Статистика мундштука и импеданса мензуры медных духовых инструментов (2026): более 40 показателей о пиках импеданса, давлении дутья и «медности» звука

Статистика мундштука и импеданса мензуры медных духовых 2026: трубачу на высоких нотах требовалось до 25 кПа, выше систолического давления, и «медность» звука.

Трубач в лабораторном исследовании дул с давлением около 25 кПа на самых высоких нотах, что больше примерно 18 кПа нормального систолического артериального давления (Fletcher и Tarnopolsky, JASA 1999). Это давление приводит в действие губы, которые вибрируют против воздушного столба, чьи резонансные пики лежат в пределах примерно одного процента от играемых нот: десять тромбонистов звучали примерно на 1,1% выше пика импеданса мензуры (Boutin и др., JASA 2015). Исследование 2026 года измерило, как валторнисты прижимают мундштук к губам со средней силой 40 Н на высокой ноте F5 (Hirano и Kinoshita, JASA 2026), а в студенческом оркестре средняя суточная звуковая доза трубача достигла 88,4 дБ(А) (Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007). Мы свели данные из «Журнала Акустического общества Америки» (Journal of the Acoustical Society of America), Acta Acustica, материалов Forum Acusticum 2023, 2025 и 2026 годов, Венского симпозиума по музыкальной акустике (Vienna Talk on Music Acoustics), Австралийского акустического общества и более чем десятка других статей и диссертаций. Всё это происходит до того, как в дело вступает помещение, чему посвящена наша статистика реверберации и ясности в концертных залах.

Кратко (TL;DR)

  • Трубач использовал около 25 кПа давления дутья на самых высоких нотах против примерно 18 кПа нормального систолического артериального давления (Fletcher и Tarnopolsky, JASA 1999).
  • Смоделированные пики давления в мундштуке находятся около 790 Гц для трубы, 660 Гц для корнета и 1 150 Гц для флюгельгорна (Rose и Holloway, Acoustics 2012).
  • Сила прижима мундштука валторны выросла со средних 5 Н на F2 до 40 Н на F5 на меццо-форте (Hirano и Kinoshita, JASA 2026).
  • Резкая атака на трубе начиналась со скачка давления во рту почти на 2 кПа, мягкая - менее чем на 1 кПа (Hruska и др., Vienna Talk 2015).
  • Ударные волны тромбона на фортиссимо порождают верхние гармоники, которые могут простираться за 40 кГц (Campbell и Myers, Forum Acusticum 2023).
  • Без руки в раструбе пики импеданса валторны слабеют выше 450 Гц и исчезают выше 750 Гц (Dell и др., ISMA 2010).
  • Демпфирование раструба трубы сместило относительную мощность основного тона более чем на 3 дБ (Moore и др., Acta Acustica 2005).
  • Отделка поверхности объяснила 0,43% дисперсии акустических признаков против 5,22% у исполнителя (Oehler и др., Forum Acusticum 2026).
  • Средняя суточная доза студента-трубача составила 88,4 дБ(А) против 77,1 дБ(А) у контрабаса (Backus и др., ISPS 2007).
  • Среди 12 скопированных задних каналов мундштука общий объём не слишком тесно следовал за тембром, а форма следовала (Frost, Вашингтонский университет 2014).

1. Пики входного импеданса: как мензура строит гармонический ряд

Входной импеданс - это отношение колеблющегося давления к колеблющемуся потоку воздуха у мундштука, измеряемое на одной частоте за раз. Там, где у него пик, воздушный столб сильнее всего давит обратно на губы, и именно эта обратная связь захватывает губы на ноте. Простой цилиндр, закрытый у губ, даёт резонансы только в нечётном соотношении 1:3:5:7, тогда как мензура типа трубы даёт 2:3:4:5 (UNSW Music Acoustics, введение в акустику медных духовых). Всё мастерство конструирования медных духовых сводится к тому, чтобы превратить первый набор во второй.

Основную часть этой работы делает раструб. Его расширение отражает низкие частоты рано, укорачивая акустическую длину на разные величины для разных частот, так что нечётные резонансы смещаются в полный гармонический ряд с расстроенным самым низким резонансом, педальным тоном (Moore, Acoustics Today 2016). Приведённые ниже цифры показывают, насколько точно выровнены резонансы и как быстро они уходят после нескольких секунд игры.

ПоказательЗначениеИсточник
Длина современной трубы, в основном цилиндрическая трубкаОколо 1,4 мMoore, Acoustics Today 2016
Резонансы натуральных звуков трубы, корнета или флюгельгорна в строе Bb (без педального тона)Приблизительно кратны 116 ГцRose и Holloway, Acoustics 2012
Второй, третий и четвёртый пики импеданса мензуры тенор-тромбона (все условия испытаний)113,0-113,9 Гц, 170,9-172,1 Гц и 227,7-229,4 ГцBoutin, Fletcher, Smith и Wolfe, SMAC 2013
Среднее снижение частот пиков импеданса тромбона, измеренное через 3 с и через 10 с игры0,48% и 0,62%Boutin, Fletcher, Smith и Wolfe, SMAC 2013
Игравшиеся частоты нот Bb2 и Bb3 тромбона в тех же испытаниях115,7 Гц и 227,4 ГцBoutin, Fletcher, Smith и Wolfe, SMAC 2013

Примечание о контексте: низкая нота Bb2 звучала выше пика мензуры, а Bb3 чуть ниже него, поэтому акустики рассматривают кривую импеданса как карту того, где ноты берутся легко, а не как перечень точных высот. Самые свежие доступные данные по этим измерениям пиков тромбона: конференция SMAC, 2013 год.

2. Раструбы, руки и вентиляционные отверстия: изменение формы пиков

Раструб также задаёт частоту среза, выше которой звук уже не отражается обратно к губам, а просто излучается наружу. Выше неё пики импеданса уменьшаются, и инструмент теряет власть над исполнителем. Вот почему правая рука валторниста так важна: без руки в раструбе более ранние измерения показали, что пики импеданса валторны сильно уменьшены выше 450 Гц и пропадают выше 750 Гц, как обобщают Dell, James, Davidson и Wolfe на ISMA 2010.

Боковые отверстия выполняют ту же задачу из другого места. Исследование 2025 года о трубе с вентиляционными отверстиями в барочном стиле измерило, как одно открытое отверстие сдвигает резонансы, ближайшие к нотам, которые оно должно исправлять (Arago Bishop, Myers и Campbell, Forum Acusticum 2025). Вывод из обоих случаев: небольшие изменения геометрии возле открытого конца сдвигают пики на несколько герц и меняют их высоту, а исполнители это замечают.

ПоказательЗначениеИсточник
Пики импеданса валторны без руки в раструбе (более ранние измерения Backus, Benade и Widholm)Сильно уменьшены выше 450 Гц, отсутствуют выше 750 ГцDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Частота среза раструба валторныОколо 500 ГцDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Разброс между повторными измерениями пиков импеданса валторны с 1 по 20 при повторной установке той же искусственной руки (СКЗ)0,1 дБ по высоте и 0,4 Гц по частотеDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Валторнисты, оценившие как строящую сурдину для занятий, ближайшую по гармоничности к руке4 из 5 ответившихDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Частота среза малого октавного отверстия (радиус 1,75 мм) на трубе с вентиляционными отверстиями817 ГцArago Bishop, Myers и Campbell, Forum Acusticum 2025
Резонанс, ближайший к ноте G5, при всех закрытых отверстиях и при открытом отверстии для большого пальца790,30 Гц и 829,19 ГцArago Bishop, Myers и Campbell, Forum Acusticum 2025

Примечание о выбросе: вентиляционное отверстие действует как фильтр высоких частот. Резонансы ниже его частоты среза сильно смещаются, а выше неё почти не меняются, поэтому малое октавное отверстие с низкой частотой среза возмущает резонансы возле своих нот гораздо слабее, чем большое отверстие для большого пальца, чья частота среза около 1 913 Гц лежит заметно выше нот, которые оно обслуживает. Самые свежие доступные данные о положении руки в раструбе валторны: ISMA, 2010 год.

3. Чашка, горло и задний канал мундштука

Мундштук - это малый резонатор, присоединённый к большому. Объём его чашки ведёт себя как пружина (акустическая податливость), а узкое горло как масса (акустическая инертность), и вместе они резонируют, поэтому мундштук заметно повышает входной импеданс трубы в диапазоне от 200 Гц до 1,5 кГц, нормальном игровом диапазоне инструмента (Moore, Acoustics Today 2016). Более мелкая чашка повышает этот резонанс, поэтому исполнители часто переходят на такую, когда им нужны ноты выше обычного диапазона.

Моделирование подтверждает то, что слышат исполнители. Исследование трубы, корнета и флюгельгорна методом конечных элементов показало, что каждый мундштук оставлял отдельный пик в спектре давления в мундштуке и что именно мундштук, а не трубка, формировал средний регистр (Rose и Holloway, Acoustics 2012). Хуже обстоит дело с мифом о заднем канале (backbore): докторская работа показала, что за тембром следует форма, а не общий объём (Frost, Вашингтонский университет 2014).

ПоказательЗначениеИсточник
Смоделированный пик давления в мундштуке: труба, корнет, флюгельгорнОколо 790 Гц, 660 Гц и 1 150 ГцRose и Holloway, Acoustics 2012
Вторая гармоника флюгельгорна в модели: со своим мундштуком и с мундштуком трубы (доля от доминирующего пика)Около 20% и 75%Rose и Holloway, Acoustics 2012
Измеренный диаметр трубки: труба, корнет, флюгельгорн11,66 мм, 11,68 мм и 10,50 ммRose и Holloway, Acoustics 2012
Мундштуки, которыми владеют профессиональные исполнители на медных духовыхОт 3 до 10Moore, Acoustics Today 2016
Скопированные и испытанные задние каналы, исполнители, испытательные ноты12 задних каналов, 5 трубачей, 233 Гц, 466 Гц и 932 ГцFrost, диссертация DMA, Вашингтонский университет, 2014
Связь между общим объёмом заднего канала и тембром и между формой заднего канала и тембромЛишь умеренная на некоторых нотах и сильнаяFrost, диссертация DMA, Вашингтонский университет, 2014

Примечание о контексте: в студийных записях тех же трёх инструментов доминирующей гармоникой выдержанной ноты F4 (349 Гц) была третья и для трубы, и для корнета и первая для флюгельгорна (Rose и Holloway, Acoustics 2012). Самые свежие доступные данные: 2012-2014 годы; более нового контролируемого исследования мундштуков с опубликованными цифрами наш поиск не обнаружил.

4. Вибрация губ и давление во рту

Губы - это клапан, которым воздушный столб управляет лишь отчасти. Исполнители задают давление и амбушюр, но пик импеданса решает, где устанавливается вибрация, и опытный исполнитель может склонить ноту в ту или другую сторону от него. Десять тромбонистов обычно играли примерно на 1,1% выше частоты пика импеданса мензуры и могли без разрыва смещать ноту ниже и выше него (Boutin, Fletcher, Smith и Wolfe, JASA 2015). Дыхательные пути самого исполнителя в основном остаются в стороне: пики импеданса голосового тракта были обычно намного меньше пиков мензуры и становились сопоставимыми лишь выше примерно 1 кГц в исследовании с семью трубачами (Chen, Smith и Wolfe, JASA 2012).

Задействованные давления велики для тела, которое создаёт их намеренно. Исследование с тремя трубачами выявило максимальные давления между примерно 7 кПа и 15 кПа и около 25 кПа на самых высоких нотах (Fletcher и Tarnopolsky, JASA 1999). Сила на ободе мундштука тоже растёт: новейшие данные по валторне показывают, что средняя сила прижима увеличивается в восемь раз от низкой F2 до высокой F5 (Hirano и Kinoshita, JASA 2026).

ПоказательЗначениеИсточник
Давление дутья на самых высоких нотах трубы (один из трёх исполнителей)Около 25 кПаFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Максимальное давление дутья двух других трубачейОколо 7 кПа и около 15 кПаFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Рост минимального (порогового) давления дутья на каждый герц частоты ноты, по исполнителямОколо 4-8 Па на ГцFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Скачок давления во рту при резкой атаке на меццо-форте на F4 и при мягкой атаке на пианоПочти 2 кПа и менее 1 кПаHruska, Svejda и Gustar, Vienna Talk 2015
Начальное давление отрыва (blow-off) перед началом мягкой ноты на трубеОколо 250 ПаHruska, Svejda и Gustar, Vienna Talk 2015
Средняя сила прижима мундштука к губам, 11 профессиональных валторнистов, F2 и F5 на меццо-форте5 Н и 40 НHirano и Kinoshita, JASA 2026
Диапазон силы прижима к губам у разных исполнителей на F5От 16 Н до 73 НHirano и Kinoshita, JASA 2026
Избыточная сила (прижим сверх минимума, необходимого для игры) как доля от полной силыОт 35% до 57%Hirano и Kinoshita, JASA 2026

Примечание о контексте: переходные процессы атаки получены от одного полупрофессионального исполнителя, снятого со скоростью 12 000 кадров в секунду через стеклянный мундштук, поэтому считайте эти значения пилотными (Hruska, Svejda и Gustar, Vienna Talk 2015). Самые свежие доступные данные о давлении дутья на трубе: JASA, 1999 год. Сравнение вибрирующих губ и вибрирующих голосовых связок стало самостоятельным направлением исследований и полезно дополняет нашу статистику точности высоты тона в синтезе певческого голоса.

5. Уровни звука: от раструба до ушей исполнителя

Медные духовые - неэффективные преобразователи дыхания в звук, и всё же они входят в число самых громких акустических инструментов оркестра. Высокие ноты трубы достигали максимального уровня по шкале А около 110 дБ на расстоянии 1 м, а ниже насыщения каждое удвоение давления дутья добавляло около 15 дБ (Fletcher и Tarnopolsky, JASA 1999). После насыщения удвоение давления даёт лишь около 3 дБ, поэтому последняя ступень фортиссимо стоит исполнителям столько усилий.

Больше всего подвержены воздействию сам исполнитель и тот, кто сидит перед раструбом. Персональные дозиметры в студенческом оркестре поставили трубача выше всех остальных (Backus, Clark и Williamon, Международный симпозиум по науке об исполнительстве 2007); о том, что это делает со слухом и как оркестровые ямы пытаются сдержать звук, рассказывают наша статистика потери слуха и шумового воздействия у музыкантов и статистика акустических экранов в оркестровых ямах.

ПоказательЗначениеИсточник
Максимальный уровень высоких нот трубы по шкале А на расстоянии 1 мОколо 110 дБFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Прирост уровня на каждое удвоение давления дутья, нормальный диапазон и насыщениеОколо 15 дБ и около 3 дБFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Средняя 8-часовая суточная доза (LEP,d), студент-трубач и контрабасист88,4 дБ(А) и 77,1 дБ(А)Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007
Самый шумный день трубача в пересчёте на 8 часов90,2 дБ(А)Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007
Самый шумный день тромбониста в пересчёте на 8 часов85,3 дБ(А)Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007
Музыканты, чей самый шумный день превысил верхний уровень действия в Великобритании, 85 дБ(А)7 из 10Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007
Импульсы выше 120 дБ(С) за неделю, трубач и литаврист305 и 319Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007

Примечание о выбросе: LEP,d - это доза шума, усреднённая за 8-часовой рабочий день, и место в оркестре значит не меньше, чем инструмент: виолончелист, сидевший перед группой медных, зафиксировал за один день 87,9 дБ(А), на 2,6 дБ больше, чем тромбонист на той же репетиции. Самые свежие доступные данные по такой дозиметрии по отдельным исполнителям: ISPS, 2007 год.

6. Нелинейное распространение и «медность» звука

«Медность» звука (brassiness) - это жёсткая яркая кромка, которую труба или тромбон приобретают при большой громкости, и возникает она в воздушном столбе, а не из-за того, что губы меняют вибрацию. При высоком давлении более сильные части волны движутся чуть быстрее более слабых, так что форма волны становится круче по мере движения по длинным узким трубкам, пока не превращается в почти мгновенный скачок давления, то есть в ударную волну. У тромбона, на котором играют фортиссимо, это порождает значительные верхние гармоники на частотах, которые могут простираться за 40 кГц (Campbell и Myers, Forum Acusticum 2023).

Насколько далеко мензура способна это довести, отражает потенциал медности B, вычисляемый по диаметрам трубки вдоль её длины относительно самого узкого места. Высокие значения означают длинные узкие участки и яркое фортиссимо; постепенно расширяющиеся конические мензуры получают низкие значения и остаются мягкими (Myers, Pyle, Gilbert и Campbell, Vienna Talk 2010).

ПоказательЗначениеИсточник
Во время крещендо: рост основного тона и рост девятой и более высоких гармоник8 дБ и более 45 дБUNSW Music Acoustics, введение в акустику медных духовых
Потенциал медности B: тенор-сакбут, тенор-тромбон, бас-тромбон0,76, 0,70 и 0,70Myers, Pyle, Gilbert и Campbell, Vienna Talk 2010
Потенциал медности B: саксгорн-бас, туба, офиклеид0,48, 0,39 и 0,30Myers, Pyle, Gilbert и Campbell, Vienna Talk 2010
Эффект сужения всей мензуры на 25%Эквивалентен повышению B на 10%Myers, Pyle, Gilbert и Campbell, Vienna Talk 2010

Примечание о контексте: музыканты называют инструменты с узкой мензурой более яркими даже при том же B, и моделирование подсказывает почему: узкой мензуре нужно большее давление в мундштуке, чтобы достичь той же громкости, поэтому она искажает звук раньше. Авторы описывают соотношение 25% к 10% как первоначальную ориентировочную оценку, требующую дальнейшей проверки. Самые свежие доступные значения B: Vienna Talk, 2010 год.

7. Вибрация стенок, лак и отделка поверхности

Исполнители давно настаивают, что важен сам металл, а физики давно сомневаются. Теперь данные занимают промежуточное положение. Демпфирование раструба современной трубы сместило относительную мощность основного тона более чем на 3 дБ (Moore, Shirley, Codrey и Daniels, Acta Acustica 2005), а более поздние работы объяснили значительную часть эффекта тем, что стенка раструба изгибается под давлением воздуха внутри, причём сильнее всего там, где стенки расширяются (Kausel, Zietlow и Moore, JASA 2010).

Отделка - рычаг меньший, чем подсказывает фольклор. Эксперимент 1997 года с расширением раструба показал, что лак не давал значимой разницы при тихой игре и давал её лишь при громкой (Pyle, 133-е заседание Акустического общества Америки, 1997). Пилотное исследование 2026 года с тремя трубами одной модели пошло дальше: исполнители воспринимали большие различия, когда видели отделку, тогда как записанный звук почти не менялся (Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026).

ПоказательЗначениеИсточник
Изменение входного импеданса от демпфирования вибраций раструбаДо 5%Moore, Gorman, Rokni, Kausel и Chatziioannou, JASA 2015
Изменение акустической передаточной функции от осевых вибраций раструбаОколо 1 дБMoore, Gorman, Rokni, Kausel и Chatziioannou, JASA 2015
Модуль Юнга (жёсткость) латуни, использованный в модели вибрации стенокОколо 100-125 ГПаKausel, Zietlow и Moore, Vienna Talk 2010
Оценочные шкалы, по которым трубы различались сильнее, когда отделка была видна11 из 13Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026
Доля дисперсии акустических признаков, связанная с отделкой, с исполнителем и необъяснённая (остаток)0,43%, 5,22% и 94,35%Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026
Парные контрасты между трубами с большим размером эффекта (d не менее 0,8), при видимой отделке и с завязанными глазами12 и 5Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026
Проанализированные записи на уровне нот и акустические признаки1 033 ноты, 133 признакаOehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026

Примечание о контексте: в исследовании 2026 года использовали по одному инструменту на каждую отделку и десять исполнителей, поэтому отделку и конкретный инструмент разделить нельзя, и авторы называют работу поисковой. Самые свежие доступные измерения вибраций раструба: 2005 и 2015 годы.

Итоги: мундштук и импеданс мензуры медных духовых инструментов в цифрах

ПоказательЗначениеИсточник
Давление дутья на самых высоких нотах трубыОколо 25 кПаFletcher и Tarnopolsky, JASA 1999
Частота игры тромбонистов относительно пика импеданса мензурыПримерно на 1,1% вышеBoutin, Fletcher, Smith и Wolfe, JASA 2015
Пики импеданса валторны без руки в раструбеСильно уменьшены выше 450 Гц, отсутствуют выше 750 ГцDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Частота среза раструба валторныОколо 500 ГцDell, James, Davidson и Wolfe, ISMA 2010
Смоделированный пик давления в мундштуке: труба, корнет, флюгельгорнОколо 790 Гц, 660 Гц и 1 150 ГцRose и Holloway, Acoustics 2012
Вторая гармоника флюгельгорна, свой мундштук и мундштук трубы (моделирование)Около 20% и 75%Rose и Holloway, Acoustics 2012
Доминирующая гармоника выдержанной ноты F4: труба и корнет и флюгельгорнТретья и перваяRose и Holloway, Acoustics 2012
Связь между общим объёмом заднего канала и тембром и между формой заднего канала и тембромЛишь умеренная на некоторых нотах и сильнаяFrost, диссертация DMA, Вашингтонский университет, 2014
Средняя сила прижима валторны к губам, F2 и F5 на меццо-форте5 Н и 40 НHirano и Kinoshita, JASA 2026
Диапазон силы прижима валторны к губам у разных исполнителей на F5От 16 Н до 73 НHirano и Kinoshita, JASA 2026
Избыточная сила как доля от полной силы прижима к губамОт 35% до 57%Hirano и Kinoshita, JASA 2026
Скачок давления во рту при резкой и при мягкой атаке на трубеПочти 2 кПа и менее 1 кПаHruska, Svejda и Gustar, Vienna Talk 2015
Средняя 8-часовая суточная доза, студент-трубач и контрабасист88,4 дБ(А) и 77,1 дБ(А)Backus, Clark и Williamon, ISPS 2007
Потенциал медности B, тенор-сакбут и офиклеид0,76 и 0,30Myers, Pyle, Gilbert и Campbell, Vienna Talk 2010
Сдвиг относительной мощности основного тона при демпфировании раструба трубыБолее 3 дБMoore, Shirley, Codrey и Daniels, Acta Acustica 2005
Модуль Юнга латуни, использованный в модели вибрации стенокОколо 100-125 ГПаKausel, Zietlow и Moore, Vienna Talk 2010
Доля дисперсии акустических признаков, связанная с отделкой и с исполнителем0,43% и 5,22%Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026
Оценочные шкалы с большими различиями между трубами, когда отделка была видна11 из 13Oehler, Brandt и Reuter, Forum Acusticum 2026

Методология и источники

Мы провели целевые поиски по темам импеданса, мундштука, губ, уровня звука, медности и вибрации стенок, а затем прочитали каждую статью, запись диссертации или PDF материалов конференции непосредственно. Каждая приведённая выше цифра взята из самого документа; цифры, замеченные только в поисковых аннотациях, были отброшены. Акустика медных духовых развивается медленно, поэтому несколько ключевых измерений старше трёх лет, и это отмечено в соответствующих разделах.

Последнее обновление: 7 ноября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается после публикации итоговых материалов Forum Acusticum 2026 и следующих статей по музыкальной акустике в «Журнале Акустического общества Америки» (Journal of the Acoustical Society of America).

Попробуй VoxBooster — 3 дня бесплатно.

Клонирование голоса в реальном времени, саундборд и эффекты — везде, где ты говоришь.

  • Без карты
  • ~30 мс задержки
  • Discord · Teams · OBS
Попробовать 3 дня бесплатно