Die Klangerzeugung bei allen Blasinstrumenten hängt vom Eintritt von Luft in ein Strömungsregelventil ab, das an einer Resonanzkammer (Resonator) befestigt ist. Der Resonator ist typischerweise ein langes zylindrisches oder konisches Rohr, das am anderen Ende offen ist. Ein Puls mit hohem Druck vom Ventil fährt mit Schallgeschwindigkeit das Rohr hinunter. Es wird vom offenen Ende als Rückkehrimpuls mit niedrigem Druck reflektiert. Unter geeigneten Bedingungen reflektiert das Ventil den Puls mit erhöhter Energie zurück, bis sich eine stehende Welle in der Röhre bildet.,
Reed-Instrumente wie Klarinette oder Oboe haben ein flexibles Reed oder Schilf am Mundstück und bilden ein druckgeregeltes Ventil. Ein Druckanstieg innerhalb der Kammer verringert die Druckdifferenz über das Rohr; Das Rohr öffnet sich mehr und erhöht den Luftstrom.Der erhöhte Luftstrom erhöht den Innendruck weiter, so dass ein Puls von hohem Druck, der am Mundstück ankommt, als ein Puls mit höherem Druck zurück in die Röhre reflektiert wird., Stehende Wellen innerhalb der Röhre sind ungerade Vielfache einer Viertelwellenlänge, mit einem Druck-Anti-Knoten am Mundstück und einem Druckknoten am offenen Ende. Das Reed vibriert mit einer vom Resonator bestimmten Rate.
Bei Lip Reed (Blechblasinstrumenten) steuern die Spieler die Spannung in ihren Lippen so, dass sie unter dem Einfluss der durch sie strömenden Luft vibrieren. Sie stellen die Vibration so ein, dass die Lippen am geschlossensten sind und der Luftstrom am niedrigsten ist, wenn ein Niederdruckimpuls am Mundstück ankommt, um einen Niederdruckimpuls wieder in die Röhre zu reflektieren., Stehende Wellen innerhalb der Röhre sind ungerade Vielfache einer Viertelwellenlänge, mit einem Druck-Anti-Knoten am Mundstück und einem Druckknoten am offenen Ende.
Bei Air Reed (Flöte und Fipple-Flöte) Instrumenten interagiert das dünne Grasluftblatt (Planar Jet), das über eine Öffnung (Mündung) im Rohr fließt, mit einer scharfen Kante (Labium), um Schall zu erzeugen. Der Strahl wird vom Spieler erzeugt, wenn er durch einen dünnen Schlitz (Rauch) bläst. Für Blockflöten und Rauchorgelpfeifen wird dieser Schlitz vom Instrumentenbauer hergestellt und hat eine feste Geometrie., In einer Querflöte oder einer Panflöte wird der Schlitz von den Musikern zwischen ihren Lippen gebildet.
Durch die akustische Schwingung des Rohres wird die Luft im Rohr alternativ komprimiert und expandiert. Dies führt zu einem abwechselnden Luftstrom in und aus dem Rohr durch die Rohrmündung. Die Wechselwirkung dieser transversalen akustischen Strömung mit dem planaren Luftstrahl induziert am Rauchaustritt (Ursprung des Strahls) eine lokalisierte Störung des Geschwindigkeitsprofils des Strahls. Diese Störung wird stark durch die intrinsische Instabilität des Strahls verstärkt, wenn sich die Flüssigkeit in Richtung Labium bewegt., Dies führt zu einer globalen transversalen Bewegung des Strahls am Labium.
Die Verstärkung von Störungen eines Strahls durch seine intrinsische Instabilität kann beim Betrachten einer Zigarettenrauchwolke beobachtet werden. Jede kleine Amplitudenbewegung der Hand, die die Zigarette hält, führt zu einer Schwingung der Wolke, die mit der Entfernung nach oben zunimmt, und schließlich zu einer chaotischen Bewegung (Turbulenz). Die gleiche Strahlschwingung kann durch sanften Luftstrom im Raum ausgelöst werden, der durch Winken mit der anderen Hand verifiziert werden kann.,
Die Schwingung des Strahls um das Labium führt zu einer schwankenden Kraft des Luftstroms auf das Labium. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz übt das Labium eine entgegengesetzte Reaktionskraft auf die Strömung aus. Man kann zeigen, dass diese Reaktionskraft die Schallquelle ist, die die akustische Schwingung des Rohres antreibt.
Eine quantitative Demonstration der Natur dieser Art von Schallquelle wurde von Alan Powell bereitgestellt, wenn ein planarer Strahl untersucht wurde, der ohne Rohr mit einer scharfen Kante interagiert (sogenanntes Edgetone)., Der vom Edgetone abgestrahlte Schall kann durch eine Messung der durch den Strahlstrom an der scharfen Kante (Labium) induzierten Instationskraft vorhergesagt werden. Die Schallproduktion durch die Reaktion der Wand auf eine instationäre Kraft der Strömung um ein Objekt erzeugt auch den äolischen Klang eines Zylinders, der normal zu einem Luftstrom ist (singendes Drahtphänomen). In all diesen Fällen (Flöte, Edgetone, äolischer Ton…) die Schallerzeugung beinhaltet keine Vibration der Wand. Daher ist das Material, in dem die Flöte hergestellt wird, für das Prinzip der Klangproduktion nicht relevant., Es gibt keinen wesentlichen Unterschied zwischen einer goldenen oder einer silbernen Flöte.
Die Klangerzeugung in einer Flöte kann durch ein verklumpftes Elementmodell beschrieben werden, bei dem das Rohr als akustischer Schwung (Massenfedersystem, Resonator) wirkt, der bevorzugt mit einer durch die Länge des Rohres bestimmten Eigenfrequenz oszilliert. Die Instabilität des Strahls wirkt als Verstärker, der Energie vom stetigen Strahlstrom am Rauchaustritt auf den oszillierenden Fluss um das Labium überträgt. Das Rohr bildet mit dem Strahl eine Rückkopplungsschleife. Diese beiden Elemente sind am Rauchausgang und am Labium gekoppelt., Am Rauchausgang stört die transversale akustische Strömung des Rohres den Strahl. Am Labium führt die Strahlschwingung zu einer Erzeugung akustischer Wellen, die die Rohrschwingung aufrechterhalten.
Die akustische Strömung im Rohr kann für eine stetige Schwingung als stehende Wellen beschrieben werden. Diese Wellen haben einen Druckknoten an der Mundöffnung und einen weiteren Druckknoten am gegenüberliegenden offenen Rohrabschluss. Stehende Wellen in einer solchen offenen Röhre sind ein Vielfaches einer halben Wellenlänge.
Zu einer groben Annäherung, eine Röhre von etwa 40 cm., zeigen Resonanzen in der Nähe der folgenden Punkte:
- Für eine Schilf oder lip-reed Instruments: 220 Hz (A3), 660 Hz (E5), 1100 Hz (C#6).
- Für eine Luft-reed instrument: 440 Hz (A4), 880 Hz (A5), 1320 Hz (E6).
In der Praxis hängt es jedoch in hohem Maße von sorgfältiger Instrumentengestaltung und Spieltechnik ab, eine Reihe musikalisch nützlicher Töne von einem Blasinstrument zu erhalten.
Die Frequenz der Schwingungsmodi hängt von der Schallgeschwindigkeit in der Luft ab, die mit der Luftdichte variiert., Eine Temperaturänderung und nur in einem viel geringeren Ausmaß auch eine Änderung der Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Luftdichte und damit die Schallgeschwindigkeit und beeinflusst daher die Abstimmung von Blasinstrumenten. Die Wirkung der Wärmeausdehnung eines Blasinstruments, auch eines Blasinstruments, ist im Vergleich zur thermischen Wirkung auf die Luft vernachlässigbar.