ボア（管楽器）

音楽において、管楽器（木管楽器や金管楽器を含む）のボアは楽器の内部空間を指します。ボアは空気が通る流路を定義し、空気が振動して音を生み出します。ボアの形状は楽器の音色に大きな影響を与えます。

コーンとシリンダーは、管楽器の管腔を表すのに使われる理想的な2つの形状です。他の形状は、不協和音や非調和倍音、非音楽的な音を生み出す傾向があるため、一般的には使用されません。楽器は主に円錐形または円筒形の管で構成されますが、マウスピースから始まり、急速に広がる「フレア」または「ベル」で終わります。このフレアにより、楽器と空気の間の音響インピーダンスの不整合が軽減され、楽器が空気に音をより効果的に伝達できるようになります。^[1]

これらの形状は、楽器の音色に関連する倍音の強調に影響します。マウスピースから広がる内径は息の抵抗を減らし、口から狭くなる内径は円筒形に比べて息の抵抗を増やします。

円筒形の管の直径は、その長さに沿って一定です。音響の振る舞いは、楽器が閉じられているか(一方の端が閉じられ、もう一方が開いている)、開いているか(両端が開いている) によって異なります。開いたパイプの場合、最初の通常モード(基本音) によって生成される波長は、パイプの長さの約 2 倍です。2 番目の通常モードによって生成される波長はその半分、つまりパイプの長さなので、ピッチは 1オクターブ高くなります。そのため、開いた円筒形の管楽器はオクターブでオーバーブローします。これは第 2 倍音に対応し、一般に開いた円筒形の管楽器の倍音スペクトルは、偶数倍音と奇数倍音の両方で強力です。閉じたパイプの場合、最初の通常モードによって生成される波長はパイプの長さの約 4 倍です。2 番目の通常モードによって生成される波長はその 1/3、つまりパイプの長さの 4/3 なので、ピッチは 12 度高くなります。閉じた円筒形の管楽器は 12 度でオーバーブローします。これは第 3 倍音に対応します。一般的に、円筒管楽器の倍音スペクトルは、特に最低音域では、奇数倍音のみが強くなります。しかし、現代の金管楽器は一般的に、あらゆる音程で楽器の全長を使用するため、マウスピースとベルの影響を大きく受けます。これらの影響により、管がほぼ円筒形であっても、楽器の共鳴は円錐管の共鳴に非常に近くなります。^[2]

円筒形、またはほぼ円筒形の内径を持つ楽器には以下のものがあります。

円錐形の内径は、楽器の端からの距離に応じて直線的に変化します。完全な円錐形の内径は、直径 0 (円錐の頂点) から始まります。ただし、実際の楽器の内径は、円錐台に近い形です。第 1 の通常モードで生成される波長は、頂点から測定された円錐の長さの約 2 倍です。第 2 の通常モードで生成される波長は、円錐の長さにほぼ等しいため、そのピッチは 1 オクターブ高くなります。したがって、円錐形の内径を持つ楽器は、開いた円筒形の内径を持つ楽器と同様に、オクターブでオーバーブローし、通常、偶数倍音と奇数倍音の両方が強い倍音スペクトルを持ちます。

円錐形、またはほぼ円錐形の内径を持つ楽器には以下のものがあります。

木管楽器の管の断面は、真の円錐形や円筒形とは異なります。たとえば、オーボエとオーボエ ダモーレは音程は似ていますが、末端のベルの形が異なります。したがって、オーボエの音色は、オーボエ ダモーレのより「豊かな」音色に比べて「鋭い」と表現されます。

木管楽器のボア形状は一般的に音色を決定しますが、楽器の外部形状は音色にほとんど影響しません。また、木管楽器の外部形状はボア形状と明らかに一致しない場合があります。たとえば、オーボエとクラリネットは外見上は似ていますが、オーボエのボアは円錐形、クラリネットのボアは円筒形です。

バロック リコーダーの管体は「逆テーパー」になっており、楽器の先端が広く、下部が狭くなっています。^[3]現代のリコーダーのほとんども、バロックリコーダーに非常によく似た円錐形の管体を持っています。しかし、ルネッサンス、中世、現代のリコーダーの多くは円筒形の管体を持っています。一部の錫製フラジオレットも逆テーパーになっています。

金管楽器も円錐形と円筒形に分類されることがあるが、実際は円錐形部分（マウスピースのテーパーまたはリードパイプ）と非円錐形、非円筒形のフレア部分（ベル）の間に円筒形部分があるものがほとんどである。ベナードは次のような典型的な比率を挙げている。^[4]

これらの比率は、バルブやスライドの操作に応じて変化します。上記の数値は、バルブが開いているか、スライドが完全に入った楽器のものです。円筒形および円錐形の管の標準モデルからのこの偏差は、金管楽器の通常モード周波数が、演奏には使用されない最初のモードの整数倍に対応しないことを意味します。ただし、より高いモードは、「架空の基本音」の整数倍にかなり対応しており、ペダルトーンとして演奏されることもよくあります。^[5]金管楽器の演奏者は（木管楽器とは対照的に）音を大きく上下に「リップ」することができ、一部の楽器では、通常モードで許容される範囲外で音程の合った音を得るために、特権周波数（ペダルトーンと偽音）を使用します。^[4]

• 音響共鳴
• ハーモニックシリーズ（音楽）
• 矩形波
• 三角波

• ネーダーフェーン、コルネリス・ヨハネス、木管楽器の音響的側面。アムステルダム、フリッツ・クヌーフ、1969年。
• 波形と倍音特性については、クラリネット、円錐形と円筒形の比較を参照してください。Bryan H. Suits、Phy.MTU.edu。
  • 前述の著者は、RD Ayers、LJ Eliason、D. Mahgerefteh 著「音楽音響における円錐形の穴」、American Journal of Physics、Vol 53、No. 6、pgs 528–537、(1985) を参照しています。
• ファゴットの波形を添えた短い説明。また、管楽器の音響に関する一般的な説明 (計算と波形付き) 2011 年 1 月 18 日。GSU.edu。