hochkant=1.2|mini|Blechbläser in Plau am See Ein Blechblasinstrument ist ein Blasinstrument, bei dem die Töne durch Anblasen mit einem Kessel- oder Trichtermundstück nach dem Prinzip der Polsterpfeife erzeugt werden. Die schwingenden Lippen des Musikers erzeugen den Ton durch Ankopplung an eine konisch-zylindrische Röhre, deren Luftsäule als Resonator dient. Terminologisch korrekter ist der Begriff „Lippentoninstrument“, welches entsprechend der Hornbostel-Sachs-Systematik zur Klasse der eigentlichen Blasinstrumente in der Gruppe der Aerophone zählt. Bekannte Blechblasinstrumente im europäischen Kulturkreis sind unter anderem Horn (Waldhorn), Jagdhorn, Trompete, Posaune, Kornett, Flügelhorn, Althorn, Tenorhorn, Baritonhorn und Tuba.
Material Das Material eines Blasinstruments hat nichts mit der Einteilung in die Gruppe der Blechblasinstrumente oder Holzblasinstrumente zu tun. Die Einteilung richtet sich allein nach dem Prinzip der Tonerzeugung. Die Mehrheit der Blechblasinstrumente wird aus Blech von Metalllegierungen wie Messing oder Neusilber hergestellt. Bei großen Instrumenten wie dem Sousaphon kommen moderne Faserverbundwerkstoffe zur Gewichtsersparnis zum Einsatz. Die neuzeitliche Vuvuzela wird aus Kunststoff gefertigt. Hölzerne grifflochlose Instrumente wie das Alphorn und mit Tonlöchern ausgestattete wie Serpent und Zink gehören ebenfalls zu den Blechblasinstrumenten.
Das Saxophon und die Querflöte hingegen gehören aufgrund ihrer Tonerzeugung zu den Holzblasinstrumenten, obwohl ihr Korpus meist aus Metall hergestellt wird.
Physik der Tonerzeugung mini|Stehende Wellen (von unten nach oben erster bis fünfter Naturton) im einseitig offenen konischen Rohr; dunkel = Maximum, hell = Minimum der Druckamplitude. Wegen der konischen Form sind die Abstände von einem zum nächsten Maximum nicht untereinander gleich und sind auch kein Maß für die Wellenlänge des abgestrahlten Tons. Die meisten Musikinstrumente bestehen aus einem Schwingungserzeuger (Generator) und einem Schwingungsverstärker (Resonator). Die Besonderheit der Blechblasinstrumente liegt darin, dass die Schwingungserzeugung durch die Lippen des Bläsers erfolgt und somit ein menschliches Organ Teil des Instruments wird. Die Luft wird dazu gleichmäßig durch die gegen die Strömung leicht vorgespannten Lippen geblasen. Bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit gerät das Lippengewebe durch den Widerstand der Muskulatur in Schwingung. Der Übergang der Schwingung der Lippen zur Tonsäule geschieht durch das Mundstück.
Ein Blechblasinstrument funktioniert als Polsterpfeife. Der Ton entsteht, indem die Schwingung der Lippen des Bläsers sich auf eine der durch die Rohrlänge bestimmten Eigenfrequenzen der Luftsäule im Instrument einstellt. Durch Resonanz mit der Luftsäule im Rohr gerät diese in Schwingung und es entsteht eine stehende Welle. Deren Schwingung wird am offenen Rohrende über den Schallbecher an die Umgebungsluft übertragen. Um das bestmögliche Klangergebnis (möglichst viele Teiltöne/Obertöne) zu erzielen, muss die Lippenfrequenz deckungsgleich mit der Frequenz des jeweiligen Naturtones sein. Ist, ohne den Naturton zu verlassen, die initialisierende Frequenz der Lippen zu hoch oder zu tief, wird die stehende Welle verkürzt oder verlängert, wodurch die Frequenz des Tones höher oder tiefer „verfälscht“ wird.
Das Instrument ist zwar meist aus verschiedenen konischen und zylindrischen Stücken zusammengesetzt, wirkt aber physikalisch im Wesentlichen wie ein konisches, am engen Ende durch den Mund des Spielers verschlossenes Rohr. Der tiefste erzeugbare Ton hat daher eine Wellenlänge, die etwa das Doppelte der Instrumentlänge beträgt. Bei der nächsthöheren Eigenfrequenz, also dem zweiten Naturton, ist die Wellenlänge gleich der Instrumentlänge, der Ton liegt also eine Oktave höher.
Insgesamt ergeben die Eigenfrequenzen die bekannte Naturtonreihe. Sie ist identisch mit der Teiltonreihe des Grundtones. Durch Anpassung der Schwingungsfrequenz mittels Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch den Lippenspalt überblasen Blechblasinstrumente jeweils zu dem Ton, dessen Frequenz das nächste ganzzahlige Vielfache der Frequenz des Grundtons bildet. Zwei, drei, vier oder mehr Halbwellen entstehen im Rohr. Ob der Grundton praktisch brauchbar ist, hängt unter anderem von der Bauart und Mensur (s. unten) des Instruments ab (siehe unten, Halbinstrument/Ganzinstrument).
Der höchste spielbare Ton ist vom Können des Bläsers abhängig; das Mundstück hat allerdings einen starken Einfluss darauf. Kleinere Mundstücke mit engerer Bohrung begünstigen die Ansprache höherer Töne, führen aber zu einem schärferen Klang vor allem in den tieferen Lagen.
Blastechnik der Tonerzeugung Die Klangqualität hängt von vielen Faktoren ab. Neben der Bauart und Materialbeschaffenheit des Instrumentes sind die Geschicklichkeit und physische Konstitution des Bläsers wesentliche Faktoren. Um die oben unter Physik der Tonerzeugung beschriebene Kongruenz der initialisierenden Schwingung der Lippen mit der von der Rohrlänge bestimmten Frequenz des Naturtones herzustellen, bedarf es einer optimalen Balance zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch den Lippenspalt, der Spaltgröße zwischen den Lippen und dem Gewebewiderstand (Muskelspannung) der Lippen.
Je unbelasteter durch innere Muskelspannung sowie Mundstückdruck die Lippen entsprechend der erforderlichen Tonhöhe schwingen, desto sauberer und klarer klingt der Ton. Der durch die Atemstütze, von Zwerchfell, Bauchmuskulatur (Beckenbodenmuskulatur, Bauchdecke) sowie der Rückenmuskulatur (Flanken) aufgebaute und gesteuerte Luftstrom als Energieträger kommt hierbei die größte Bedeutung zu, denn die Schwingung wird durch die Energie der den Lippenspalt durchströmenden Luft initialisiert und getragen. Um eine Oktave zu überblasen, muss die Luftgeschwindigkeit etwa verdoppelt werden. Ebenso wichtig, aber in seiner Spannung und der Gewichtung zur Bedeutung der Geschwindigkeit der Luft oft überschätzt, ist der Ansatz. Als Ansatz bezeichnet der Bläser die Stellung der Lippen gegen die Luft und die Balance zwischen Lippenspaltgröße und Muskelspannung. Der Lippenspalt ist gegen den Luftstrom stets offen zu halten. Damit die Lippen frei schwingen können, darf der Lippenspalt nicht zugepresst und das Mundstück nicht angepresst werden (druckloses bzw. druckschwaches Blasen). Im Gegenzug muss die Lippenspannung gerade so groß sein, um ohne zusätzlichen Mundstückdruck der Energie des Luftstromes zu widerstehen. So können die Lippen frei schwingen, ohne sich durch Presskraft des Mundstückes oder Kontakt gegenseitig zu behindern (Nebengeräusche, unnötig hoher Widerstand).Bernhard Ullrich: Was ist Stütze? Erklärungen und Übungen zum Thema Stütze und Atmung für Bläser. Music Consulting, Wartenberg 2009, ISBN 978-3-00-028146-4.
Ebenso ist die Dauer eines auszuhaltenden Tones abhängig einerseits vom Lungenvolumen des Bläsers, andererseits vom Wirkungsgrad seiner Blastechnik. Das Optimum ist erreicht, wenn die durch den Luftstrom transportierte Energie die Lippen mit so wenig wie möglich, aber zum Erreichen der Tonhöhe und Dynamik so viel wie nötig gespannter Lippenmuskulatur zum Schwingen bringt. Erreicht der Bläser das Optimum, benötigt er zur Erregung der Schwingung weniger Luft und kann den Ton in Abhängigkeit von der Lautstärke Dynamik (Musik) länger halten: Töne bis ca. 60 Sekunden sind bei geringer Lautstärke möglich (mit Zirkularatmung beliebig länger).
Je entspannter die Lippenmuskulatur im unteren und mittleren Bereich arbeitet, desto mehr Spielraum hat der Bläser nach oben. Gelingt es, die Lippen durch mehr Entspannung mit wenig Energie zum Schwingen zu bringen, kann der Bläser unter ausreichender Beschleunigung der Luft höhere Töne erreichen (Wirkungsgrad). Ist die Lippenspannung zu hoch und die Öffnung zu klein, erhöht sich der Widerstand am Lippenspalt entsprechend. Dadurch wird für die Tonerzeugung mehr Luft (Energie) benötigt und die Töne sprechen schwerer oder gar nicht an.
Um den Ton klangschön anzublasen, sollte er immer von der Luft initialisiert beginnen, nicht etwa durch einen Fremdimpuls, z. B. den Zungenstoß. Der zeitlich koordinierte Stoß präzisiert nur den Beginn der Lippenschwingung. Er stellt kein Ventil im Sinne von Verschluss dar.
Einfluss des Schalltrichters Eine wichtige Abweichung vom einfachen konischen Rohr ist durch den Schalltrichter oder Schallbecher gegeben. Dieser instrumententypische Exponentialtrichter transformiert die Wellenimpedanz vom sehr hohen Wert des Rohres zur wesentlich geringeren Schallkennimpedanz der Luft und bewirkt dadurch eine wirksamere Abstrahlung der Schall-Energie in die Umgebung. Nur der Rest der Energie wird zur Erzeugung der stehenden Welle wieder ins Rohr reflektiert. Der Trichter wirkt sich auf die Klangfarbe aus, aber auch auf den Intervallabstand der Naturtöne, denn durch die allmähliche Querschnittsänderung entsteht der Effekt der variablen akustischen Rohrlänge: Der Reflexionspunkt außerhalb des Trichters kann mit Hilfe der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und des Ansatzes etwas verschoben werden. Dieses Phänomen ist derzeit noch nicht ausreichend erforscht; einen Einfluss haben z. B. auch die Form des Mundinnenraumes des Bläsers und die Stellung der Zunge.
Instrumente mit nur leicht geöffnetem, flachem Trichter sind die Bügelhörner. Sie sprechen sehr leicht an, klingen aber relativ leise und weich, da ihr Obertonanteil gering ist. Die Tonhöhe kann vom Bläser mit dem Ansatz gut variiert werden (+10/−50 Cent), weil der flache Trichter eine ungenaue Abrisskante für die Reflexion darstellt. Der Trichter gibt relativ wenig Schallenergie an die Umgebungsluft ab; dadurch wird mehr Energie ins Instrument reflektiert, so dass die stehende Welle sich leicht bildet.
Steilere Trichter haben Trompete oder Posaune, die relativ schwer ansprechen, aber einen obertonreichen, hellen bis scharfen Ton haben, der schwieriger intonierbar ist. Die Tonhöhe lässt sich durch die Blastechnik nur geringfügig verschieben, Intonationskorrekturen sind also nur in eng begrenztem Umfang möglich. Steile Trichter geben mehr Schallenergie ab, die Instrumente klingen also relativ lauter. Dies verringert aber gleichzeitig die reflektierte Energie zur Bildung der stehenden Welle.
Einfluss der Mensur Das Kessel- oder Trichtermundstück steckt in einem meist konischen Mundrohr. Die nachfolgenden zylindrischen Rohre, wo sich auch die Ventilbögen befinden, definieren die „Bohrung“. Mitunter folgt darauf noch ein konischer „Anstoß“, bevor das Instrument im Schallstück mit dem Schalltrichter mündet. Die Längen und Durchmesser dieser einzelnen Segmente bestimmen insgesamt die Mensur des jeweiligen Blechblasinstruments. Dieser Begriff bezeichnet also die Steigung des Rohrdurchmessers zur jeweiligen Position in der Grundrohrlänge. Ein exaktes metrisches Maß kann daher nicht definiert werden, sondern man vergleicht meistens gleich lange Instrumente miteinander.