Acoustic Energy Losses in Brass Instruments

After a brief review of existing work dealing with the attenuation of sound in tubes of the sizes found in brass instruments, a novel method of measuring attenuation at audio frequencies is discussed. The method relies on treating the tube as an acoustic transmission line and deducing the complex propagation constant from measurements of the input impedance and transfer function of the line. It is shown that the theory in the present state of development does not apply well to tubes of varying cross-section but that useful results may be obtained relating to the cylindrical portions of instruments. The major factor affecting the attenuation of sound in brass instruments tubing is presence of dirt or sediment inside the tubing. The attenuation coefficient is changed significantly when a simulated sedimented internal finish is applied to a test piece of tubing and it is shown that players can easily detect such a change of attenuation and seem to prefer to play a clean instrument.

Zusammenfassung

Nach einer kurzen Betrachtung existierender Arbeiten, welche sich mit der Schalldämpfung in Röhren von der Art beschäftigen, wie sie bei Blechblasinstrumenten vorliegen, wird eine neue Methode zur Dämpfungsmessung im Hörfrequenzbereich diskutiert. Diese Methode gründet sich auf der Betrachtung des Rohrs als akustischer Wellenleiter und der Ableitung der komplexen Ausbreitungskonstante aus Messungen der Eingangsimpedanz und der Übertragungsfunktion der Leitung. Es wird gezeigt, daß die Theorie im gegenwärtigen Stand der Entwicklung nicht gut auf Röhren mit veränderlichem Querschnitt anwendbar ist, daß aber brauchbare Ergebnisse in bezug auf die zylindrischen Teile von Instrumenten beobachtet werden können. Der Hauptfaktor für die Schalldämpfung in Blechblasinstrumentenrohren ist die Anwesenheit von Schmutz oder Ablagerungen innerhalb der Röhre. Der Dämpfungskoeffizient verändert sich deutlich, wenn eine simulierte Ablagerung in ein Testrohr eingebracht wird, und es wird gezeigt, daß Spieler leicht solch einen Wechsel der Dämpfung erkennen können und anscheinend vorziehen, ein sauberes Instrument zu spielen.

Sommaire

Après avoir passé brièvement en revue les travaux existants traitant de l'atténuation du son dans des tuyaux métalliques dont les dimensions correspondent à celles d'instruments en cuivre, on présente une méthode nouvelle pour y mesurer l'atténuation aux fréquences audibles. On assimile le tube à une ligne de transmission acoustique et l'on en déduit la constante complexe de propagation à partir de mesures de l'impédance d'entrée et de la fonction de transfert de la ligne. On constate que cette méthode, dans l'état actuel de son développement, ne permet pas encore de traiter les tuyaux à section continûment variable mais fournit des résultats convenables en ce qui concerne les portions cylindriques des instruments. Le facteur le plus important qui puisse influencer l'atténuation du son dans les cuivres est la présence, à l'intérieur du tube, de sédiments ou de parties encrassées. En effet on a observé des changements significatifs du coefficient d'atténuation en appliquant, pour simuler un encrassement, une couche de vernis à l'intérieur d'une section-test du tube. On a remarqué aussi que les instrumentistes reconnaissent aisément un tel changement d'atténuation et préfèrent en général jouer d'un instrument propre.