Vapaalehdykkä keksintönä

Määritelmä ja luokitus

Vapaalehdykkä on moniin soittimiin liitettävä, äänenmuodostukseen liittyvä, elastinen palkkivärähtelijä. Vapaalehdykkäkieli on kiinni toisesta päästään värähtelyvälinsä rungossa. Kieli voi olla kiinnitettynä värähtelyvälin runkoon niitin tai ruuvien avulla tai se on tehty samasta aihiosta kuin runko. Tämän vuoksi vapaalehdykkä voi olla rakenteeltaan heteroglottinen tai idioglottinen. Yleiskielessä vapaalehdykkäkielistä puhutaan vain termeillä kielet tai äänet. Sanan vapaalehdykkäkieli synonyymi on läpilyövä kieli, jota käytetään urkuterminologiassa.

Vapaalehdykkä kuuluu moneen soitinluokkaan, joskin luokat ovat toistensa sisällä. Pääluokka, johon vapaalehdykkä kuuluu, on puhallussoittimet eli aerofonit. Luokitukseen kuuluvat kaikki soittimet, joiden äänenmuodostuksessa ilma toimii ensisijaisesti värähtelijänä. Aerofonit jaetaan puolestaan kahteen pääryhmään: vapaa-aerofonit sekä varsinaiset puhallussoittimet. Vapaalehdykkä kuuluu vapaa-aerofonien yhteen alaluokkaan, katkoaerofoneihin. Kun kielityyppi liitetään eri soittimiin, ryhmittely tarkentuu soitinkohtaisesti. Esimerkiksi harmonikka kuuluu vapaalehdykkäsoittimien lisäksi näppäin- tai kosketinsoittimiin ja huuliharppu vastaavasti puhallinsoittimiin.

Toiminta

Vapaalehdykkäkieli tarvitsee ilmavirtaa äänen synnyttämiseksi. Yleensä mekaanisesti palkeella luotu ilmavirta ohjataan soittimissa kieleen, joka alkaa värähdellä saamansa energian myötä. Värähdellessään kieli avaa ja sulkee värähtelyvälinsä ja syntynyt syklinen ilmapatsas havaitaan tiettynä äänenkorkeutena. Itse kieli ei siis soi, vaan kieli muuttaa ilmavirran kuultavaksi ääneksi. Palkeiden sijaan ilmavirta voidaan tuottaa myös puhaltamalla tai imemällä.

Kielen toiminta on nelivaiheinen. Kielen aloittaessa värähtelyn ilmavirta vie kielen energianollatasosta toiseen ääripäähän, jonka jälkeen kielen jousivoima alkaa palauttaa kieltä ilmavirtaa vasten lähtötilaansa. Kielessä oleva voima heilauttaa kielen kuitenkin nollatason negatiiviselle puolelle, jonka jälkeen se palautuu lähtötilaansa. Ilmavirran avulla kieli liikkuu kuten kaappikellon heiluri lepotilansa positiivisella ja negatiivisella puolella. Toisin sanoen kieli toimii kineettisen ja potentiaalienergian vaihteluilla, joilla on ulkoinen energianlähde. Ennen kuin kieli alkaa värähdellä tarvitaan kuitenkin riittävä määrä ilmanpainetta ja ilmavirtaa. Kieli soi niin kauan, kun se saa riittävästi ilmaa sopivalla painealueella.

Yhden kielen antama äänenkorkeus, eli värähtelyn määrä tiettyä aikayksikköä kohden, määräytyy pääsääntöisesti kielen mittasuhteista (pituus, paksuus ja painojakauma). Virityksen perustaso on keski-a (eli a1), joka on yleensä viritetty 440 tai 442 hertsiin. Tällöin kyseinen a-kieli värähtelee 440 tai 442 kertaa sekunnissa. Oktaavia matalampi a-ääni puolestaan värähtelee 220 kertaa sekunnissa ja oktaavia korkeampi a-ääni 880 kertaa sekunnissa, mikäli perusääni on viritetty 440 Hertsiin. Kielien koot vaihtelevat äänenkorkeuden mukaan ja yleistäen voidaan sanoa sanoa, että mitä isompi kieli on, sitä hitaammin se värähtelee ja sen matalampi muodostuva ääni on.

Kielen materiaalilla on myös merkitystä kielen kokoon. Jos esimerkiksi kolme eri materiaaleista (esim. teräs, alpakka ja messinki) tehtyä kieltä on viritetty samalle äänenkorkeudelle, on kunkin kielen koko hieman eri. Kielen leveys ei vaikuta niinkään syntyneeseen äänenkorkeuteen, mutta leveydellä vaikutetaan kielen herkkyyskäyttäytymiseen ja jossain määrin myös äänen väriin.

Äänen väriin vaikuttavat kaikki kieltä ympäröivät materiaalit ja niiden etäisyydet äänilähteeseen nähden. Niin ikään rakenteelliset muodot (kielilaatta, kielipenkit, kaikuympäristö), kielen materiaali (bambu, teräs, messinki, alpakka), kielen muoto (suorakaide, teräväkärkinen kolmio, taivutukset, sivuttais- ja päätysuuntainen profilointi) vaikuttavat lopulliseen ääneen. Soittimen omaa värähtelyä ja akustista tilaa, jossa soitinta käytetään, ei sovi unohtaa äänen värin muokkaajana. Sointiin vaikuttaa myös kielen joustavuus. Metallinen kieli väsyy käytössä, joten aikaa myöden kieli tulee alkuperäistä löysemmäksi muuttaen samalla soitto-ominaisuuksia. Väsyneen kielen perusongelma on, ettei se pysy pitkään vireessä. Materiaalina kielellä voi olla puu, bambu ja erilaiset metalliseokset, joista yleisimmät ovat jousiteräs sekä messinki.

Vapaalehdykkäkielien äänen väri on useimmiten sangen terävä, mutta se voi olla myös hyvin pehmeä. Kielityyppi muodostaa hyvin rikkaan osasävelistön, mikä mahdollistaa kielityypin käytön yksittäisenä äänilähteenä ilman kaikutorvea tai muuta äänen vahvistajaa. Usein kuulee sanottavan, että kieli pystyy soimaan itsestään, kun uruille tyypillisiä pillistöjä ei tarvita. 1980-luvulla haitarista on mitattu yksittäiselle äänelle 18 merkittävää osasäveltä. Vastaavasti merkittäviä osaääneksiä on mitattu käyrätorvelle neljä. Yläsävelet antavat äänille ominaisen sointivärin, jota voidaan muokata haitareissa esimerkiksi maskin rakenteella ja cassotto-kuilulla. Mitä enemmän muodostuu osaääneksiä, sitä kirkkaampi ja voimakkaampi ääni on. Yhtenä tärkeimmistä äänen kirkkauteen vaikuttavista seikoista on kielilaatan kieliaukon sopivuus kielelle sekä kieliaukon sisäpintojen hionnan tasaisuus. Myös kielipenkin kiinnitystapa runkoon vaikuttaa sointiin.

Yleistä

Vapaalehdykän hetero- ja idioglottinen malli.

Vapaalehdykän hetero- ja idioglottinen malli.

Yleisin tapa valmistaa vapaalehdykkä on kiinnittää erikseen valmistettu kieli niitillä kielilaattaan. Tätä moniosaista kielikokonaisuutta kutsutaan heteroglottiseksi malliksi. Ruuvikiinnitystä käytetään pääsääntöisesti erittäin isoissa kielissä. Myös englantilaisissa concertinoissa kielen kiinnitys tapahtuu ruuvein, mutta kiinnitys on harmonikan kielestä poikkeava. Uruissa käytetty kielen kiinnitystapa puolestaan eroaa kaikista muista käytössä olleista tavoista erittäin paljon, sillä kieli on osa suurta pilliä. Uruissa kieli sijoittuu pillinjalan sisässä olevaan suuhiseen ruuvilla tai niitillä ja kieli liikkuu hylsyn yhteydessä.

Vapaalehdykkäkieli voidaan tehdä myös yhdestä palasta. Tällöin kyse on idioglottisesta mallista. Tällöin kieli viilletään rungostaan, ja materiaalina on usein kupari tai muu pehmeä metalli. Myös bambua ja muita luonnonmateriaaleja voi käyttää. Selvä ero idioglottisissa ja heteroklottisissa malleissa on, että idioglottisessa mallissa lehdykkä on samassa tasossa runkonsa kanssa ja tällöin se reagoi kummastakin suunnasta tulevaan ilmavirtaan.

Idioglottinen malli on ohuempi kokonaisuudessaan kuin heteroglottinen malli, mutta se ei toimi kuin pienissä kielissä ja rakenteensa takia kielen toimiminen eri ilmanpainealueilla on ongelmallista. Heteroglottinen malli reagoi vain toisesta suunnasta tulevaan ilmavirtaan, minkä takia soittimissa on yleensä yksi kieli kielilaatan kummallakin puolella. Heteroglottinen malli on idioglottiseen malliin verrattuna stabiili, joka mahdollistaa äänenkorkeuden muuttumattomuuden suurissa paineenvaihteluissa. Idioglottisessa mallissa äänen korkeus saattaa muuttua suuresti eri ilmanpaineita käytettäessä.

Puupuhaltimien yksikkölehdyköihin verrattuna vapaalehdykät reagoivat suuriin ilmanpaineen vaihteluihin välittömästi äänenvoimakkuudessa. Mitä suurempi painevirta menee kielen ”läpi”, sitä kovempi ääni muodostuu. Äänenkorkeus ei painevaihteluista huolimatta muutu merkittävästi perussoiton ilmanpainealueella. Tämä mahdollistaa vapaalehdykän suuret ja äkilliset nyanssivaihtelut. Toisaalta hyvin korkeilla painealueilla vapaalehdykät saattavat menevät tukkoon, eli kieli lakkaa värähtelemästä. Suurille kielille ominaista on äänen madaltuminen kovassa paineessa.

Kuvan heteroglottinen malli reagoi ylhäältä alaspäin tulevaan ilmavirtaan. Keskikokoisten ja suurten kielten kohdalla on käytettävä venttiilejä. Idioglottisia vapaalehdykkäsoittimia on pääsääntöisesti Aasiassa, ja se on vanhin tunnettu vapaalehdykkämuoto. Kuvissa ei ole huomioitu kielien profilointia eikä intonointia.

Nykymuotoisen profiloidun heteroglottisen ja idioglottisen kielen kehityskaareen mahtuu erilaisia kielikokeiluja. Esimerkiksi Kratzensteinin puhekoneessa todennäköisesti käytetty läpilyövä regal-kieli sekä profiloimattomat heteroglottiset kielet ovat vain yksi pieni osa kielityypin historiassa.

Vapaalehdykän yhdistäminen soittimiin

Vapaalehdykkä voidaan liittää useilla tavoilla soittimiin. Järjestelmässä, joissa yksi metallikieli on liitetty yhteen sormiaukottomaan resonanssipilliin, äänenkorkeus määräytyy pillin ja kielen yhteisvaikutuksesta. Esimerkki tällaisesta järjestelmästä on uruissa usein clarinetiksi nimetty äänikerta, jonka kussakin pillissä on yksi vapaalehdykkäkieli. Vapaalehdykkäkielisovelluksella olevia clarinet-rekisterejä on pääsääntöisesti Saksassa ja Sveitsissä myöhäisromantiikan aikaisissa soittimissa. Joissakin suu-uruissa on sormiaukottomia bordunapillejä, jotka soivat taukoamatta soiton aikana.

Vapaalehdykkä voidaan asettaa sormiaukolliseen putkeen. Tällaisessa järjestelmässä kieli alkaa värähdellä, kun kieleen kohdistuu puhallus- tai imupainetta sormiaukon ollessa peitettynä. Tämä johtuu siitä, että avoin ilma-aukko hajottaa putken sisällä olevan värähtely- ja painepylvään, joka tarvitaan kielen värähtelyn aikaansaamiseksi. Puhallettaessa ilmaa kulkee jatkuvasti kielien ohi putkiin vaikkei kieli värähtele. Sama ilmiö tapahtuu imupaineella. Kun ilma-aukko peitetään, kielen soimiseen tarvittava ilmapatsas (värähtelytaajuus) muodostuu ehjäksi, kieli alkaa värähdellä ja ääni syntyy. Suu-uruissa (sheng, sho) on useita tällaisia pillejä. Kielien koko tällaisissa soittimissa on yleensä 1–1,5 cm ja kielien koko vaihtelee epäsäännöllisesti putken pituuteen verrattuna (mitä matalampi ääni, sitä isompi kieli -periaate ei päde). Putkissa on normaalisti yksi tai kaksi aukkoa, joiden kokoa muuttamalla äänenkorkeutta muutetaan.

Bawu-huilussa on vapaalehdykkäkieli.

Vapaalehdykän voi liittää myös pilliin, jossa on useita sormiaukkoja. Bawu-huilu on hyvä esimerkki tällaisesta järjestelmästä. Bawua soitetaan poikkihuilun tapaan, mutta siinä ei ole läppäkoneistoa vaan sormiaukot ovat soittimen rungossa nokkahuilun tavoin. Puhallettaessa koko kielen alue täytyy peittää huulilla, jotta kieli saa riittävän ilmanpaineen toimiakseen. Toisin kuin suu-urut, bawu toimii vain puhallusilmalla. Tämä johtuu kielen kärjen nostamisesta rungon tasasta hieman ulospäin. Tällöin yhdellä vapaalehdykällä ja sormiaukkojen erilaisilla peittämisyhdistelmillä saadaan useita eri korkuisia ääniä aikaan yhden oktaavin verran. Bawu-huilua tavataan Etelä-Kiinassa ja muualla Kaakkois-Aasiassa.

Vapaalehdykkä toimii myös ilman resonanssipilliä (idioglottinen munniharppu, harmonikka, huuliharppu). Tällaisissa tapauksissa vapaalehdykkä sekä synnyttää että levittää ääntä. Koko oktaavin muodostamiseen tarvitaan bawu-huiluun verrattuna huomattava koneisto: perinteisessä viisirivisessä harmonikassa yksiäänisellä äänikerralla c-äänestä c1-ääneen tarvitaan 26 kieltä. Pillittömyys on vapaalehdyköiden hyve, mutta toisaalta laajat koneistot tuovat usein soittimiin lisäpainoa. Resonanssipillittömät soittimet ovat eurooppalaista (Tanska, Venäjän suurruhtinaskunta) syntyperää.