具备动能平衡的管乐器构造 本发明系与一种具备动能平衡的管乐器构造有关，更详而言之，特别系指一种能在单位时间内被吹奏出具有完整基音及音域较广的泛音的发明。
众所周知，各式管乐器(如笛、铜管、巴松管、喇叭、萨克斯风等等)均系藉设于管身适当位置的数气孔以改变吹奏基音，复藉吹口管或管身长度及管径大小取得高低不同的音调(KEY)；惟在1847年贝姆氏针对管乐器吹口管所发明的抛物线圆锥管理论，并获致某一程度音域范围内的「泛音」后，至今一直仍被世人所沿用(如图1、图2所示)，其间虽有数位著名的管乐器工匠试图以变换该吹口管10的抛物曲线12值(但每一局部断面均仍保持呈正圆形态)，期能获致更多、更广且更稳定的「泛音」音域以丰富音质，却屡屡仅是因而改变乐器本身所发出的音调，而有顾此失彼的窘况(即某些音的泛音丰富了，却也失去其它音的泛音)；因此，及至目前为止，当演奏者欲演出重奏或合奏时，往往会产生各乐器间并无法完全且圆满的契合，尤其是小提琴与长笛更是无法协调，主因是小提琴的泛音多于长笛(即小提琴某一琴弦振动时，其余琴弦亦将随之振动而产生丰富泛音，而长笛则受到先天条件的限制，使形成泛音的因素不足)，致使该演奏瓶颈始终无法被克服。
当然，自贝姆理论至今一百五十多年来，演奏者碍于管乐器一直存在泛音不足的现象，故通常便以过度控制地技巧性吹奏方式来增加演奏时的精致性，及至后人又主张以较大音量来取代「音」的丰富性(如美国第4896579号专利案等)，但，此举也仅只是一种表现方式而已，毕竟音量大并不代表可有相等的泛音出现；简言之，在过去有不少的管乐器工匠不断地尝试在管乐器的管身、吹口管10的吹口片14或吹口孔16形状、尺寸、角度、材质等部份施予修改、变化、吾人乃可确定其目的不外乎系以制造出具有丰富泛音的管乐器为其终极目标却不可得。
本发明的目的，是提供一种具备动能平衡的管乐器构造，在不影响管乐器本身既有机能前提下，可以充分提高其乐音中的“泛音”，从而使乐音更具丰富性以及与其他乐器的高度融合性。
为实现上述目的，本发明提供的管乐器构造，包括吹口管，其特点是，在吹口管管体内部，设有一组以上成斜面的壁缘，且该斜面壁缘又包括有一组以上的导引面。另外，根据本发明的实施例，该斜面壁缘及导引面可为平面或非平面形态；该斜面壁缘及导引面可为径向或非径向形态。
本发明由于在管身内部设有斜面壁缘以及导引面，所以增加管内吹奏气流的共振路径，使单位时间内气体分子组成更丰富的疏密波，并在管体内部自然取得气流的动能平衡，不仅能有效反应基音，而且还进一步获致更多振动从而提供更广音域范围的“泛音”，并藉此而增加与其它乐器的契合程度。
为使进一步深入洞悉本发明的设作特征与理论基础，兹配合图式详述如下：
图1是依贝姆氏抛物线圆锥管理论所制成一管乐器吹口管实施例的平面示意图。
图2是依图1所示吹口管的A-A局部断面示意图。
图3是将本发明运用于管乐器吹口管之一较佳实施例的剖面示意图。
图4是依图3所示吹口管的B-B局部断面示意图。
首先，在阐释本发明的设作特征之前，发明人先以长笛(管乐器之一种)的发声现象为例作一简约描述：
当吹奏长笛时，其笛身内便有空气分子(即吹奏气流)因持续移动(或跳动)的路径而产生疏密波的变化(此物理现象为肉眼无法窥见)，亦即表示，当空气分子移动时，会依照接触体的形状、物质及应力的不同，而在瞬间自行产生决定下一路径的能力；因此，这也是贝姆氏根据上述物理现象，复以抛物线圆锥管理论配合不同的音孔距离及相同的大气压力条件，使空气分子在笛身内部得到极速反应，及至产生不同的声音。同时，由于管乐器的音孔会造成吹奏气流的分流现象，肇因于该音孔在吹奏气流的运动时产生了形状阻抗，形成气流的短暂滞留作用，从而使吹奏气流无法完全转变为压力能，亦即吹孔与音孔的气流压力并不相等，因此，为求吹孔与音孔的气流压力相等(即动能平衡)，则只有修正管乐器内部的形状阻抗值及表面阻抗值加以补偿。
基于上述已被证实的各项既有理论，则再请参阅图3、图4所示，为将本发明运用于吹口管的一较佳实施例图，由图可知，其主要系令管乐器的吹口管20管体内部21，设有一组以上成斜面的壁缘22，且该斜面壁缘22又包括有一组以上的平面或非平面的径向或非径向导引面24，使藉该斜面壁缘22及导引面24自动导引并增加吹奏气流的共振路径，而在单位时间内令气体分子组成更丰富的疏密波，并在吹口管20管体内部21自然取得气流的动能平衡，除能藉以有效反应基音外，更进一步获致更多振动以影响更多且更广音域范围的「泛音」。
简言之，该数斜面壁缘22及导引面24的存在，其目的系为改变吹奏气流于运动时的总阻抗(即形状阻抗值及表面阻抗值的总合)，使之达成获致相对复杂且丰富的疏密波路径及气流「动能平衡」的效果；而前已述及，疏密波的存在，乃系影响「泛音」效果的主因，至于气流的「动能平衡」效果，则由斜面壁缘22及导引面24所刻意设计而形成的形状阻抗值及表面阻抗值予以补偿。
前述的吹口管20系泛指笛乐器的吹口管20，而在不同管乐器中自有不同的专用名词以专指相同功用的特定元件，如铜管乐器将该元件称之为「吹嘴」，惟此名称上之不同并不会影响本发明的普遍适用性，亦即本发明将可毫无困难地适用于该等不同类型的各式管乐器。
于是，本发明首先稳定地解决空气分子在管乐器管身内部动能的平衡并取得较多的共振路径，并有效率地反应出乐音，当然更进一步在同一时间内有更多的振动产生更多的「泛音」，因此，动能平衡是一种保存能量且不浪费能量的基础。
最后，发明人必须再次强调，所有管乐器均有不同的音孔距离与孔径，因此在持续吹奏时，当一组能量足以完成振动而产生乐音后，又即刻且持续重新组合出另一组能量而有另一个乐音出现，而此重组的过程也就是疏密波现象的发生，以往，在抛物线圆锥管理论及其设计即有此现象，但却不足以产生更多、更广泛的「泛音」反应；换言之，管乐器管身或吹口管20的径向改变已经证实了此举可以补偿及平衡基音，但是「泛音」是需要不同条件的空气分子经由不同的共振路径而成，所以，本发明便是透过实际的以形状改变空气分子的组合路径，从而设定出最有效率的组合路径并造成空气分子组合成更丰富的疏密波，进而获得更精准、更复杂且组合更稳定的「泛音」，事实上，发明人也已将本发明运用于长笛，并实际测试其与小提琴于合奏时的契合程度，业已获得良好的预期效果。