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Presentazione

Quella che segue la traduzione da me eseguita del lavoro:

Acoustical and physical dynamics of the diatonic harmonica Henry T. Bahnson and James F. Antaki Department of Surgery, University of Pittsburgh, School of Medicine, 3550 Terrace Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15261 Quinter C. Beery Department of Otolaryngology, University of Pittsburgh, School of Medicine, 3550 Terrace Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15261 ~Received 18 February 1997; revised 24 December 1997; accepted 5 January 1998!

Loriginale pu essere scaricato dai seguenti siti:

http://www.andrew.cmu.edu/user/antaki/articles/Bahnson%20JASA%201998.pdf

http://www.turboharp.com/Files/Admin/Instruction_Research/Research_Lab/JASA_download2.pdf

http://www.turboharp.com/Files/Admin/Instruction_Research/Research_Lab/JASA_download2.pdf

http://www.harpinanawhinin.com/harp_bending_attributes_article.pdf

La traduzione che segue frutto della buona volont e dallimpegno di metterlo a disposizione degli armonicisti italiani dopo averlo pi volte segnalato in originale. Mi scuso sin da ora per eventuali imprecisioni. La possibilit di andare alla fonte potr supplire alle manchevolezze del testo italiano. Ovviamente sono graditi interventi, suggerimenti e correzioni. Lo studio di Henry T. Bahnson and James F. Antaki e di Quinter C. Beery di notevole valore scientifico e merita grande attenzione e considerazione. Allo stato attuale non mi risulta alcun altro lavoro di tale portata scientifica sullarmonica diatonica e non solo. Merita attenzione e un ringraziamento sincero per gli autori.

Luigi Orr

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ACUSTICA E FISICA DINAMICA DELLARMONICA DIATONICA

Henry T, Bahnson e James F. Antaki Dipartimento di Chirurgia, Universit di Pittsburg, Scuola di Medicina, Via Terrace 3550, Pittsburg, Pensylvania 15261 Quinter C. Beery Dipartimento di Otolaringoiatria, Universit di Pittsburg, Scuola di Medicina, Via Terrace 3550, Pittsburg, Pensylvania 15261 Ricevuto il 18 febbraio 1997, revisionato il 24 dicembre 1997; accettato il 5 gennaio 1998

Larmonica probabilmente lo strumento pi diffusamente suonato al mondo, pur tuttavia sorprendente la povert di pubblicazioni di dinamica acustica e fisica su di essa. In questo studio sono descritte e riportate alcune semplici osservazioni sul funzionamento della tipica armonica diatonica e sulle forze acustiche coinvolte. Ovviamente viene considerato e approfondito il discorso del comportamento delle ance quando produciamo una piegatura (bend) e quando si parla di sovrapiegatura delle note soffiate (overblow) e aspirate (overdraw) mediante la loro osservazione, con lanalisi stroboscopica e registrando le vibrazioni con la predisposizione di strumenti di misura. Le ance dellarmonica a dieci fori sono realizzate per vibrare a varie frequenze a secondo dello spessore e della forma dellapparato vocale del suonatore. Sono stati rilevati e studiati tre differenti modi situazioni per ciascun foro e la loro corrispondente coppia di ance. Il primo, naturalmente quella in modo chiuso sia soffiando che aspirando; Il secondo, con piegatura (bend) sia soffiando che aspirando con frequenza compresa nellintervallo tra le due note nello stesso foro. Il terzo una sovrappiegatura delle note soffiate (overblow) e aspirate (overdraw) in modalit aperta con intervallo di frequenze fuori da quello racchiuso fra le due note naturali dello stesso foro Questa interazione dinamica permette al suonatore di suonare con lo strumento in modo come con nessun altro.

1998 Acoustical Society of America. [S0001-4966(98)02404-7] PACS numbers: 43.75.Pq [WJS]

INTRODUZIONE

Il nome, Armonica (Harmonica) stato usato nel corso degli anni per designare vari strumenti, alcuni di essi sono in relazione con gli strumenti in esame, altri invece non sono ad essi correlati come ad esempio larmonica a bicchieri (glass harmonica) attribuita a Benjamin Franklin che consiste in un insieme di calotte di vetro di varia grandezza accordate a seconda dellacqua allinterno. Larmonica moderna, a.k.a harp, lorgano a bocca (mouth organ), in francese Harp, in tedesco Mundharmonica, piano tascabile (pocket piano) ed in Missisippi saxophone, deriva dagli strumenti inventati e brevettati nel 1820 1. I principi fondamentali presenti nellarmonica si riscontrano per altro nellestremo oriente dove esiste da diversi millenni come variante dello Sheng cinese. Tutti questi strumenti usano le ance vibranti.

1 K. Field, Harmonicas, Harps, and Heavy Breathers (Fireside, New York,1993), Cap. 1, pp. 19

30.

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Struttura e funzionamento dellarmonica

Lelemento attivo dellarmonica la lamella (ancia) di metallo con unestremit fissata a una piastra di metallo e laltra libera di vibrare. Tutta la lamella, ad eccezione dellestremit fissata, si affaccia su una finestrella, ricavata sulla piastra su cui collocata, abbastanza larga da permettere alla parte libera della lamella di vibrare attraverso la finestrella. Vedi fig. 1a e 1b

Fig. 1a Vista Esplosa dellamonica diatonica dieci fori che mostra: sopra la placchetta delle ance su cui si soffia e sotto la placchetta delle ance che su cui si aspira e il pettine. Non sono mostrati i coperchi che vengono collocati sopra e sotto. Le ance da soffiare sono montate sotto la placchetta verso linterno del pettine. Le ance su cui si aspira sono montate sotto la rispettiva placchetta verso lesterno del pettine. In questo modo soffiando spinge le ance che si soffiano a chiudere le finestrelle della propria placchetta e ad aprire quelle della placchetta delle ance su cui si deve aspirare. Il contrario succede quando aspiriamo. E il chiudere con le ance che produce un suono naturale. Fig. 1b In questa figura rappresentata una sezione delle ance e delle loro placchette di unarmonica diatonica. Le ance vibrano nelle finestrelle ricavate nelle placchette. Soffiando nei fori chiudiamo le ance che si attivano soffiando e apriamo quelle che si attivano aspirando. Aspirando chiudiamo le ance che si attivano aspirando e apriamo quelle che si attivano soffiando

Legenda Blow reed plate = Placchetta porta ance soffiate Reed = Ancia Comb = Pettine Draw reed plate = Placchetta porta ance aspirate Reed displacement = Moto dellancia Blow reed = Ancia soffiata Draw reed = Ancia aspirate Blow = Soffiatura Draw = Aspirazione

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Lancia attivata mediante il flusso daria che passa attraverso questa finestrella. Essa vibra alla frequenza che sua propria (i.e.) quella che si ottiene dandole un colpetto (plucked! Frequency). Questa frequenza determinata dalla massa e dallelasticit dellancia con la conseguente emissione acustica. Lazione sferzante dellancia sul flusso dellaria causa una fluttuazione periodica della altrimenti stabile pressione dellaria prodotta attraverso la bocca e genera il suono. Il corpo dellarmonica un pettine, realizzato in legno o plastica o metallo con rebbi che formano una serie di dieci o pi scomparti. Una prima placchetta di ance, le blow reeds; ance da soffiare; che sono attivate dalla pressione positiva nel pettine (i.e blowing) si affaccia nella parte superiore del pettine con le ance verso linterno. Una seconda placchetta di ance, le draw reeds, ance da aspirare, che sono attivate dalla pressione negativa (depressione) nel pettine, si affaccia nella parte inferiore del pettine con le ance rivolte verso lesterno. Le finestrelle delle ance nelle placchette delle ance soffiate e di quelle aspirate sono disposte in modo da corrispondere le une con le altre e formare delle camere con il pettine. I coperchi in metallo disposti sopra le placche porta ance realizzano piccole camere di risonanza che modificano ulteriormente il suono prodotto. Le ance possono essere disposte secondo varie sequenze di toni che realizzano varie ottave. Le ance delle popolari dieci fori, larmonica diatonica, accordata secondo il sistema Richter in una scala maggiore realizzata come mostrato in fig. 2

Fig 2: Le note a le loro frequenze approssimate di una dieci fori, armonica diatonica, in tonalit C. Le frecce rivolte verso lalto indicano le note ottenute soffiando, quelle dirette verso il basso indicano le note ottenute aspirando. Le note piegate ottenute sia soffiando che aspirando sono indicate mediante frecce curvate sopra e sotto rispettivamente; il numero dei semitoni ottenuti piegando le note sono indicati dal numero di frecce. Le sovrappiegature ottenute soffiando (overblow) e quelle ottenute aspirando (overdraw) sono indicate con una freccia sbarrata.

Legenda Overblows = sovrasoffiate Semitones = semitoni Bends 1 semitone = piegatura di un semitono Blow tones = note soffiate Draw tones = note aspirate Overdraws =sovraspirate

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Con questa conformazione si pu riprodurre, soffiando, laccordo maggiore della tonalit (ad esempio laccordo di C maggiore se larmonica in C. N.d.T.) dellarmonica utilizzando solamente tre fori consecutivi. Aspirando nei primi quattro fori possiamo riprodurre laccordo della nota dominante della tonalit dellarmonica. Per completezza possiamo dire riguardo a questa armonica che alcune note mancano sia nellottava pi bassa che in quella pi alta come ben si pu notare nella figura 2. Larmonica diatonica a dieci fori ha unestensione pari a tre ottave complete, 22 note diatoniche, ma dispone solamente di 20 ance distribuite su dieci fori ed una nota 1 ripetuta, ci sono 3 note naturali mancanti nelle tre ottave della scala diatonica. La disposizione delle ance nella tipica armonica diatonica tale che ciascuna delle tre ottave viene suonata in modo diverso. Per i primi sei fori che comprendono la parte preponderante di due ottave, le note aspirate (draw note ) sono di un tono pi alto rispetto alle corrispondenti note soffiate (blow note). Per questi primi sei fori, sono le note aspirate (draw note) che possono essere piegate abbassando le note o attenuandole modificando la pressione dellaria e manipolandole mediante utilizzo appropriato del cavo orale del suonatore. In ogni caso. Per i rimanenti quattro fori le ance soffiate (blow reed) emettono un suono di un tono pi alto rispetto alle note aspirate (draw note), di modo che sono le note note soffiate (blow note) che possono essere piegate. In ogni caso sia la note pi alte del foro che la nota pi bassa sono piegabili che siano note soffiate (blow note ) o note aspirate (draw note ). Spesso capita che possibile piegare il tono della nota pi alta suonabile su un foro abbassandola di un semitono rispetto alla nota pi bassa dello stesso foro. Va sottolineato che la piegatura produce praticamente un continuo controllo di tono entro l'intervallo tra le note soffiate (blow note) e le note aspirate (draw note) del foro in cui vengono emesse, contrariamente alla sovrapiegatura (overblowing), di cui si parler pi avanti. E risaputo che unancia messa in vibrazione osciller alla sua naturale frequenza determinata dalla sua massa e dalla sua rigidezza. Per produrre le oscillazioni laria deve passare vicino allancia in maniera che rinforzi le vibrazioni. Saint Hilaire 2e altri hanno mostrato che la variazione della pressione si avr quando il flusso dellaria sufficiente per produrre la separazione dello strato limite al contorno della superficie dellancia. Quando avviene questo, la forza di trascinamento aerodinamica nellancia cresce al decrescere della divaricazione (gap) e lancia muove in senso contrario il flusso dellaria. Di converso la forza di trascinamento decresce quando la divaricazione gap) cresce e lancia si muove in sincronia con il flusso dellaria. Questo in tal modo fornir energia al moto dellancia eccitandola. Il fenomeno pu anche essere descritto in termini di impedenza acustica come sottolineato da Johnston 3. Le frequenze di oscillazione risultanti saranno diverse dalle frequenze di oscillazione naturale a causa della combinazione dellinerzia acustica e della cedevolezza del flusso dellaria e dellemissione del suonatore Le ance vibrano in questo modo: lancia fissata sul lato di alta pressione (pressione positiva soffiata) della placchetta porta ancia viene spinta primariamente nella finestrella della stessa placchetta porta ance e funziona come una lamella che chiude (closing reed ). Contemporaneamente lancia presente nello stesso foro, ma fissata alla placchetta porta ance dellaltro lato aperta al passaggio dellaria. Essa vibra solamente e pochissimo quando la nota naturale viene eseguita e funziona come una lamella che apre (opening reed). Di conseguenza, la frequenza di vibrazione della lamella che apre (opening reed ) determinato principalmente dalla lamella che chiude (closing reed ). Rassumendo quando il suonatore soffia su un foro, lancia soffiata si comporta come lamella che tende a chiudere (closing reed ) e lancia aspirata come una lamella che tende aprire (opening reed ). Quando il suonatore aspira avviene il contrario.

2 A. O. St. Hilaire, T. A. Wilson, and G. S. Beavers, Aerodynamic excitation

of the harmonium ancia, J. Fluid Mech. 49, 803816 (1971).

3 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

6975 (1987).

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In alternativa si pu definire lancia soffiata (blow reed) come quella che suona principalmente quando il suonatore soffia attraverso un determinato foro. Al contrario quando vi aspira Lancia che suona principalmente quella che chiude (closing reed) sia che si soffi sia che si aspiri. - Vale la pena sottolineare che, nonostante i nomi, opening (che apre) e closing (che chiude), entrambe le ance aprono e chiudono le rispettive finestrelle durante la loro vibrazione. Purtroppo, la presente nomenclatura convenzionale introduce un poco di confusione. Tuttavia, nei limiti in cui tale designazione ben precisata, si adotter questa terminologia per designare il modo di funzionare di una particolare ancia.! La scoperta che mancano le note della scala diatonica e alcune note della scala cromatica possono essere ottenute con la piegatura (bending) attribuita agli Afro-Americani del sud degli Stati Uniti nella seconda met del XIX secolo. Moderne istruzioni su questa tecnica sono stati date, come: ''... aspirare con forza, rilassare la mandibola un poco, insieme con la lingua fare in modo che laria sia convogliata verso il basso del fondo della bocca 4. Di modo che laria attraverso larmonica sia convogliata verso la punta della lingua...5. Inalare con pi forza e far s che laria sia costretta a muoversi verso il basso della bocca e la gola6. Oppure con una battuta portare dentro aria dalla tua scarpa7. Glover8 suggerisce che se visualizzassimo, quando aspiriamo, la colonna daria come una filo, sopra la lingua e la gola, allora la piegatura consiste nella piegatura che la colonna daria assume verso la parte finale della zona inferiore della mandibola. Palmer 9rivela che la tecnica di Sonny Terry consiste in questo: Se tu modifichi il flusso dellaria in qualunque punto lungo il suo percorso dalle ance ai polmoni, cambi il suono delle ance Molti armonicisti ingolfano (choke) larmonica per raggiungere questo effetto. Essi modulano lapertura della loro gola per regolare il flusso dellaria contemporaneamente incrementano la pressione dellaria proveniente dai polmoni.'' La tecnica pi praticata secondo Baker10 la seguente: il moto della lingua e della gola quando si piegano le note analogo quello che si ha quando si emettono i suoni AAH OOH, per le note basse.. oppure EEE OOO per le note alte.'' Interpretiamo queste istruzioni come tentativi di descrivere le alterazioni del volume e la configurazione dellapparato vocale. Vedi in figura 3 i termini usati per descrivere tale apparato: le labbra, guance, bocca, faringe, trachea.

4 P. Duncan, Blues Harp for Diatonic and Chromatic Harmonica (Mel Bay

Publications, Pacific, MO, 1982), p. 17.

5 T. Glover, Blues Harp (Oak Publications, New York, 1965), p. 32.

6 P. Duncan and C. Musselwhite, Power Blues Harp (Mel Bay Publications,

Pacific, MO, 1990), p. 13.

7 S. McCloskey, Harping It Easy @cassette tape (Hohner, Richmond, 1983).

8 T. Glover, Blues Harp Songbook (Oak Publications, New York, 1973), p.

10.

9 F. Palmer, The Harp Styles of Sonny Terry (Oak Publications, New York,

1975), p. 47.

10 S. Baker, The Harp Handbook (Hermann Demmler, Ludwigsburg, 1991),

p. 20ff.

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Fig 3 Sezione trasversale del cavo orale Legenda: Hard palate = Palato rigido Soft palate = Palato morbido Tongue = Lingua Nasal cavit = Cavo nasale Anterior oral cavity = Cavo orale anteriore Posterior oral cavity = Cavo orale posteriore Pharynx = Faringe Larynx = Laringe Trachea = Trachea Resonating cavit = Cavit di risonanza

Purtroppo per il novizio la configurazione orofaringea richiesta per piegare le note non sempre uguale rispetto a quella delle normali emissioni. Sfortunatamente c penuria di relazioni nella letteratura scientifica circa l'acustica della armonica, o la fisiologia coinvolta nel suonarla. Forse questo dovuto alla sua umile natura, poich ci sono molte relazioni, e anche volumi, dedicati a strumenti pi nobili. Nel quasi unico articolo di

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Johnston 11 relativo alla fisica dellarmonica, tutti i riferimenti citati fanno capo ad osservazioni su altri strumenti, la maggior parte strumenti a fiato in legno e strumenti ad ancia. Egli non cita alcun riferimento a precedenti studi sulla armonica. Successivamente allarticolo di Johnston, nella seconda edizione del Harp Handbook (Manuale dellarmonica), ottobre 199112, Steve Baker ha descritto la sua esperienza basata su semplici osservazioni e deduzioni logiche, ma la sua descrizione manca del beneficio di una vigorosa procedura scientifica. Il nostro studio elabora le osservazioni di Baker e le completa con quanto teorizzato da Johnston sulla base della fisica dinamica delle ance dellarmonica.

1 - FUNZIONAMENTO DELLE ANCE DELLARMONICA A) Osservazioni preliminari Il punto chiave per ottenere il meglio dallarmonica la capacit del musicista di suonare una singola nota. Corrugare le labbra per adattarle alle dimensioni di un unico foro la tecnica comunemente utilizzata. Il blocco con la lingua (Tongue blocking) un'altra tecnica in cui le labbra coprono diversi fori, ma la lingua copre uno o pi o pi di questi fori. Il suonatore forza laria attraverso un foro su uno o entrambi lati della lingua. Un altro metodo consiste nellincurvare (Curling) la lingua, come a formare un tubo che avvolge il foro, il sistema limita l'uso del lingua per altri scopi, come ad esempio avviene con il blocco della lingua (Tongue blocking) nelle esecuzioni ad ottave. Tuttavia, lincurvare la lingua (Curling tongue) permette di suonare con i coperchi dellarmonica rimossi. Di conseguenza, la tecnica Curling tongue stata utilizzata in molti dei nostri studi. Suonando in questo modo con i coperchi rimossi e alternativamente bloccando luna o l'altra ancia con un dito, si impara che il blocco del ancia aspirata mentre si soffia non ha alcun effetto sulla nota e solo un lieve aumento di livello sonoro della nota soffiata. Questo pi evidente con una pi vigorosa esecuzione. I risultati sono invertiti il bloccando lancia soffiata e facendo vibrare quella aspirata. Ci suggerisce che fermare lancia che non principalmente impegnata diminuisce la perdita d'aria dalla camera, e che il suono naturale ottenuto soffiando o aspirando proviene prevalentemente dallancia, soffiata o aspirata rispettivamente. L'altra ancia del foro contribuisce in minima parte al tutto. Come accennato in precedenza, la tecnica di piegatura delle note ottenuto con un abbassamento del livello della nota con il suonatore che opportunamente altera il tratto vocale. La piegatura delle note aspirate sono ottenute nella zona dei bassi dello strumento, dal foro 1 al 6, dove le note pi alte sono le aspirate rispetto alle soffiate. La note soffiate piegate sono ottenute dal foro 7 al 10 dove le note pi alte sono le soffiate rispetto alle aspirate. Le alterazioni del tratto vocale coinvolto nelle piegatura delle note consistono principalmente nellincurvare e/o irrigidimento della lingua in vari punti della sua lunghezza (anteriore o posteriore). Questo ha l'effetto di modificare il volume e la forma della cavit risonante. Il cosiddetto overblow (sovrasoffiatura) e loverdraw (sovraspirazione) sono una conquista relativamente recente nella tecnica di esecuzione. Tali note possono essere cavate fuori da tutti i fori dellarmonica diatonica (vedi Fig. 2), ma nella realt sono utilizzati solo per fori 1, 4, 5, e 6 per le note soffiate e per il fori 7, 9, e 10 per le note aspirate; e una sesta diminuita per il foro 9 aspirata. E necessario un attento controllo del fiato e della conformazione del tratto vocale per poter eseguire le note overblow (sovrasoffiate) e loverdraw (sovraspirate). Il novizio che tenta di eseguire o note overblow (sovrasoffiate) e loverdraw (sovraspirate) possono essere molto rapidamente frustrati, in conseguenza di una non corretta conformazione del tratto vocale non

11 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

6975 (1987).

12 S. Baker, The Harp Handbook (Hermann Demmler, Ludwigsburg, 1991),

p. 20ff.

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riuscendo a suonarle, oppure ottenendo un suono non soddisfacente. La prima registrazione di tali note accreditata ai Blues Birdhead (James Simons) nel 1929 13. Ma il pieno impiego e la perfezione delle note sono stati ottenuti grazie allattenzione, la competenza e la costanza di Howard Levy, che suona le note overblow (sovrasoffiate) e loverdraw (sovraspirate) con la stessa facilit con cui suona le note piegate. Di conseguenza, egli in grado di utilizzare con naturalezza larmonica diatonica come fosse a pieno titolo una cromatica. I conseguenti effetti musicali che questi ha ottenuto sono straordinari. Losservazione qualitativa preliminare del moto dellancia senza coperchi ha consentito una pi rigorosa analisi del comportamento di unancia. Questo studio stato sostenuto da tre tecniche: analisi della produzione del suono, osservazione videostroboscopica e precisione, misure non invasive del comportamento delle ance.

13 W. T. Yerxa, Bending and overblowingAll one donut, Harmonica

Information Press 4, 3542 (1994).

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Fig. 4 Le note che possono essere emesse dalle ance soffiate e aspirate da sole ed insieme in una armonica Golden Melody in C della Hohner. Osservate bloccando le ance con un dito. Segno + ed il segno - indicano i centesimi sopra e sotto le note indicate lungo lascissa. Il simbolo indica la nota soffiata, il simbolo indica la nota aspirata. Gli altri simboli sono quelli della Fig.2. Le

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barre indicano gli intervalli delle frequenze interessati dalle note piegate (bending): nere, ad indicare entrambe le ance libere; grigio chiare, le note piegate e quelle soffiate che quelle aspirate con le note aspirate da sole con le ance soffiate bloccate; grigio scuro (la pi bassa delle tre barre), note aspirate da sole con le ance soffiate bloccate. Le barre corrispondenti ai fori 1-6 indicano lintervallo delle note piegate aspirate e quella corrispondente ai fori 7-10 indicano lintervallo delle note piegate soffiate. La maggior parte dei suonatori accresce lintervallo con una pi ricercata conformazione dellapparato vocale. Da notare che entrambe le ance dello stesso foro sono attive durante la piegatura (bending) Le note pure sovrasoffiate (overblow) e sovraspirate (overdrow) sono ottenute da una singola ancia (vedere le note sovrasoffiate e (overblow) e sovraspirate (overdrow) per i fori 1,4,5,6,7 e 9). Da notare che nei fori da 1 a 6 la nota aspirata pi alta della corrispondente nota soffiata e le piegature sono aspirate. Nei fori dal 7 al 10 vero il contrario la nota soffiata pi alta della corrispondente nota aspirata. Legenda: Pitch = altezza della nota Hole = foro Overblow = nota sovrasoffiata 2 Blow bend = nota soffiata piegata di due semitoni 1 Blow bend = nota soffiata piegata di un semitono Blow = nota naturale soffiata Draw = nota naturale aspirata 1Draw bend = nota aspirata piegata di un semitono 2 Draw bend = nota aspirata piegata di due semitoni 2 Draw bend = nota aspirata piegata di tre semitoni Both reeds = Entrambe le ance Range of draw reed alone with blow reed blocked = intervallo di funzionamento della sola ancia aspirata con lancia soffiata bloccata Range of blow reed alone with draw reed blocked = intervallo di funzionamento della sola ancia soffiata con lancia aspirata bloccata

B) Note prodotte e ancia primaria La Fig. 4 illustra linsieme delle frequenze-note che possono essere ottenute da ogni foro della armonica diatonica, come di solito vengono suonate, per esempio, le note piegate aspirate eseguite dal foro 1 al 6 e quelle soffiate dal foro 7 al 10. La tonalit stata determinata con un sintonizzatore digitale (Korg, DT-2, Tokyo) ed espresso in centesimi sopra o sotto il valore riportato in etichetta. E comodo fare riferimento al funzionamento delle ance della armonica distinguendo un funzionamento primario e uno secondario, perch anche se il comportamento delle ance soffiate e quello delle aspirate sono strettamente connessi unancia di solito domina ed quella parlante. Alcuni semplici studi iniziali sono per identificare lancia principale alternando il blocco delluna o dell'altra delle due ance del foro durante la riproduzione di varie note -naturali, piegate, e sovrasoffiate (overblown). La Figura 4 illustra anche la gamma di note che possono essere ottenute da ciascuna ancia quando l'altra ancia del foro bloccata. Entro certi limiti, entrambe le ance di un dato foro possono essere indotte a vibrare entro la gamma di frequenze comprese tra le frequenze prodotte dalle due ance di un dato foro.

Quando le note soffiate (blow) e aspirate (draw) in un foro differiscono di due semitoni, ad esempio nel foro 4, la nota piegata pu essere ottenuta da entrambe le ance con la corretta configurazione dellapparato vocale. Ci suggerisce che la nota piegata normalmente inizia dalluna o dallaltra ancia, e che le due ance possono essere utilizzate indifferentemente come primarie nella produzione della piegatura delle note. Quando le note di un foro differiscono di quattro semitoni, come nel foro 3, lancia che corrisponde alla nota pi alta (soffiata o aspirata) primaria per la prima parte della piegatura e di un semitono pi basso. Al completamento quando la piegatura di tre semitoni

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ottenuta, per, il suono interamente prodotto dallancia che produce la nota pi bassa che diventa ancia primaria. Pi in particolare, il primo semitono, la piegatura aspirata nel foro 3 [B bemolle (si bemolle) su unarmonica in C (DO)] prodotto principalmente dallancia aspirata. Il secondo semitono, A (LA), pu essere prodotto dallaltra ancia da sola e pi facilmente prodotte da entrambe insieme. Il terzo semitono piegato A bemolle (LA bemolle), inizia dalla nota soffiata pi bassa .Un funzionamento simile stato riscontrato nei fori 2 e 10 in cui le note differiscono di tre semitoni (nel foro 10 la piegatura una piegatura soffiata) La convinzione che si pu piegare la nota di una ancia soffiata, di un semitono sopra, la nota pi bassa del foro di una comodit unica per il suonatore, poich questo ci che sembra ottenersi facilmente. Ad essere pi precisi, tuttavia, si dovrebbe riconoscere che il primato passa alla ancia dal tono pi basso che vi modulato. Cos le piegature pi propriamente devono essere anche considerate come implicanti una variazione di modulazione della nota verso l'alto e verso il basso. Inoltre, quando lancia che emette la nota pi alta bloccata, possibile piegare la nota emessa dallancia soffiata pi bassa. Quando lancia della nota pi alta sbloccata durante una di queste piegature, la nota piegata rapidamente silenziata. Una maggiore abilit nella piegatura consente una pi ampia gamma di controllo di tutte le modalit di azione dellancia. Un suonatore pi abile potrebbe estendere la gamma delle piegature al di l di quelle mostrato in Fig. 4, come pure uno potrebbe procedere con unarmonica diversamente configurata o accordata. Tuttavia, sembra che piegando un tono verso lalto o verso il basso con entrambe le ance libere, la nota sia pi facilmente piegabile nella direzione delle altre note del foro ed molto pi difficile (se non impossibile) quando lancia della nota pi bassa bloccata. Riassumendo queste osservazioni sul funzionamento dellancia, notiamo che sia le piegature soffiate che quelle aspirate coinvolgono entrambe le ance nel produrre i suoni nell'intervallo tra le note naturali delle due ance. Il suono pi alto emesso dallancia piega verso il basso, il suono pi basso emesso dallancia piega verso lalto. La nota piegata sembra provenire dallancia che emette la nota naturale pi vicina fra le note riprodotte. C unulteriore sovrapposizione della nota emessa dallancia inferiore, come nel foro 3 rispetto a quella superiore come nel foro 9. Tali conclusioni richiedono maggiori verifiche. Di conseguenza, le ipotesi e le soggettive associazioni nate con queste osservazioni preliminari che chiunque pu fare possono essere chiarite da misurazioni della dinamica dellancia.

C. valutazione stroboscopica dellancia primaria

Le osservazioni sopra riportate, ottenute bloccando le ance, sono stati confermate dalla osservazione diretta e da registrazioni video del movimento dell'ancia attraverso lingrandimento di un videoendoscopio a fibra ottica con un raggio angolato di 70 (Nagashima) dellilluminazione stroboscopica ( Bruel e Kjaer, Rhinolarynx stroboscope, 4914). Quando la frequenza degli strobo stata variata leggermente rispetto a quella della frequenza corrispondente al suono emesso, lattivit dellancia ancia pu essere osservata come un lento spostamento immagine del suo movimento14. Le analisi delle registrazioni video di tali studi, sono riassunti nella tabella I, mostra che con una semplice soffiatura o aspirazione, lancia interessata alla soffiatura o allaspirazione vibra liberamente mentre lancia secondaria appena si muove o vibra pochissimo. Lo spostamento viene stimato pari ad un ventesimo o meno rispetto a quello dellancia primaria. All'inizio della piegatura aspirata stata osservato lancia aspirata vibrare primariamente, ma non appena laltezza della nota raggiunge il culmine o pi ancora lancia che normalmente vibra quando soffiata, inizia a vibrare e a diventare primaria, anche se il flusso d'aria ha continuato ad essere aspirato. In questa modalit, lancia soffiata funziona come ancia aperta. Osservazioni analoghe

14 M. Hiramo and D. Bless, Videostroboscopic Examination of the Larynx

(Singular Publishing Group, San Diego, 1993).

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sono state realizzate nel caso della piegatura delle note soffiate. Queste inversioni dellancia primaria sono state pi chiaramente notate nei fori dove le altezze delle note soffiate e aspirate sono pi ampiamente diverse come nei fori 2 e 3 o 10. Osservazioni piuttosto simili sono state riportate indipendentemente da Thaden, 1315 Baker 16, e da altri attenti Suonatori17. Le sovrapiegature soffiate (Overblows) e le sovrapiegature aspirate (overdraws) sono esempi di cose che non sono proprio immediate nella armonica. Sarebbe logico pensare, ed stato comunemente creduto, che le note sovrasoffiate (overblow) traggano origine dallancia soffiata su cui si soffia e che laltezza della nota salga a due o tre semitoni continuando a soffiare e a soffiare. In realt, i nostri semplici studi iniziali dellancia bloccata con un dito mostrano che la nota sovrasoffiata (l'overblow) in realt inizia dallancia aspirata del foro che improvvisamente comincia a vibrare come un ancia aperta, con unaltezza che solo un semitono pi alto rispetto alla frequenza naturale dellancia aspirata. Viceversa, una nota sovraspirata (overdraw) stata osservato che viene generata dallancia soffiata di quel foro. Inoltre, lanalisi stroboscopica delle ance ha dimostrato nel corso delle sovrasoffiature (overblows) che lancia soffiata diventa quasi ferma, all'intensificarsi delle vibrazioni dellancia che normalmente viene aspirata. Bloccando lancia soffiata mentre suoniamo una nota sovrassoffiata (overblow) otteniamo una nota pi pura, pi forte, e pi facilmente. Questa osservazione ha portato allo sviluppo di una modifica della diatonica classica per renderla pi facilmente e pienamente cromatica.18, 19 L'altezza di entrambe le note sovrassoffiate (overblow) e sovraspirate (overdraw) al di fuori dell intervallo naturale delle note soffiate (blow) e aspirate (drow) dello stesso foro, in contrasto con le note semplicemente piegate (Bend) che sono quasi completamente all'interno di questo intervallo. Quindi, sembrano esserci tre modalit di funzionamento per ogni ancia: chiusura nella modalit naturale soffiata o aspirata, apertura nel caso delle note piegate con un intervallo di due toni, e una sovrasoffiatura (overblow) o o sovraspirazione (overdraw), con apertura dellancia, sopra tale intervallo.

D. STUDIO DELLANCIA PRINCIPALE MEDIANTE LA MISURA DELLA DINAMICA DELLE VIBRAZIONI.

La misura dinamica delle vibrazioni dellancia stata eseguita per meglio quantificare le osservazioni ottenute dalla osservazione stroboscopica di cui sopra. Questi esperimenti sono stati condotti con una armonica Golden Melody della Hohner senza coperchi in chiave di C (DO), su cui sono stati montati due sensori di precisione, di prossimit, privi di contatti, KD-2400, Kaman Instruments Corp., Colorado Springs, Uno sopra lancia soffiata, uno sotto lancia aspirata. Un apparecchio costruito appositamente ha permesso di posizionare questi sensori per misurare simultaneamente il movimento delle ance soffiate e aspirate di uno stesso foro (vedi fig. 5).

15 J. Thaden, Doctor Diatonic, Harmonica Horizons 5 (1990).

16 S. Baker, The Harp Handbook (Hermann Demmler, Ludwigsburg, 1991),

p. 20ff.

17 W. T. Yerxa, The Overblow Harp, Harmonica Information Press 4,

47 (1994). 18

W. T. Yerxa, The Overblow Harp, Harmonica Information Press 4, 47 (1994).

19 H. T. Bahnson, U.S. Patent No. 5,739,446 ~1993!.

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La risposta in frequenza del sistema stata piatta da DC a 10 kHz (63 dB). L'uscita dei trasduttori che monitorano il movimento dellancia stata registrata digitalmente a 10.000 Hz da un computer (Apollo 3500, Apollo Computer Inc., Chelmsford, MA) mediante un software di acquisizione dati ad alta velocit (Significat, Hudson, MA). Questi segnali sono stati successivamente trattati in tempo reale da un circuito realizzato appositamente, che misurava la frequenza e lampiezza da picco a picco di entrambi i segnali di movimento dellancia. Questi ultimi dati sono stati registrati su un PC 386, con l'acquisizione mediante software commerciale LabTech (Notebook, Laboratorio Technologies, Inc., Wilmington, MA). In aggiunta alle osservazioni sulle semplici esecuzioni con la sola bocca, stata aggiunta camera di risonanza a volume variabile, posta in corrispondenza del flusso dellaria adiacente allarmonica (vedi fig. 5b). Questo dispositivo ha agito come un rudimentale equivalente del cavo orale, simile al sistema descritto da Johnston20. Con un semplice stantuffo il volume della camera di risonanza era facilmente modificabile, e le ance sono state fatte vibrare in una delle tre diverse possibilit di suonare: Soffiate (blow) e aspirate (draw); Soffiate (blow) e aspirate e piegate (draw bend); sovrasoffiate (overblow) e sovraspirate (overdraw) usando il regolatore di pressione disponibile in laboratorio.

20 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

6975 ~1987!.

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TABELLA I. Esame stroboscopico delle ance soffiate (blow) e aspirate (draw) con vari modi di suonare; (+++) indica un'azione vigorosa; (++) indica una azione moderata; (+)indica una minima azione. D Bend, DD Bend, TD indicano rispettivamente: una semplice piegatura in aspirazione, una doppia piegatura in aspirazione doppia, una tripla piegatura in aspirazione

Foro Azione Nota emessa

Ancia soffiata (Blow )

Ancia aspirata (Draw)

1 Soffiare (Blow) C +++ 0 1 Aspirare (Draw) D ++ +++ 1 Piegatura di D (D Bend) C# ++ ++ 1 Sovrasoffiatura (Overblow ) D# + ++ 2 Soffiare (Blow) E +++ 0 2 Aspirare (Draw) G 0 +++ 2 Piegatura di D (D Bend) F# ++ +++ 2 Piegatura di DD (DD Bend) F ++ ++ 3 Soffiare (Blow) G ++ 0 3 Aspirare (Draw) B 0 +++ 3 D Piegatura (D Bend) A# + +++ 3 Piegatura di DD (DD Bend) A ++ ++ 3 Piegatura di TD (TD Bend) G# ++ Da + a ++ 3 Sovrasoffiatura (Overblow ) C 0 ++ 4 Soffiare (Blow) C ++ + 4 Aspirare (Draw) D + +++ 4 Piegatura di D (D Bend) C# ++ ++ 4 Sovrasoffiatura (Overblow ) D# 0 +++ 5 Soffiare (Blow) E ++ + 5 Aspirare (Draw) F + ++ 5 Sovrasoffiatura (Overblow ) F# + ++ 6 Soffiare (Blow) G +++ 0 6 Aspirare (Draw) A 0 +++ 6 Piegatura di D (D Bend) G# +++ 0 6 Sovrasoffiatura (Overblow ) A# 0 +++

I dati grezzi dei movimenti sono disposti in forma compressa in modo da rivelare il dispiegarsi del moto relativo delle due ance durante le varie manovre. Per esempio, si vedano le Fig. 7 e 12. La visualizzazione non compressa degli stessi dati ha consentito un'analisi dettagliata della forma della traiettoria dei singoli movimenti dellancia. Il rapporto tra le ampiezze e le frequenze relative delle due ance potrebbe essere osservato durante le piegature delle note (bend) e le sovrassoffiature o sovraspirazioni in tempo reale mediante il monitor del segnale del circuito processore. La misurazione e la visualizzazione delle vibrazioni dellancia consentono varie e qualificate osservazioni nonch una gran quantit di risultati. Anche se sono stati studiati tutti i 10 fori, vi presentiamo qui di seguito i risultati dettagliati per il buco di 3, che sono stati scelti per rappresentare il comportamento generale osservato per i fori rimanenti. Va osservato, tuttavia, che le due ance del foro 3 forniscono un pi ampio intervallo di note rispetto a qualsiasi altro foro: sei semitoni da G (SOL), una nota naturale, a C (DO), una (sovrassoffiata) overblow. Sebbene unico, il foro sembra comprendere tutte le modalit di comportamento. Quando una nota naturale stata ottenuta soffiando o aspirando, inizialmente solamente lancia principale soffiata o aspirata era significativamente attiva. Vi stata solamente una minima quantit di vibrazioni della ancia secondaria (fig.6a e Fig. 6 b).

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Questo ha confermato le osservazioni fatte con la luce stroboscopica riportate nella tabella I. Inoltre per quel che riguarda lampiezza da picco a picco della vibrazione, si presto attenzione allo scostamento rispetto alla posizione nominale dellancia vibrante. Quando si esegue una nota soffiata come quella del foro 3 soffiato (fig. 6 a), il valore nominale, o media'', della posizione dellancia soffiata modificato allontanandosi dal pettine. In altre parole, lancia soffiata si sposta lontano verso l'alto, nella sua finestrella, fuori dal pettine, invece che verso il basso. Lancia aspirata, anche se quasi inattiva mentre si soffia, mostra di spostarsi leggermente verso l'alto, nella sua finestrella verso linterno del pettine. Le note basse aspirate come quella corrispondente foro 3 aspirato, (fig. 6b), sono caratterizzate da una iniziale chiusura dellancia aspirata, ma lancia soffiata appare vibrare, anche se leggermente, sia rispetto alla posizione nominale o leggermente lontano dal pettine.

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FIG. 5a - Schema di apparato sperimentale per la misurazione e la registrazione del movimento dellancia

FIG. 5b- Schizzo della camera di risonanza variabile del volume: una siringa di 60cc utilizzata per simulare crudamente il tratto vocale, modificato dal dispositivo descritto da Johnston rif. 10). Leggenda: a) To: computer work station = al computer stazione di lavoro Ampltude & frequency detector = Rivelatore della frequenza e dellampiezza Signal conditioners = generatori di segnale Draw = aspirazione Blow = soffiatura Flessible cable = cavo flessibile Blow reed displacement transducer = trasduttore del movimento dellancia soffiata Transducer frame = Struttura del trasduttore Draw reed displacement transducer = trasduttore del movimento dellancia aspirata Harmonica body = corpo dellarmonica b) 60cc Stringe = siringa da 60cc Rubber seal = guarnizione di gomma Air flow = flusso dellaria Draw = aspirazione Blow = soffiatura 7mm Brass tube = tubo di ottone di 7mm Orifice = orifizio Harmonica = armonica

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FIG. 6 Spostamento ancia nel tempo dellancia soffiata la nota naturale (Fig 6a) e dellancia aspirata (Fig 6b) note del foro 3 nellemissione della nota naturale. Le ance si muovono in parallelo. I valori del movimento sono solo relativi. Legenda: Reed displacement = movimento dellancia Closing = chiusura Opening = apertura Draw reed = ancia aspirata Blow reed = ancia soffiata Downward = verso il basso Upward = verso lalto

Le note alte soffiate e aspirate si comportano in modo analogo con ruoli invertiti. Queste osservazioni sono in contrasto con quanto previsto per la posizione nominale di entrambe le ance di un foro che prevede che lo spostamento dellancia soffiata avviene verso l'esterno con pressione positiva e quello dellancia aspirata verso linterno, con pressione negativa L'intuizione suggerisce che la posizione relativa tra le due ance sarebbe all'origine della loro moto al contrario: verso lesterno quando si soffia e con una pressione positiva nel foro; verso linterno quando si aspira e con la pressione negativa nel foro. Tuttavia, questo stato osservato solamente nel caso delle note alte soffiate. Quando si aspira in uno dei dieci fori stato riscontrato che le ance oscillano in parallelo l'una con l'altra. Dal momento che lancia aspirata non vibra sensibilmente per le note basse, stato difficile distinguere la relativa fase. Parallelamente il movimento delle ance pu essere interpretato come se le ance che agiscano simultaneamente per chiudere o aprire, le rispettive finestrelle. Il livello di pressione apparso anche generare una lieve influenza sulla sfasamento relativo , per alcuni dei fori. Ad esempio, quando stata applicata una forte pressione sul 3 aspirato o 3 piegato, il movimento dellancia che chiude stato osservato un poco in ritardo rispetto dellancia che apre. La rappresentazione degli spostamenti delle ance soffiate e aspirate visualizzata evidenzia i vari gradi di spostamento a partire dal semplice movimento armonico. Nella maggior parte dei casi, lancia soffiata sembra seguire un andamento rappresentato da una traiettoria sinusoidale, mentre lancia aspirata mostra una notevole presenza di una terza armonica sovrapposta (seconda overnota, vedi fig. 6b e 8, ad esempio). Il punto di partenza di entrambi le rappresentazioni dello scostamento da una forma sinusoidale pi evidente per una maggiore pressione d'aria e per le note soffiate - non indicata nelle figure- che per la pressione daria bassa e per le note soffiate. Misurazioni dinamiche del movimento dellancia, sono stati registrati in entrata e in uscita nella piegatura della note nel terzo foro aspirato. Una vista sintetica del movimento dellancia in entrata e in uscita nel fenomeno di piegatura della nota riportata in fig. 7. Nel momento in cui la nota comincia ad essere piegata, l'ampiezza della vibrazione della dellancia aspirata (nota pi alta), diminuisce in favore dellaumento della vibrazione dellancia soffiata Una rappresentazione dettagliata del movimento dellancia nel punto in cui piega di due semitoni - A (LA) basso- su unarmonica in C (DO) mostrato in fig. 8. Confrontando le forme d'onda della nota soffiata e aspirata si vede che il comportamento si traduce in una composizione fra i due movimenti. Le forme d'onda e la posizione relativa di entrambi i movimenti dellancia soffiata e aspirata somigliano a quelle che si verificano per le rispettive note di partenza. (Queste si riconoscono in quanto lancia soffiata non pi operativa in quanto lancia bloccata, ma funziona come una se fosse aperta lancia aspirata) .

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FIG. 7. Il movimento relativo delle ance soffiate e aspirate che realizzano una piegatura sul foro 2 passando dal G (SOL) al F# (FA#). Da notare, che lancia aspirata funziona inizialmente come unancia che si chiude mentre lancia soffiata si comporta come unancia che si apre, sino che il suonatore continua ad aspirare, ma con una diversa imboccatura.

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FIG. 8. Movimento relativo delle ance soffiata e aspirata durante la piegatura di due semitoni sul foro 3. da notare la significativa vibrazione di entrambe le ance, e parallelamente il movimento delle stesse. Legenda: Reed displacement = movimento dellancia Closing = chiusura Opening = apertura Draw reed = ancia aspirata Blow reed = ancia soffiata Downward = verso il basso Upward = verso lalto

La figura 9 raffigura i dati relativi al foro 2 suonato con la bocca in modo da ottenere una doppia piegatura. L'ampiezza della vibrazione tracciata in funzione della frequenza. Con una configurazione appropriata del cavo orale stato possibile realizzare una vasta gamma di tonalit, confermando le osservazioni mostrate in fig. 4. Nel realizzare la piegatura la frequenza scesa, l'ampiezza delle vibrazioni dellancia aspirata diminuita, mentre l'ampiezza di oscillazione dellancia soffiata aumentata. Pertanto, l'atto di piegatura si manifesta come deviando o trasferendo lattivit dall'ancia aspirata (che si chiude) allancia soffiata (che si apre)

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La posizione nominale delle ance durante la piegatura delle note basse aspirate (fori da 1 a 6) sono un poco contro-intuitive. La posizione nominale di entrambi le ance stato spostato dal pettine (vedi fig. (a), Per esempio). In altre parole, l'escursione massima verso lesterno dellancia stato superato con la loro massima escursione verso l'interno, contro il flusso d'aria principale e contro il gradiente di pressione principale. La piegatura delle note alte soffiate (fori dal 7 al 10) non evidenzia comportamenti anomali. Tuttavia, sia per le note piegate aspirate, che per le note piegate soffiate il movimento parallelo controintuitivo(counterintuitive) della ance stata dimostrato.

FIG. 9. Ampiezza del moto dellancia in funzione della frequenza durante la realizzazione di un doppia piegatura aspirata sul foro 2 di unarmonica diatonica dieci fori. Come diminuisce la frequenza, l'ampiezza delle vibrazioni dellancia aspirata diminuisce e l'ampiezza delle vibrazioni dellancia soffiata aumenta. Legenda: Normalized amplitude = Ampiezza normalizzata Frequency = Frequenza Into bend = direzione della piegatura F(349) = F(FA) a 349 Hz G(392) = G(SOL) a 392 Hz

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Molto sorprendentemente, questo non si verifica per i fori 9 e 10. Come con le note normali si osservato che lo sfasamento relativo dei movimenti delle ance dipende dallentit del flusso d'aria. In particolare, per le note basse piegate, stato possibile raggiungere sfasamenti da 0 gradi (movimento parallelo) a 90 gradi in ritardo tra la ance, a seconda della intensit della nota. stato possibile ottenere note sovrapiegate(overblow) con lapparato Camera a Volume Variabile(Volume-chamber) nella maggior parte dei casi con un piccolo volume. E stato osservato che le note sovrapiegate(overblow) realizzate in questo modo si sono manifestate improvvisamente come succede con le normali le note s sovrapiegate(overblow) emesse da un suonatore. La transizione dalla nota soffiata a quella sovrasoffiata (overblow) sarebbe uno schiocco(pop) come se uno variasse il volume molto rapidamente invece che piano, come nel caso delle note piegate da parte del suonatore. L'apparecchio ha permesso sovrapiegature soffiate (overblows) pi pure e complete rispetto a quelle che si possono raggiungere con la riproduzione per via orale. La Figura 10 mostra dettagliatamente le forme d'onda degli spostamenti della ancia per una lunga sovrapiegatura soffiata sul foro 3. La minima attivit dellancia soffiata notata qui non sempre facilmente ottenibile e sostenibile quando l'armonica suonata con la bocca. Per tutti i fori studiati, la posizione nominale delle ance stata osservata muoversi verso l'esterno rispetto al pettine, concordemente con il flusso dellaria. Ci particolarmente vero per la vigorosa vibrazione dellancia aspirata. E stato osservato che lo sfasamento relativo dellancia studiato per le note sovrasoffiate (overblows) (buchi da 3 a 6) dipende dalla posizione del trasduttore. Quando posto vicino alle radici delle due ance dei fori 5 e 6, lo sfasamento relativo evidenzia un movimento parallelo (concorde), se messo allestremit, il movimento in opposizione (discorde). L'opposto vero per buco 4. Per il buco 3 non ci sono risultati significativi a causa della piccola ampiezza della vibrazione dellancia soffiata. Le caratteristiche distintive della sovrasoffiatura(overblow) rispetto alla piegatura (bend) sono ulteriormente evidenziate confrontando il grafico dell'ampiezza in relazione alla frequenza di una sovrasoffiatura(overblow) (fig. 11) con quella di una piegatura soffiata (fig. 9). A differenza della piegatura, il cui grafico mostra un dolce e graduale variazione del comportamento dellancia primaria al cambiare della frequenza, la sovrasoffiatura(overblow) mostra un calo molto pi rapido molto pi dell'ampiezza di oscillazione della chiusura dellancia soffiata, e un simultaneo aumento della ampiezza di oscillazione dellapertura dellancia aspirata . L'intervallo tra le frequenze naturali delle due ance molto pi privo di attivit nella sovrasoffiatura(overblow) rispetto alla piegatura (bend). La risultante sovrapposizione nella risposta in frequenza delle due ance durante la piegatura consente al suonatore non solo di piegare pi facilmente la nota, ma di passare facilmente dalle note piegate a quelle normali e viceversa. Di conseguenza, questa situazione fornisce pi opportunit di introdurre maggiore espressivit nelle note piegate. Un esempio di questo rappresentato nella fig. 12, che mostra un grafico della ampiezza della vibrazione, dellancia compressa, nel tempo e registrato nel corso della piegatura della nota del foro 6 aspirata suonata da Howard Levy. In alcuni casi, stato possibile ottenere, e mantenere, una dissonante sovrasoffiatura (overblow). In questo caso, le vibrazioni delle due ance sono rimaste sincronizzate ma hanno assunto diverse fondamentali frequenze. Figura 13a e 13b mostrano, rispettivamente, una consonante e dissonante sovrasoffiatura (overblow) ottenuta sul foro 3

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FIG. 10. Spostamento relativo delle ance con sovrassofiatura (overblow) sul foro 3. Quasi tutte le azioni sono sullsu ancia aspirata. La deformazione delle forme d'onda in basso dovuto alla saturazione del amplificatore. Legenda: Reed displacement = movimento dellancia Closing = chiusura Opening = apertura Draw reed = ancia aspirata Blow reed = ancia soffiata Downward = verso il basso Upward = verso lalto

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FIG. 11. Spostamento relativo delle ance durante il manifestarsi della sovrasofiatura (overblow) sul foro 3 (non utilizzata da un suonatore normale). Nota: lancia soffiata, con tonalit G (SOL), suona inizialmente, ma diventa improvvisamente silenziosa, come lancia aspirata, con tonalit naturale di B (SI), suona con sovrasofiatura (overblow) in tonalit C (DO).

Legenda: Draw reed = ancia aspirata Blow reed = ancia soffiata Amplitude of vibration = Ampiezza della vibrazione Frequency = Frequenza

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FIG. 12. Ampiezza dello spostamento relativo delle ance soffiate e aspirate durante diverse parziali entrate e uscite del foro 6 aspirato e piegato. Da notare reciproca attivit delle due ance. Da notare anche lattivit dominante dellancia soffiata che agisce nella piegatura aspirata come indicato in tabella 1 Legenda: Relative displacement = moto relativo

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FIG. 13. (a) e (b) Vibrazione relativa delle ance durante una sovrasoffiatura consonante (a) e dissonante (b) sul foro 3. Durante la sovrasoffiatura (overblow) dissonante, lancia aspirata, con una nota naturale B (Si) di 494 Hz, vibra a 518 Hz, ma lancia soffiata con nota naturale G (SOL) di 392 Hz, vibra a circa 358 Hz emettendo un F (FA) con un 25% di modulazione apparente nel suo periodo da ciclo a ciclo. In una sovrasoffiatura (overblow) consonante, lancia aspirata vibra a 523 Hz producendo la nota C5 (DO5) e lancia vibra alla stessa frequenza, ma con ampiezza ridotta. Reed displacement = movimento dellancia Closing = chiusura Opening = apertura Draw reed = ancia aspirata Blow reed = ancia soffiata Downward = verso il basso Upward = verso lalto

Nel caso del terzo foro dissonante sovrasofffiato (overblow) lancia aspirata che emette una nota naturale B (SI da 494 Hz), con un naturale passo di B(494 Hz), stato indotta a vibrare a 518 Hz, ma lancia soffiata con tonalit naturale G (SOL a 392 Hz) vibra a circa 358 Hz che equivale approssimativamente a F(FA) con unapparente modulazione del 25% del suo periodo da ciclo a ciclo. In una consonante sovrasofiatura (overblow), stato osservato lancia aspirata vibrare a 523 Hz (C5= DO5) e lancia soffiata vibrare alla stessa frequenza, ma con ampiezza ridotta. Nella riproduzione normale orale tale dissonanza comune durante le sovrasoffiature (overblows), ed prodotta pi spesso dai suonatori meno abili

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II. DISCUSSIONE Per oltre un secolo si suonatori di armonica hanno manipolato l'armonica per produrre una grande variet di note, variazioni, ed artifizi. Gli effetti risultanti riflettono le interazioni dinamiche tra fisica e acustica dellarmonica accoppiate a quelle con il musicista.

Per capire la dinamica della musica prodotta con l'armonica essenziale capire il comportamento dello strumento. In questi studi ci siamo concentrati sulla dinamica delle ance in se stesse e della loro funzione nelle condizioni in cui un suonatore realizza le note desiderate attraverso la combinazione di soffiatura, aspirazione, piegatura (Bending), sovrasoffiatura (overblowing), e sovraspirazione (overdrawing). Le informazioni ottenute hanno mostrato come una serie di suoni possono essere prodotte in modo accurato, con un unico canale e un paio di ance. Ad esempio, nel terzo foro della popolare armonica diatonica, si possono ottenere: due note naturali, soffiata (blow) e aspirata (draw), uno, due, tre semitoni piegati (bending), e pu essere ottenuto una sovrappiegatura (overblow) con la modifica del cavo orale del suonatore. E stato dimostrato che il nuovo gruppo di note introdotte in quest'ultimo quarto di secolo, vale a dire Sovrasoffiature (overblows) e sovraspirazioni (overdraws), prodotto in primo luogo da una sola ancia che funziona come unancia di apertura (normalmente funzione in chiusura) al di fuori dell'intervallo fra le due note naturali corrispondenti a quel foro. Una migliore comprensione di queste nuove note ha fornito la motivazione agli autori per intraprendere gli studi descritti qui. E stato dimostrato in questi studi che la regola comune che le note piegate sono rientrano all'interno di un semitono della nota caratteristica di un determinato foro. Questo in parte spiegato con il modello teorico di Johnston, che descrive la serie di note che sono producibili da ununica ancia. La sua analisi ha dimostrato che le ance di chiusura possono essere abbassate di un semitono, o al di sotto della nota prodotta dalla loro naturale risonanza. Sfortunatamente il modello teorico di Johnston, , purtroppo, non tiene conto dellaccoppiamento possibile delle due ance. Gli esperimenti ad ancia bloccata riportati sopra hanno dimostrato che la presenza di una nota pi bassa: lancia in apertura nello stesso foro apparsa diminuire il potenziale intervallo mediante l'imposizione di un limite inferiore nella piegatura. Allo stesso modo, la generazione di una nota pi alta per lancia in apertura stata riscontrata praticamente cancellare la piegatura soffiata dellancia in chiusura nei fori 1-6 ele piegature aspirate nei fori 7-10. A causa delle semplificazione delle ipotesi connesse al il modello Johnston, inoltre, non si in grado di rispondere a diverse questioni e a molte delle sfumature della costruzione dellarmonica stessa. Pertanto, saranno necessari ulteriori affinamenti della modellazione, per capire come la geometria, le propriet fisiche, landamento del flusso d'aria si combinano per produrre i fenomeni osservati e generano le note dellarmonica. A dispetto dellapparente semplicit di questo strumento, c una un gran numero di modifiche che possono essere introdotte o proposte, per variare il timbro e migliorare la facilit di raggiungimento di determinate note. L'aerodinamica associata con l'aumento dello spessore del porta ancia, la forma dei canali del pettine, o l'orientamento delle coppie di ance, per esempio, potrebbe essere un interessante argomento di studio, se viene un pi rigoroso modello matematico. Le nostre misurazioni quantitative delle dinamiche dellancia aiutano a comprovare il sospetto di alcuni dei rapporti tra ancia primaria e nota fondamentale che generata. Dato che la traiettoria del ancia determina il flusso di aria, la frequenza fondamentale del moto dellancia determina la frequenza della nota dallancia stessa generata21.

21 A. O. St. Hilaire, T. A. Wilson, and G. S. Beavers, Aerodynamic excitation

of the harmonium ancia, J. Fluid Mech. 49, 803816 (1971).

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Il comportamento paradossale osservato per quanto riguarda il moto parallelo di alcune delle coppie ance pu apparire sorprendente e sembra inizialmente in contraddizione con il fatto che la pressione dellaria soffiata o dellaria aspirata costringe lancia ad aprire quando l'altra si chiude, e viceversa. Tuttavia, questo pu essere spiegato attraverso il piccolo segnale del modello teorico di Johnston22 che predice la fase relativa delle moto dellancia per quanto riguarda la pressione acustica nel foro. Come ci si aspetterebbe da un sistema dinamico non lineare, la relazione di fase ad ampiezza superiore (maggiore pressione o del flusso d'aria) stato osservato essere leggermente diversa dalla risposta a bassa ampiezza. In particolare, stato osservato che l'ancia di chiusura tende a restare un po pi dietro rispetto all'ancia di apertura aspirata o piegata in aspirazione (draw-bends) quando si applica un forte pressione. La leggera variazione di fase osservata in risposta ad un aumento della pressione dell'aria pu essere facilmente spiegata con l'effetto ben noto di smorzamento della frequenza di risonanza e di angolo di fase, vedi rif. 1623, per esempio. Cura stata posta nello stabilire la posizione dei sensori di spostamento consistente nello stabilire una posizione similare posizione lungo ciascuna ancia. La limitata risoluzione spaziale del sensore ha avuto un effetto limitato sulla misura del moto. Per la maggior parte delle ance studiate, la forma del grafico del moto non sembra dipendere dalla posizione del trasduttore. Tuttavia, la sovrasoffiatura (overblow) sul foro 3 e 6 non pare dipendere da tale posizione del trasduttore. Questa osservazione implica che una o entrambe le ance nel corso di queste sovrasoffiature (overblows) assumono una forma flessa. Ci implica che un ulteriore sovranota (Overtone) sarebbe possibile. Teoria di base dellenergia prevede la frequenza di questa sovranota (Overtone) da 6,26 volte la fondamentale.(16)24. L'assenza di questa osservazione per le altre situazioni potrebbe essere attribuito alla mancanza di questa sovranota (Overtone) o alla limitata risoluzione spaziale del sensore, come indicato sopra. Le osservazioni controintuitive relative alla posizione nominale delle ance possono essere intese considerando l'effetto della velocit del flusso d'aria sul locale gradiente di pressione. Secondo il principio di Bernoulli, laumento di velocit lungo una linea di flusso, ad esempio, creato dal registringimento tra l'ancia e la sua finestrella, produce una diminuzione di pressione e, quindi, possibile creare un vuoto parziale con flusso positivo. La pratica comune di regolare la posizione di riposo della ancia, o dellapertura dellancia, curvando delicatamente curvando l ancia dentro o fuori della finestrella pu, in effetti, riposizionare l'ancia in una posizione di equilibrio pi favorevole alla piegatura o alla sovrapiegatura soffiata (overblowing) / sovrapiegatura aspirata overdrawing, ma scapito di un aumento della difficolt nel generare la nota naturale. I grafici dellampiezza rispetto alla frequenza di vibrazione dellancia che sono stati generati durante la piegatura (bending), sovrapiegatura soffiata (overblown ) e la sovrapiegatura aspirata (overdrawing) forniscono informazioni abbastanza significative per dimostrare il comportamento dellancia primaria. Come il modello lineare acustico di Johnston325 aveva teoricamente previsto, il processo di piegatura coinvolge una transizione fluida dellancia primaria, considerando che la sovrapiegatura

22 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

6975 (1987).

23 Timoshenko, D. H. Young and W. Weaver, Jr., Vibration Problems in

Engineering (Wiley, New York, 1974), p. 74ff.

24 Idem

25 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

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soffiata (overblown ) e la sovrapiegatura aspirata (overdrawing) dimostrano un pi discontinuo, improvviso salto nellancia primaria. L'armonica quasi unica tra gli strumenti musicali, nei quale loscillatore vibrante, l'ancia, che produce il suono, alternativamente, a monte e a valle dei volumi che controllano la risonanza. Abbiamo cercato di quantificare e qualificare alcuni dei fenomeni legati al funzionamento delle ance, come le ance reagiscono acusticamente. Johnston26, che ha fornito il primo studio scientifico di questo fenomeno, ha dimostrato che i cambiamenti di tonalit sono ottenuti alterando limpedenza acustica dellapparato vocale umano, che a sua volta controlla entrambe le ance del canale del armonica. Analogamente, la presente indagine incentrata principalmente sulla stessa armonica. Tuttavia, al fine di comprendere linfluenza del suonatore dellarmonica, deve essere studiato lapparato vocale umano. Clinch e soci27 hanno dimostrato con il clarinetto, il sassofono, e un registratore di buona qualit che rileva le frequenze di risonanza dellapparato vocale umano deve corrispondere alla frequenza della nota desiderata. L'armonica richiede un controllo della nota di un altro ordine, perch l'impedenza acustica del tratto vocale umano controlla non solo la qualit delle note, ma anche laumento o la diminuzione della loro altezza, per il raggiungimento di alcune note. Una grande variet di portate d'aria, volumi del cavo orale e sue configurazioni sono possibili per la produzione delle note naturali dellarmonica. Per produrre una nota naturale pi pura si richiede non solo un'adeguata forma dellapparato vocale umano, ma buon senso musicale e una sensibile meccanismo uditivo-vocale di retroazione. Sembra che il volume e la forma dellapparato vocale umano abbia solo un leggero effetto sulle note naturali, ma le modalit e la frequenza della note piegate, sovrasoffiate (overblown), o sovraaspirate (overdraw), sono causati da variazioni del tratto vocale. In uno studio preliminare dellaspetto dellapparato vocale umano, cio del volume della cavit orale, stato condotto un semplice esperimento in cui un suonatore, in posizione supina, ha suonato specifiche note artefatte e dopo di che si osservato la configurazione dellapparato orale, dopo di che stato riempito dacqua e il volume stato misurato. Con la pratica sono stati ottenuti risultati riproducibili. I risultati di questo primo esperimento sono mostrati in fig. 14. E 'probabile che l'effettivo volume, misurato mentre si suona, sia pi grande, perch quando l'acqua stata instillata, la costrizione della laringe e della glottide provoca il riflusso per prevenire l'aspirazione. Il volume della cavit orale anteriore risultato essere inversamente correlato alla nota, modificata dalla piegatura (Bending). Questo rapporto non stato trovato con le note naturali che possono essere ottenute con una vasta gamma di volumi delle vie respiratorie. Le modifiche nella configurazione dellapparato orale, per, determina il timbro delle note, che un oggetto di ulteriori studi.

6975 (1987).

26 R. B. Johnston, Pitch control in harmonica playing, Acoust. Aust. 15,

6975 (1987).

27 G. Clinch, G. J. Troup, and L. Harris, The importance of vocal tract

resonance in clarinet and saxophone performance: A preliminary account, Acoustica 30, 280284 (1982).

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Fig. 14

FIG. 14. Volume del cavo orale usato per suonare la scala con le note piegate corrispondenti ai fori 1 e 4 aspirati (Draw). Le armoniche accordate nella scala in F (FA) sono stati utilizzati per le note piegate nel foro 1 aspirato (cerchi) , o per la scala maggiore, per le note piegate nel foro 4 aspirato (quadrati). La scala che ne risulta in tonalit di F# (FA#). Il suonatore assume una configurazione dellapparato vocale in modo che il suo volume sia pari a quello richiesto per riempirlo dacqua. Dopo di che la cavit viene misurata. Laltezza delle note inversamente proporzionale al volume.

Approfondire la fisica e la fisiologia del suono dellarmonica, la misura dei fenomeni in gioco ancora poco studiati di questo strumento diventato sempre pi importante. Ogni esperimento, pi volte s che no, ha rivelato nuove vie ancora inesplorate. Gli autori ora si rendono conto che questo studio non include fra i suoi argomenti varie e ulteriori importanti caratteristiche del suono quali il timbro, la modulazione, o espressione. La pi importante assenza da questi studi quella che riguarda l'uso a coppa delle mani. La maggior parte degli armonicisti utilizza questa tecnica per realizzare il vibrato e altre forme di espressione, nonch di modificare il timbro del suono. La risposta a queste e ad altre domande riguardanti la fisiologia del suono dellarmonica sar ulteriore argomento di studio attraverso l'analisi sistematica delle combinazioni e dellinterazione dellarmonica con lapparato vocale, mediante immagini videoendoscopiche, a ultrasuoni e fluoroscopiche.

III. CONCLUSIONE Larte di suonare larmonica interazione profonda tra il suonatore e lo strumento. In questo progetto, stato studiato il comportamento fisico della ance dellarmonica. Meccanica, acustica e aspetti della dinamica dellancia sono stati chiariti nei casi di note soffiate e aspirate naturali, note soffiate e aspirate piegate (bendino), note sovrasoffiate (overblowing) e sovraspirate (overdrawing).

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Attraverso la conoscenza del funzionamento dellancia, l'arte e il procedimento di ''parlare'' con l'armonica pu essere capito meglio e, eventualmente, la padronanza di questo strumento sar rafforzata. In ultima analisi, la musica creata con larmonica qualcosa di pi della fisica acustica e del funzionamento delle ance. Vi una sinergia che provoca un insieme superiore alla somma delle parti componenti e una componente artistica, che non possono essere quantificati dinamicamente, che danno personalit allo strumento, che riflettono l'individualit del musicista. Come nel caso di un discorso che varia da persona a persona, ci sono alcuni elementi tonali nel suono dellarmonica, che sono particolarmente individualizzati. Questa interazione dinamica permette al suonatore di parlare con il suo strumento, forse come con nessun altro. Proprio come due voci non sono esattamente uguali, ogni suonatore impartisce il suo timbro, e uno non pu aspettarsi di emulare esattamente lespressione musicale di un altro. Questo aiuta a mantenere l'armonica interessante, e anzi ha contribuito a sostenere la sua perdurante importanza in tutto il mondo

RINGRAZIAMENTI Gli autori desiderano ringraziare per limpegno e lesperta assistenza, Ricardo Schultz e Lee Denault che hanno eseguito gran parte delle elaborazioni al computer dei dati sperimentali. Gli autori sono anche molto grati a Howard Levy per la partecipazione a numerosi inusuali esperimenti preparati in questi studi di fisica armonica, fonetica, e fisiologia.

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