eine kleine ein Stück oberhalb der F-Klappe ("Teelöffeldesign" nannte das mal jemand in einem amerikanische Forum). Die gleiche Tonhöhe kann man also mit unterschiedlich großen Tonlöchern an verschiedenen Stellen erzeugen (wobei das große Tonloch weiter unten meistens den klareren Ton ergibt).
Man kann auch leicht feststellen, dass das Schließen unterer, eigentlich inaktiver Klappen die Klangfarbe verändern kann. Das Seiten-Bb klingt nicht genau wie das Bb mit der F- oder E-Klappe, bei dem untere Klappen mit geschlossen werden/bleiben.

Merkt Ihr was? Es war bisher noch nicht vom Material und von Schwingungen des Korpus die Rede! Die sind wirklich sekundär! Primär ist es das Design der Hohlräume, das die Klangfarbe ausmacht (wie die individuelle Stimme beim Menschen durch den individuell geformten Mundraum).

Allen Loomis, Chefkonstrukteur bei Conn in den 30er Jahren, (ein ausgesprochen kreativer Kopf), erhob damals die Forderung, dass für einen möglichst klaren Ton unter dem geöffneten Tonloch mindestens ein weiteres geöffnet sein müsste. (Guckt mal bei Eurem Horn: Ist das immer der Fall?) Er hat ein solches Instrument konstruiert ("Double Resonance", guckt mal unter "Besondere Saxophone"), wurde aber wegen des sehr komplizierten Mechanismus nie in Serie gebaut. Ich muss sagen, er hat Recht! Auf meinem Conn-Bass kommt das Seiten-C (Trillerklappe), das diese Forderung erfüllt, viel klarer, als das "normale" Mittelfinger-(Blockflöten)-C.

Füsikalische Grüße

Fumi