渦巻き管

渦巻き管サンプル

回転管で演奏される3つの音符

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ワーリーチューブ、コルガフォン、またはブルーグル共鳴器は、 1960年代から1970年代にかけてフリーカとしても販売されていた実験的な楽器で、両端が開いていて一端（ベル）が広くなっている可能性のある波形（リブ付き）プラスチックチューブまたはホース（中空の柔軟なシリンダー）で構成され、細い方の端を回転させて演奏します。長さは数フィート、幅は数インチ程度です。このおもちゃを速く振るほど、生成される音のピッチが高くなり、バルブのない金管楽器が異なる振動モードを生成するのと同様に、おおよそ倍音列に属する離散的な音が生成されます。ただし、基本波と第二倍音に対応する第1モードと第2モードは、励起するのが難しいと報告されています。^{[1]コンサートで演奏するには、チューブの長さを調整して}チューニングする必要があります。

^{ロデリック・ナイト[2]}が提唱した改良ホルンボステル・ザックス器楽体系によれば、この楽器は「A21.31」（回転バージョン）と「A21.32」（吹きバージョン）と番号が付けられ、「乱流によって倍音を生み出す波形またはリブ付きの管」と説明されている。気鳴楽器であるにもかかわらず、通常はチェーン、クラッパー、サンダーシートなどの「音響効果」楽器の打楽器セクションに含まれます。

ホプキンは、回転コルガホーン1台で3つまたは4つの異なる音程を奏でることができると述べている。^[3]クロフォードは、回転しながら2倍音から7倍音までを奏でることができるが、7倍音を出すには「大変な努力」が必要だと述べている。 ^[4]ホプキンは、コルガホーンについて、「適切な長さと直径の管を使用すれば、音域は[倍音]シリーズまで十分に広がり、使用可能な音が互いに近くなり、練習すればかなりメロディックに演奏できる」と述べている。^[5]実際、各サウンドモードはさまざまな速度で演奏されるため（特定の速度ではなく）、倍音を飛ばすことは困難である。倍音を飛ばすには、速度を急激に変化させる必要があるためである（段階的な変化ではなく）。ただし、これは、舌と喉を使ってコルガホーンで空気の流れを遮断することで簡単に行うことができる。^[4]多くの販売オファーでは、この管は最大 5 つの異なる音 (おそらくラッパの音階: 2、3、4、5、6 倍音に近い⁾を生成すると説明されており、さらに高次のモードも可能かもしれませんが、努力すれば^[6] 15 や 16などの不協和な隣接倍音が同時に鳴ることがあります。波形管のモードは、通常、同じ長さと直径の波形でない管のモードよりも低く、「渦巻管の可聴振動は、空気流の速度が一定の最小値を超えた場合にのみ現れ、基本波またはそれ以下の倍音が鳴らない場合があります。」^[7]渦巻管によって生成される音の音色は、フーリエ解析によると「ほぼすべて基本波」です(正弦波に似ています)。^[7]数フィートを超える長い管は、管の中央付近を持って片方の端を回転させたり、車の窓から出したりすることができます。

1973 年に FS クロフォードが提案した、管を回転させたときに発生する音を説明する方程式は、波形を流れる空気が、規則的な間隔で溝が刻まれた表面を棒でこする「レコレコ」などの擦り楽器に似た音を発生させるはずであると提案しています。これが、以下の式の根拠となります。ただし、この暫定的なモデルは、音響学における音響管の理論によって実験的に実証またはサポートされていません。^{[4] [8] [9] [10]}それどころか、波形管での音響生成に関する現在の理論は、クロフォード (1973) の仮定を否定しています。

${\displaystyle {\text{周波数}}={\frac {\text{バンプ}}{\text{秒}}}={\frac {\text{バンプ}}{\text{インチ}}}\times \left({\text{空気流速}}{\frac {\text{インチ}}{\text{秒}}}\right)}$^[7]

${\displaystyle {\begin{aligned}{}\\[1pt]{\text{流速}}&={\frac {\text{cm}}{\text{秒}}}={\frac {\text{cm}}{\text{バンプ}}}\times {\frac {\text{バンプ}}{\text{秒}}}\\[6pt]&={\text{波状距離}}\times {\text{バンプ頻度}}\end{aligned}}}$^[4]

したがって、チューブの振動が速いほど、または波形の密度が高いほど、生成される音のピッチが高くなります。

チューブの可動端と固定された手で持つ端の速度の差により、空気圧に差が生じます。固定端の圧力が高く、可動端の圧力が低くなります。この差により空気がチューブを通って引き込まれ、回転速度に応じて空気の速度が変わります (音色が変化します)。音の高さ、大きさ、音色は、チューブの長さと直径、各隆起間の距離、チューブの回転速度によって決まります。回転速度によって空気がチューブ内を速くまたは遅く移動し、音色が段階的に変化します。... [波形チューブだけが歌う] 空気が最初に 1 つの隆起を流れ、次に 2 番目の隆起を流れると、渦に巻き込まれます。空気がチューブ内を速く流れるほど、渦によって生成される音の周波数が高くなります。渦の周波数がチューブの自然共振周波数の 1 つ(倍音) と一致すると、音が増幅されます。^[6]

ベルヌーイの原理によれば、速度が増加すると圧力は低下するため、圧力の高い空気がチューブ内を上昇し、より速く回転するチューブの端または外側の圧力の低い空気を満たすため、空気は静止端またはチューブの内側端に吸い込まれます。^[11]

特性速度はパイプU を通る平均流量であり、特性長さは波形間の間隔nLの倍数でなければなりません。ここで、nは整数、L は波形間の距離です。低速では、不安定な内部流れはフィードバック ループを確立するために複数の波形を通過する必要があります。速度が増加すると、より少ない波形でループを確立できます。ストローハル数

${\displaystyle \mathrm {St} ={\frac {f_{n}nL}{U}}}$

スケーリング係数として使用されました。このホイッスルのユニークな点は、内部の流れが不安定な渦を下流に運び、フィードバック信号を上流に戻すことです。^[要出典]

渦巻きのアンサンブルは、鮮やかで明瞭な音程の驚くべき音楽パターンを生み出します。それは、時に忘れられないほど美しく、時にドラマチックに、時に柔らかく、時に力強く力強く、しかし常に感動的で考えさせられるものです。

— ノーザンテリトリーニュース、1984年12月^[7]

1960年代後半のニューヨークでは、波型のプラスチックチューブを回転させる楽器が「フリーカ」という名前で、短命ではあったものの瞬く間に文化現象となり、路上の商人たちによって売られていた。その様子は、1970年のニューヨーカー誌に取り上げられている^{。[12] 1970年代初頭には}ピーター・ブルックスがシェイクスピアの『真夏の夜の夢』の演出で使用した。^[13]ピーター・シッケル、フランク・ティケリ、ポール・サイモン、メイシー・グレイ、ロック・ローモンド、^[要出典]、イヤーブック委員会など、多くのアーティストが使用してきた。^[要出典]また、ブレット・ディーンの『モーメンツ・オブ・ブリス』 （2004年）^{[14]や、2011年には}ザ・カデッツ・ドラム・アンド・ビューグル・コーによっても演奏されている。ドナルド・ソーシンのフルート、ヴィブラフォン、15の調律されたフリーカスのための『137 Ridges』（1971年）はミシガン大学で演奏された。ピーター・シッケルの喜劇的なPDQバッハ作品のいくつか、例えばエロチカ変奏曲：IV（1979年）^{[15] [16] [17]} ミサ・ヒラリアス（1975年）^[18]やシェパード・オン・ザ・ロックス・ウィズ・ア・ツイスト（1967年）にも使用されている。^[18]シッケルはこれを「ラソ・ダモーレ」 （オーボエ・ダモーレをもじって）と呼び、この楽器の進化について冗談交じりに説明している。「18世紀のウィーンのカウボーイは、投げ縄を頭上で非常に速く回したため、音楽的な音程が生まれた。この発展を可能にした改良により、投げ縄は牛を捕獲するのに役立たなくなった。」^{[15] [19]}

デイヴィッド・コープは1972年にキューガホンについて論じ、1997年にはこれを、トランペットのマウスピースに3/8インチ口径の長いプラスチック管を取り付けた楽器 で、もう一方の端にはキッチン用漏斗（通常は手に持つ）がベルの役割を果たしており、漏斗の方向を変えたり、漏斗に圧力をかけたり、漏斗を頭の周りで振り回してドップラー効果を生み出したりすることで音を調節できると説明している。^[20]このバージョンの楽器では、コルゲーションではなく金管楽器のアンブシュア技術が必要となる。1997年までにキューガホンのアンサンブルが存在した。^[21]

発明者は不明だが、バート・ホプキンは故フランク・クロフォード（カリフォルニア大学バークレー校物理学科教授）が「アイデアを発展させ、基礎となる音響を研究した」としている^[5]。また、クロフォードは1973年に別の教授が「1、2年前に全国の玩具店に登場した」おもちゃを教えてくれたとしており、ブランド名または商標名は「Whirl-A-Sound」、「Freeka」、「The Hummer」で、最後のものはロサンゼルスのWJ Seidler Co. が製造したとしている^{[4] 。クロフォードは、}コルガホーンとして知られる、このような波形ホースの十分小さな例を吹いて演奏する方法を発明した。^[22]これには、おもちゃとして一般に販売されているものよりも小さい直径のチューブが必要です（直径1インチは大きすぎますが、0.5インチは大きすぎません）。^[4]ホプキンは、広く入手可能なサイズの中で最も演奏しやすいサイズとして、3/8インチのガスヒーターホースを推奨しています。^[5]クロフォードは、「逆ゴミ箱式水ピストン」で操作するバージョンを発明し、「ウォーターパイプ」と名付けました。これにより、簡単に第11倍音に到達できました。^[4]

• Nakiboğlu G、Rudenko O、Hirschberg A.「振動する波形管の空力音響学：ドラゴンの声」J Acoust Soc Am. 31、749–765、2012。
• Rajavel, B.、Prasad, MG「ラージエディシミュレーション(LES)を使用した波形管の音響に関するパラメトリック研究」、Noise Control Engineering Journal、62(4)、2014年。
• Lisa R.、Taylor、ME、「波形チューブの音響特性に関する実験的研究」、騒音および振動制御研究所、スティーブンス工科大学、論文 1994 年。
• (1974) 「コルガホーン サイエンティフィック・アメリカン、第 230 巻」、マン＆カンパニー

• YouTubeのピアノと愛の投げ縄、「山の上で告げよ」
• 「コルガフォン」楽器の説明、ウィスコンシン大学マディソン校物理学部。
• 「Whirly」、Exo.net。
• 「Freq Tube」、Faraday.Physics.UIowa.edu。参考文献が含まれています。