Akustyka dzwonów to bardzo złożony temat. Wbrew pozorom dzwon to skomplikowany instrument perkusyjny pobudzany do drgań za pomocą bijaka, czyli tzw. serca. Ruchy eliptyczne tych drgań wytwarzają fale dźwiękowe, które przecinają krzywiznę dzwonu na wielu poziomach, generując tym samym charakterystyczny wielotonowy pogłos.
Profesjonalne ludwisarnie w Polsce i na świecie prezentują swoje dzwony według kilku najważniejszych parametrów: wagi, średnicy, profilu (kształtu żebra dzwonu, szablonu) i właśnie tonu. Każdy z nich determinuje jego brzmienie, przy czym zależność między tonem a wielkością dzwonu jest odwrotnie proporcjonalna – im wyższa waga tym niższy ton, głębszy i dostojniejszy. Kluczową rolę odgrywa tu muzyczna skala chromatyczna zawierająca wszystkie dźwięki (12) w obrębie oktawy oddalone od siebie o pół tonu. W tej skali opisuje się brzmienie dzwonu, wyróżniając tzw. ton uderzeniowy i 5 tonów pobocznych (prymę, tercję, kwintę, oktawę dolną i oktawę górną). Co ciekawe, ton uderzeniowy nie jest dźwiękiem samym w sobie, a jedynie wrażeniem słuchowym odbieranym w momencie, gdy serce uderza o ścianę kielicha. To niemierzalny wielogłos. Przypisuje się mu jednak wartość odpowiadającą oktawie tonu podstawowego, czyli prymie.
Oktawa górna to dźwięk najkrótszy, ale najintensywniejszy mający największy wpływ na ton uderzeniowy i dlatego w kampanologii przyjęło się określanie tonu uderzeniowego właśnie w oparciu o jej parametry. Oktawa dolna to natomiast dźwięk, który słyszymy najdłużej – rezonans tworzący pogłos dzwonu.
Harmoniczność wy
mienionych tonów w równym stopniu zależy od materiału, z którego wykonano dzwon oraz od kształtu nadawanego mu przez odpowiednio wykreślony szablon.
Po wielu dekadach eksperymentów, do produkcji dzwonów wybrano brąz o proporcjach 78% cyny i 22% miedzi i jak pokazują badania przeprowadzane w Pracowni Ludwisarskiej Jana Felczyńskiego odejście od tych proporcji powoduje znaczne zniekształcenia akustyczne. Dopuszcza się tylko niewielkie odchylenia (ok. 0,5%) w proporcji cyny obniżające lub podwyższające częstotliwość poszczególnych tonów pobocznych.
W Pracowni Ludwisarskiej Jana Felczyńskiego w Przemyślu od dziesiątek lat wykreślano kształt dzwonu według profilu średniego. Skomplikowane koleje losu utrudniały jednak prace nad polepszeniem akustyki. Szablon rodziny Felczyńskich, choć poprawny, nie był jednak idealny i przede wszystkim inny dla różnych wielkości dzwonów. Stąd też Pracownia Ludwisarska Jana Felczyńskiego wraz z Firmą Rduch Czernica podjęła starania na rzecz stworzenia szablonu idealnego i tak w roku 2014 powstał szablon Królewski serii Royal Bells po raz pierwszy zastosowany w dzwonie św. Jan Paweł II dla Królewskiej Katedry na Wawelu (medal targów Sacroexpo 2014). Na jego bazie stworzono komputerowo szereg wzorów określających idealne właściwości akustyczne z uwzględnieniem odpowiednich korekt dla dzwonów większych i najmniejszych. Szereg testów i drobne zmiany w kształcie i grubości ścianki doprowadziły do opracowania zależności, dzięki którym wszystkie dzwony Pracowni zyskały odpowiedni akord molowy, minimalne (2/16 półtonu) odchylenia częstotliwości oraz lepszy rozdźwięk – brzmienie dłuższe nawet o 80%.
