Marimba instrument construction from kayu malam wood (Diospyros maingayi)

Hamdan, S., Abdul Wahid, H., Musoddiq, I., and Yohanes, N. (2018). “Marimba instrument construction from kayu malam wood (Diospyros maingayi)”, BioRes. 13(1), 43-52.

Abstrakti

tässä teoksessa tutkittiin mahdollisuutta käyttää paikallista puuta Kayu malamia (Diospyros maingayi) marimban, soittimen, rakentamiseen. Marimba rakennettiin mahdollisimman samanlaiseksi kuin kaupallinen ruusupuu marimba. Ääntä ja vakiintuneita taajuuksia verrattiin kaupalliseen ruusupuu-marimbaan. Havainnot osoittivat, että vaikka spektrin huippuarvo marimban prototyypistä vaihtelee sävelkorkeudesta toiseen, on hyödyllistä huomata, että prototyyppi marimba viritettiin pianostandardin mukaan. Kaupallisessa marimbassa on huiput vain spektrin alapäässä, kun taas prototyypissä marimbassa oli huiput spektrinsä ylempään päähän asti. Kayu malamista valmistettu marimba (D. maingayi) valmisti saman sävelkorkeuden kuin ruusupuusta valmistettu marimba.

Download PDF

koko artikkeli

Marimba Instrument Construction from Kayu Malam Wood (Diospyros maingayi)

Sinin Hamdan,a,* Hasnizam Abdul WAHID,a Iran Amri Musoddiq,B and Yohanes Nyawai a

tämä teos tutki mahdollisuutta käyttää paikallista puuta Kayu malam (Diospyros maingayi) marimban eli soittimen rakentamiseen. Marimba rakennettiin mahdollisimman samanlaiseksi kuin kaupallinen ruusupuu marimba. Ääntä ja vakiintuneita taajuuksia verrattiin kaupalliseen ruusupuu-marimbaan. Havainnot osoittivat, että vaikka spektrin huippuarvo marimban prototyypistä vaihtelee sävelkorkeudesta toiseen, on hyödyllistä huomata, että prototyyppi marimba viritettiin pianostandardin mukaan. Kaupallisessa marimbassa on huiput vain spektrin alapäässä, kun taas prototyypissä marimbassa oli huiput spektrinsä ylempään päähän asti. Kayu malamista (D. maingayi) valmistettu marimba tuotti saman sävelkorkeuden kuin ruusupuusta valmistettu marimba.

avainsanat: Kayu malam (Diospyros maingayi); Marimba; Frequency and pitch

Contact information: a: Institute of Design & Innovation, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malesia; B: Faculty of Applied and Creative Arts, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malesia; * vastaava tekijä: [email protected]

johdanto

marimba on puinen soitin, jossa on useita eripituisia tangoja, jotka vastaavat eri sävelkorkeutta eri taajuudella. Soitin on kaupallisesti valmistettu ruusupuusta, koska puu on tiheää lehtipuuta, vaikka se on erittäin kallista ja vaikeaa leikata (Suits 2001). Rosewood n kaikuva ominaisuuksia (eli alhainen vaimennus tekijä) aiheuttaa sen soi paljon kauemmin, kun iski. Ison laudan puhdas, solmuton osa on valittava, koska kaikki tangot on tehtävä samasta laudasta, jotta sävylaatu ja ulkonäkö olisivat yhtenäiset (Flynt 2009). Kayu malam, jonka tiheys on 605 kg / m3, valitaan perustuen sen fysikaalisiin ja mekaanisiin näkökohtiin, kuten lahonkestävyyteen (puu kestää hajoamista eikä siihen liity esikäsittelyä), ulottuvuuteen, käsittelyn helppouteen ja ulkonäköön, joka koostuu tekstuurista, raekuviosta ja väristä. Äänen absorptiokertoimet 125 Hz: n, 250 Hz: n, 500 Hz: N, 1000 Hz: n, 2000 Hz: n ja 4000 Hz: n oktaavitaajuuksilla ovat 0.06, 0.17, 0.41, 0.72, 0.87, ja 0,92, vastaavasti (Mohammad et al. 2010). Kayu malam on verrattain runsaudessaan edullinen ja sitä on suhteellisen helppo muotoilla yksinkertaisilla työkaluilla. Kayu malamin fyysisten ja mekaanisten ominaisuuksien ainutlaatuinen ja toivottava spektri tekee siitä valinnan soittimille, jotka vastaavat ihmisen valmistamia materiaaleja, kuten muovia tai metallia. Kayu malam tunnetaan tieteellisesti nimellä Diospyros maingayi Ebenaceae-heimosta, jota tavataan Borneolla, Malesian niemimaalla ja Sumatralla. Puu on nimetty brittiläisen kasvitieteilijän A. C. Maingayn mukaan.

sävelasteikkoja rakennettaessa asteikko rakentuu suunnitelmalle, jossa on mahdollisimman monta sävelparia, mikä on miellyttävää kuulla yhdessä soidessa. Standardinäppäimistö koostuu valkoisesta, seitsemän sävelen diatonisesta asteikosta C-D-E-F-G-A-B-(C), joka toistuu seitsemän oktaavin verran, johon 5 mustan sävelen pentatoninen asteikko, C#-D#-F#-G#-A#-(C#), on subvertteroitu. Solfegen tekniikkaan kuuluu asteikon sävelten asettaminen tietylle tavulle. Seitsemän tavua, joita yleisesti käytetään tässä käytännössä, ovat do, re, mi, fa, sol, la ja ti. Asteikko määritellään parhaiten säveljonona. Asteikko muuttaa sävelkorkeuden kuvaajan spatiaaliseksi paikaksi. Jokainen sävel vastaa kuuluvaa oktaaviavaruuden jakoa (Olson 1967). Nuotit on erotettu toisistaan intervallein, joista toiset ovat suurempia kuin toiset. Korva havaitsee tietyt intervallit sääntelevinä konsonansseina, mutta nämä ovat yleensä suurempia intervalleja: oktaavi, viides ja neljäs, pienempien intervallien ollessa monitulkintaisia. Koska puolisävel -, sävel-ja kolmosvälejä on vähemmän helppo määrittää korvalla, herää kysymys, pitäisikö sävelkorkeuksia pitää tarkkoina taajuuspaikkoina. Arkisessa musiikinteossa kirjallisen sävelen ei katsota vastaavan sävelkorkeuden spektrin kiinteää pistettä, vaan hyväksyttävää sävelkorkeuden vaihtelua.

esimerkiksi keski-C: n määritelmä on se, minkä korva hyväksyy pienemmäksi kuin C terävä ja korkeammaksi kuin B luonnollinen ja niin edelleen. Voi olla mahdollista, että moodit ja asteikot ovat yksinkertaisesti oktaavin jakoja mukavuudesta, joka määräytyy arvailujen ja musiikillisen funktion sekoituksen perusteella. Oktaavi jaetaan pentatonisella asteikolla viiteen tai diatonisella asteikolla tai moodilla seitsemään. Pientä korjausta sovelletaan virittämällä yksittäisiä nuotteja, soittamalla ja kuuntelemalla, kunnes tuloksena oleva eteneminen sävelet on miellyttävä kuulla, ja ilmaisee hyvin määritelty luonne. Puhtaan äänen taajuus määritti sävelkorkeuden. Terävä F on hieman korkeampi kuin F, kun taas tasainen E on hieman pienempi kuin E.

puun jäykkyys on sävelkorkeuden määräävä tekijä. Vaikka puulla on sarja yläsäveliä, nämä yläsävelet eivät ole harmonisia. Kentillä tuotettu näistä sävyjä eivät ole olennainen Useita niiden perustavanlaatuinen piki. Tämä epäyhtenäisyys puu tuottaa erottuva sävy. Yhtenäisessä poikkileikkaukseltaan keskimmäisessä C-tangossa, jossa ei ole alittavuutta, yläsävelen sävelkorkeus vastaa suunnilleen F terävää (Flynt 2009). Poikkileikkaukseltaan yhtenäinen tanko värähtelee taajuudella, joka on suoraan verrannollinen sen paksuuteen, mutta kääntäen sen pituuden neliöön. Siksi baari, jossa on puolet sen alkuperäisestä paksuudesta, tuottaa puolet alkuperäisestä pituudesta, kun taas baari, jossa on puolet alkuperäisestä pituudesta, tuottaa nelinkertaistaa alkuperäisen sävelkorkeuden.

sävelkorkeuden terävöittämiseksi tai litistämiseksi tanko voidaan virittää hiomalla sen päästä tai sen paksuudesta. Poistamalla pituudestaan noin 3% sävelkorkeutta voidaan korottaa yhdellä puolisävelaskelilla. Yhtenäisen tangon ensimmäinen yläsävel syntyy luonnollisesti noin 18 puolisävelaskelta (eli noin 1,5 oktaavia) perustavan sävelkorkeuden yläpuolella. Tämä tietty intervalli sattuu olemaan jonkin verran dissonantti, kun sitä soitetaan soinnuissa muiden soittimien kanssa, mutta se antaa marimballe sen tunnusomaisen äänityypin ja on yleensä tyydyttävä. Tämän työn tavoitteena on tuottaa prototyyppi Marimba kayu malam mahdollisimman samanlainen kaupallinen ruusupuu marimba.

kokeellinen

tätä instrumenttia rakennettaessa Flyntin (2009) käsittelemää tekniikkaa muokattiin oppaaksi. Tekniikka pysyy samana, vaikka marimban rakentamisessa käytettiin eri materiaalia. Marimba – soittimen rakentamiseen käytettiin paikallista puuta D. maingayi tai paikallisesti tunnettu kayu malam. Akustisia ominaisuuksia, kuten specific dynamic Youngin modulus (Ed/γ), sisäinen kitka (Q-1) ja akustinen konversiotehokkuus (ACE) tutkittiin vapaalla taivutustärinällä. Puun pintapuuosat leikattiin 120 cm: n pituisiksi ja 4 cm: n paksuisiksi. Sen jälkeen ne vakioitiin ilmakuivaksi huoneessa, jonka suhteellinen kosteus oli 60% ja ympäristön lämpötila 25 C 3 kuukautta ennen testausta. Selkeät, viattomat lankut työstettiin 340 mm (L) x 20 mm (T) x 10 mm (R) vapaasti värähtelevää testiä varten.

kokeellinen asennus vapaaseen taivutustestiin on esitetty kuvassa. 1. Näytettä pidettiin ensimmäisen värähtelytavan mukaisella langalla. Näytekappaleen toiseen päähän kiinnitetty rautalevy asetetaan sähkömagneettista ohjainta kohti, ja keskelle näytekappaleen alapuolelle asetettiin mikrofoni. Taajuutta vaihdeltiin 1 Hz: stä 1000 Hz: iin resonoivan tai luonnollisen taajuuden saavuttamiseksi. Dynamic Youngin Modulus (Ed) laskettiin resonanssitaajuudesta Eq: n avulla. 1,

??=4?2?2?4A / I(?ei)4 (1)

missä ?=??3/12, d on säteen syvyys, B on säteen leveys, l on säteen pituus, f on näytteen luonnollinen taajuus, n on värähtelytapa, ρ on tiheys, A on poikkipinta-ala ja m1 = 4,73.

Kuva. 1. Kaavamainen kaavio vapaa flexural järjestelmä

Q-1, laskettiin resonanssi, ala-ja ylätaajuudet (taajuuskorjain. 2). Ylempi taajuus f2 ja alempi taajuus f1 saatiin vähentämällä Amplitudi 0,5 (6,02 dB) alle resonanssitaajuuden F0 amplitudin,

Q-1 = tan (δ) (2)

jossa δ = πΔf/f0√3 & Δf = f2 – f1

ACE arvioitiin Eq: n avulla. 3,

???=√??/?- ytan ? (3)

jossa ominaispaino (γ) ilman kuivassa määritettiin Eq: n avulla. 4,

ominaispaino (γ) = m/mw (4)

, jossa m on näytteen uunikuiva massa (näytteen massa ilman kuivassa tilassa) ja mw siirtymään joutuneen veden massa.

vertaileva tutkimus tehtiin sarjalla kaupallista ja helposti saatavilla olevaa marimbaa, joka oli valmistettu ruusupuusta (Kawai, Japani). Puu leikattiin kaupallisen marimban tarkkojen spesifikaatioiden mukaan sen pituuden (24,5-37,5 cm), leveyden (4,5 cm) ja paksuuden (2,25 cm) suhteen. Eri pituudet ja paksuudet tuottavat erilaisia kenttiä; kun pituus lyhenee, se tuottaa korkeamman sävelkorkeuden ja päinvastoin.

kun puu oli hakattu tangoiksi, soittimen rakentamisen seuraava vaihe oli virittää se tavallisen nuottikirjoituksen mukaisesti. Alkuperäinen prosessi edellytti crafter rasp tangot koko prosessin; kromaattinen viritin CA-30 (Korg, Japani) käytettiin viittaus piki standard viritys, kunnes haluttu taajuus oli saavutettu. Raspaus keskittyi tangon alapintaan, jolloin syntyi kaaren muoto (kuva. 2). On huomattava, että rasping prosessi alapuolella baarissa tehtiin vain kokeellisesti. On myös huomattava, että kosteuspitoisuus on myös huomattava vaikutus puun baareja. Tunnettu ratkaisu tähän on soveltaa lakka tai lakka, kun viritys sen haluttu taajuus on saavutettu. Marimba suunniteltiin kahdella oktaavilla diatonisella koskettimella. Taajuusspektrin mittaamista tehtiin ajoittain, kunnes saatiin haluttu taajuusarvo. Marimba koostuu kahdesta seitsemän sävelen diatonisesta koskettimesta ja kahdesta pentatonisesta koskettimesta. “C” – avain on läsnä kahden avaimen lopussa. Pentatoniset avaimet nostettiin diatonisten koskettimien yläpuolelle.

sävelkorkeuden perus – ja yläsävelkorotus poistamalla tangon päistä materiaalia (Flynt 2009). Fundamental litistyy, kun materiaali poistetaan keskustasta (Kuva. 2). Overtone litistää vain, kun materiaali poistetaan lähellä solmuja vain (noin 25% sisäänpäin kummastakin päästä). Perus-ja yläsävel viritetään erikseen. Tämä on tärkeää, kun viritys poistaa materiaalia oikeilta alueilta halutun tuloksen saavuttamiseksi.

Kuva. 2. Tyypillisen marimba-tangon poikkileikkaus (Flynt 2009)

perusvärähtelytilassa on kaksi pistettä, joita kutsutaan solmuiksi tangon pituudelta, joissa ei ole liikettä (tankoa on näissä pisteissä fyysisesti tuettava). Tangot tuettiin narulla, joka kulkee soittimen pituudelta. Jokainen tanko porattiin vaakasuoraan sen kahteen solmuun, jotta tukinaru mahtuisi. Solmuun porattiin reikä, jotta musiikillinen sävy ei vaimenisi tai häipyisi nopeasti. Reikä porattiin ennen lopullista leikkaus piki. Lopullisen sävelkorkeuden virityksen aikana käytettiin elektronista viritintä, jolla viritettiin pianon sävelkorkeutta. Fundamental innostuu iskemällä varovasti tankoa sen keskelle. Taulukossa 1 on marimban prototyypin tangon pituus. Tämän prototyypin oktaavi on vain C2 ja C3 (päättyy C4: ään). Huomaa, että luku edustaa marimban prototyypin oktaavia. Kaupallisessa marimbassa on neljä oktaavia (C1, C2, C3, C4 ja C5), jotka päättyvät C5: een.

Pico Scope-tietokoneohjelmistoa (Pico Technology, 3000 series, Eaton Socon, UK) käytettiin tarkastelemaan ja analysoimaan aikasignaaleja Pico Scope oskilloskoopeista (Pico Technology, 3000 series, Eaton Socon, UK)) ja dataloggereita reaaliaikaisen signaalin hankintaa varten. Pico Scope-ohjelmisto mahdollistaa analysoinnin käyttäen nopeaa Fourier-muunnosta (FFT), spektrianalysaattoria, jännitepohjaisia laukaisimia ja kykyä tallentaa/ladata aaltomuotoja levylle. Kuvassa 3 on koekuvauksen kaavakuva. Marimba sijoitettiin paikkaan, jossa ääni voitiin vangita mahdollisimman vähin häiriöin. Vahvistin (Behringer Powerplay Pro XL, Behringer, Kiina) varmisti, että kaapattu ääni oli niin kova, että signaalimuunnin havaitsi sen. Kuvassa 4 näkyy rasping, testaus, ja valmis prototyyppi marimba.

Kuva. 3. Kaavio kokeellisesta asennuksesta

Kuva. 4. Raspaus, testausprosessi ja valmis prototyyppi Marimba

Taulukko 1. Bar Pituus prototyyppi Marimba

koska sekä prototyyppi marimba että kaupallinen marimba on eri taajuudet määrätty niiden piki, standardi piano on valittu vertailuun.

tulokset ja keskustelu

puun akustiset ominaisuudet voidaan ilmaista kolmella pääominaisuudella: ominaisdynaaminen Youngin modulus (Ed/), sisäinen kitka (Q-1) ja akustinen muuntotehokkuus (ACE). Ensimmäisenä värähtelymuotona pidettiin akustisten ominaisuuksien arviointia vapaalla taivutustekniikalla (Ono and Norimoto 1984; Yano et al. 1993). Ed / ja Q-1 tai tan liittyvät äänen nopeus ja äänen absorptio tai vaimennus puu, vastaavasti. Ässä liittyy soittimesta säteilevän akustisen energian ja jousen antaman energian suhteeseen (Akitsu et al. 1993). Tässä tutkimuksessa kayu malam Woodin specific dynamic Youngin modulus (Ed/), internal kitka (Q-1) ja acoustic converting efficiency (ACE) olivat 18 GPa, 0,0045 ja 5×107. Tämä tulos on yhdenmukainen aiemman löydön Syzygium, Dialium, Gymnostoma, ja Sindora puu (Hamdan et al. 2016).

marimban prototyypin nuottiasento (C2, C2#, C3, C3#, C4) määritettiin kaupallisen marimban nuottiasennon perusteella. Molempien marimbojen erilaisen sävelkorkeuden vuoksi vertailukohteeksi valittiin tavallisen pianon sävelkorkeus.

tämä selittää, miksi taulukossa 2 sekä prototyypin että kaupallisen marimban C2 on samalla taajuudella kuin pianon C4. Taulukossa 2 on yhteenveto marimban prototyypin, kaupallisen marimban ja standardipianon taajuuksista.

kaupallisen ja prototyypin marimban välistä spektriä verrattiin. Vaikka spektrin huippuarvo vaihteli sävelkorkeudesta toiseen, oli hyödyllistä huomata, että marimban prototyyppi oli viritetty pianostandardin mukaan. Kaupallisen marimban ja prototyypin marimban tilataajuuden ero antaa vaikutelman, että jokainen soitinvalmistaja määrittelee oman oikean sävelkorkeutensa. Rakenne ja kokeilu vahvistivat muuttujat, jotka määrittävät, miltä marimba-Baari kuulostaa. Marimba-tangot ovat impulsiivisesti viritettyjä soittimia.

Taulukko 2. Huomautus ja taajuus suhde prototyyppi Marimba, Kaupallinen Marimba, ja standardi Piano (Huom: keskellä C = C4)

Kuva. 5. Keskelle isketyn E3-tangon äänispektri

tangon värähtelyn aiheuttava energia siirtyy siihen hyvin lyhyessä ajassa verrattuna tangon värähtelyn vaimennusaikaan. Mukaan Wegst (2006), tämä vaikutus johtuu taajuudet innoissaan törmäyksessä. Tämä selittää erot kaupallisen marimban ja prototyypin marimban välillä. Kaupallisessa marimbassa on piikkejä vain spektrin alapäässä, kun taas prototyypissä piikkejä on spektrinsä ylempään päähän asti. Keskelle isketyn E3-tangon äänispektri on esitetty kuvassa. 5. Taulukossa 3 esitetään keskelle isketyn E3-tangon äänispektrin huipputaajuus sekä tiedot Rossingin E3 marimba-tangosta (2000).

Taulukko 3. E3-tangon äänispektrin huipputaajuus keskellä

päätelmät

1. musiikkisoitin on tarkkuusväline, jossa ääni tuotetaan tärinän avulla. Vaikka kiinteä materiaali (kuten puu) näyttää jäykältä, se osoittaa elastista käyttäytymistä minuutin tasolla, jossa se voi värähdellä. Jokaisella äänellä on oma taajuutensa, minkä vuoksi eri materiaalit tekevät erilaisia ääniä.
2. vaikka äänitekniikassa olisikin olemassa ohjeita tietyn sävelkorkeuden tuottamiseen tarvittavasta taajuusarvosta, on silti korvasta kiinni, onko ääni oikea vai ei. Marimba valmistettu kayu malam (D. maingayi) voi tuottaa saman sävelkorkeuden kuin Marimba valmistettu ruusupuu. Siksi D. maingayi oli varteenotettava materiaali soittimen rakentamiseen.
3. tästä tutkimuksesta saatujen kokemusten perusteella valmistusvaiheessa on noudatettava erityistä varovaisuutta. Tämän marimban kaupallinen arvo on mahdollinen. Lähteen saaminen halvemmasta vaihtoehdosta auttaisi paljolti kustannusten alentamisessa. Siksi, koska D. maingayi on paikallinen puu, jota kasvatetaan Malesian ja Sumatran alueella, sitä voidaan kutsua ainutlaatuiseksi ja siitä tulee myyntivaltti, jos marimban tuotanto kaupallisella tasolla aloitetaan tällä alueella.
4. ääntä voidaan muokata taajuutta muuttamalla, ja D. maingayi on paikallinen puu, jota voidaan käyttää soittimien (marimba) valmistukseen.

kiitokset

kirjoittajat haluavat tunnustaa Malesian Sarawakin yliopiston ja Korkeakouluministeriön (Mohe) rahoitustuen Perustutkimusapurahajärjestelmässä FRGS02(01)/1085/2013(31), Malesia.

viitattu

Akitsu, H., Norimoto,M., Morooka, T., and Rowell, R. W. (1993). “Effect of kosteus on vibrational properties of chemically modified wood”, Wood Fiber Sci. 25(3), 250-260.

Flynt, W. E. (2009). Rakentaminen ja viritys tärisevä baareja, Mechanical Music Digest, Santee, CA, USA.

Hamdan, S., Jusoh, I., Rahman, M. R., and de Juan, M. Q. (2016). “Syzygium sp: n akustiset ominaisuudet

., Dialium sp., Gymnostoma sp., ja Sindora sp. puu ” Bioresurssit 11 (3), 5941-5948. DOI: 10.15376 / biores.11.3.5941-5948.

Mohammad, J. I., Johari, N., and Fouladi, M. H. (2010). “Numical investigation on the sound absorption coefficients of Malaysian wood”, Proceedings of 20th International Congress on Acoustics, Sydney, Australia.

Olson, H. F. (1967). Musiikki, fysiikka ja tekniikka, 2., Courier Corporation, Dover, DE, Yhdysvallat.

Ono, T., and Norimoto, M. (1984). “On physical criteria for the selection of wood for soundboards of musical instruments,” Rheologica Acta 23 (6), 652-656.

Rossing, T. D. (2000). Science of Percussion Instruments, World Scientific Publishing Company, Inc., Singapore, s. 64 & ndash; 67.

Suits, B. H. (2001). Ksylofonin ja marimba-patukoiden perusfysiikka, Am. J. Phys. 69(7), 743-750. DOI: 10.1119/1.1359520

wegst, U. G. (2006). “Puuta ääneksi”, Am. J. Bot. 93(10), 1439-1447. DOI: 10.3732/ajb.93.10.1439

Yano, H., Norimoto, M. ja Rowell, R. M. (1993). “Stabilization of acoustical properties of wooden musical instruments by acetylation,” Wood and Fiber Sci. 25(4), 395-403.

artikkeli toimitettu: 15. elokuuta 2017; vertaisarviointi valmistunut: 22.lokakuuta 2017; tarkistettu versio vastaanotettu: 29. lokakuuta 2017; hyväksytty: 30. lokakuuta 2017; julkaistu: 2. marraskuuta 2017.