中国乐器：Die chinesische Flöte Dizi

Die Arbeit behandelt die akustischen und psychologischen Grundlagen der Musik der chinesischen Flöte (dizi), die sich durch eine zwischen Anblasloch und erstem Griffloch eingefügte Membran auszeichnet. Die Membran verstärkt höhere Obertöne des Dizi-Klangs, obwohl sie den Tonbereich verkleinert. Spielbarkeitsreduktionen der Töne in der dritten Oktave können durch Eingangsimpedanz-Berechnungen und -Messungen erklärt werden. Die Falten in der Membran sind für die Erzeugung der charakteristischen Klangfarbe der Dizi wichtig. Theoretische und experimentelle Untersuchungen bestätigen, dass die Falten die kubische Nichtlinearität der Membran reduzieren können. Dadurch wird das Sprungphänomen eines Duffing-Oszillators beseitigt.

 

Die andere Auswirkung der Membran ist die Ungleichmäßigkeit der Dizi-Klangfarbe. Die Membran, die durch den akustischen Druck innerhalb des Rohrs angeregt ist, schwingt stärker in dem Fall, dass Druckbäuche unter ihr liegen. Nach den spektralen Merkmalen kann der Dizi-Tonbereich in fünf Register aufgeteilt werden. Die drei wichtigsten spektralen Merkmale: (1) der erste Formant, (2) die Dominanz ungeradzahliger Teiltöne, und (3) hochfrequente Subharmonische, werden durch das Membranmodell des Duffing-Oszillators erklärt. Das Modell kann allerdings nicht die beobachtbaren Teiltöne oberhalb von 10 kHz voraussagen. Diese hochfrequenten Anteile entstehen durch Strömungsvorgänge im Anblasloch in Interaktion mit der Membran. Der zweite Formant im Frequenzbereich von 10¡V14 kHz deutet eine Koppelung der ersten transversalen Rohr-Mode an.  

Die Dizi-Klangfarbe wird hinsichtlich ihrer stationären spektralen Merkmale untersucht. Die globale Eigenschaft spektraler Envelopen von Dizi-Klängen, auf die das auditive Attribut "Helligkeit" zurückgeführt werden kann, wird von der durch Dominanz ungeradzahliger Teiltöne verursachten Hüllenzackigkeit unterschieden. Neben Harmonischen spielen Subharmonische eine Rolle in der Wahrnehmung des Dizi-Klangs.

 

Die helle Klangfarbe der Dizi wird von den auf zwei Formanten konzentrierten Obertönen verursacht. Deren Auswirkungen auf Lautheit, Stromtrennung (stream segregation), und ¡§Hauchigkeit¡¨ werden untersucht. Die höheren Töne in der zweiten Oktave der Dizi zeichnen sich durch einen armen Spektrumgehalt aus. Falls eine Dizi-Melodie von hellen Tönen zu dumpfen steigt, klingt die Signalquelle entfernt und schwerer lokalisierbar. Diese räumlichen Effekte werden zu vorhandenen Theorien über die Signalquellen-Lokalisierung in Beziehung gesetzt.

 

Der Dizi-Klang mit schwachen geradzahligen Obertönen ist durch die von Helmholtz beschriebenen hohle und/oder nasale Qualitäten charakterisiert. Die nasale Stimme, die mit einer aus Wasser gebildeten Membran in der nasalen Höhle produziert wird, hat die spektrale Eigenschaft der Dominanz höherer ungeradzahliger Teiltöne, wobei die Membran als Duffing-Oszillator funktioniert. Die höheren ungeradzahligen Teiltöne können mehrfache Tonhöhen produzieren. Als Beispiel kann ein von den 7. 9. und 11. Obertönen beherrschter Dizi-Klang drei Tonhöhen erzeugen: f0, 9f0/4, und 9f0/5. Der Effekt, der das Gewebe der Dizi-Melodie anreichern kann, wird mit einem auf der Autokorrelationsanalyse basierenden Tonhöhenmodell untersucht.

 

Manchmal haben die Dizi-Klänge in der zweiten Oktave Subharmonische, die eine rauhe Qualität hervorrufen. In der Solomusik der Bass-Dizi ist die Qualität wichtig zur Nachahmung des Gesangs. Die Klänge der Bass-Dizi mit Subharmonischen deuten melancholische Stimmungen an. Während frühe Psychoakustikmodelle Schwierigkeiten mit der Rauhigkeitsberechnung von Klängen mit Subharmonischen haben, bietet die Arbeit ein neues Modell der Wahrnehnung von Subharmonischen, das Grupppierungseffekte in der auditiven Szene-Analyse berücksichtigt.

 

Melodie: Reise durch Suzhou