Auf dieser Seite werden von mir geschriebene Essays zur Physik der Bluesharp im pdf-Format zum Download angeboten. Ebenso wie meine Webseite "leben" die Essays - bei Bedarf werden sie überarbeitet (das Erstellungsdatum der aktuellen Version ist gegebenenfalls angegeben).
Lineare Stabilitätsanalyse im Frequenzbereich
Auf der Suche nach Aufsätzen zur Physik der Bluesharp war ich als erstes auf ein 1987 erschienenes Paper von Robert B. Johnston gestoßen: "Pitch control in harmonica playing". Der theoretische Teil dieser Arbeit fußt auf einem 1979 erschienenen Paper von Neville H. Fletcher: "Excitation mechanisms in woodwind and brass instruments." Die für die Bluesharp relevanten theoretischen Teile der beiden Arbeiten werden in den folgenden beiden Essays "student friendly" aufbereitet. Zusätzlich finden sich darin einige Ausblicke sowie kritische Ergänzungen:
Die Rolle des Resonators spielt bei der Bluesharp der Vokaltrakt des Spielenden. Im Gegensatz zu Saxophon oder Klarinette liegen bis heute (Stand 2023) keine Daten über die Admittanz des Resonators beim Spiel auf der Bluesharp vor. Daher musste es Johnston bei qualitativen Aussagen zu möglichen Spielfrequenzen auf der Bluesharp belassen. Quantitative Vorhersagen sollten laut Johnston bei Kenntnis der Admittanz des Vokaltrakts aus einer Phasenbedingung folgen.
Mittlererweile wird man die von Fletcher und Johnston durchgeführten Untersuchungen im Rahmen der Linearen Stabilitätsanalyse selbsterregter Systeme ansiedeln, so wie man sie beispielsweise in den Lehrwerken von Chaigne und Kergomard oder von Rienstra und Hirschberg dargestellt findet (siehe meine Webseite Literatur). In diesem Sinn habe ich aktualisierte Formeln für die Admittanz des Zungensystems im Kanal einer Bluesharp hergeleitet und damit eine stringente Lineare Stabilitätsanalyse mit einem "toy model" für den Resonator durchgeführt. Um realistische Werte für die Zungenadmittanz zu bekommen wurden effektive Parameter der formalen 1-Punkt-Oszillatoren für Kanal #4 einer C-Harp aus eigenen Messungen berechnet. Mögliche Spielfrequenzen und entsprechende Zieh- bzw. Blasdrucke wurden durch Vergleich komplexer Zahlenwerte vorausgesagt (eine Betrachtung von Phasenverschiebungen hat sich als unbefriedigend erwiesen):
Eine Kurzfassung dieses Essays konnte ich auf der Jahrestagung DAGA 2023 der Deutschen Akustischen Gesellschaft in Hamburg vorstellen. Dabei wurden einem realistischeren "toy model" Impedanzmessungen für den Vokaltrakt von Saxophonspielern beim Bending und beim Spiel im Altissimobreich zugrunde gelegt. Ein Ergebnis war dabei, dass mit derselben Resonatorfrequenz abwechseln ein Drawbend und ein Overblow auf Kanal #4 einer C-Harp möglich sein sollten (in Übereinstimmung mit der Spielpraxis):
- Linear stability analysis for bends and overbends on the blues harmonica (der Link führt zum Artikel im Tagungsband 2023)
- Lineare Stabilitätsanalyse für Bends und Overbends auf der Bluesharp (deutsche Übersetzung)
Auf der Jahrestagung DAGA 2024 der Deutschen Akustischen Gesellschaft in Hannover habe ich eigene Messungen zum Einschwingverhalten eines Drawbends vorgestellt (siehe auch die weiter unten verlinkten Essays über eigene Messungen). Die Schwingungsfrequenz des Gesamtsystems aus beiden Zungen im Kanal und der Luft im Vokaltrakt wirkt dabei als eine Art "Attraktor". Ob eine lineare Stabilitätsanalyse im Frequenzbereich (die a priori von einer gemeinsamen Spielfrequenz ausgeht) überhaupt Sinn macht, erscheint dabei eher fraglich. Sinnvoller wäre wohl eine Analyse des Einschwingverhaltens im Zeitbereich:
- Cooperative behavior of both reeds in the channel of a blues harmonica when bending (der Link führt zum Artikel im Tagungsband 2024)
Essays über eigene Messungen
Dies und das
- Ein Aufsatz über die Physik der Bluesharp ist im Tagungsband zum Seminar des FAMA in der Deutschen Gesellschaft für Akustik e. V. DEGA im Oktober 2015 erschienen: Alfred Förtsch, Physics of playing bluesharp in: Musikalische Akustik zwischen Empirie und Theorie, Berlin 2016, p. 35-38.
- Was ist eine Fourierreihe? Eine didaktische Aufbereitung für den Schulunterricht kann von der Seite des Vereins Begabtenförderung Mathematik e. V. für private und für Unterrichtszwecke kostenfrei heruntergeladen werden.
- Der Essay Kräftevergleich an einer Bluesharpzunge zeigt, dass Bluesharpzungen "fast von selbst" schwingen.
- Ein kurzes (als Webseite hochgeladenes) Literaturverzeichnis ergänzt die in den Essays aufgeführten Literaturhinweise.