Marimba eszköz építése kayu malam fa (Diospyros maingayi)

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

absztrakt

ez a munka egy helyi fa Kayu malam (Diospyros maingayi) használatának lehetőségét vizsgálta egy Marimba, egy hangszer felépítéséhez. A marimbát a lehető legközelebb építették a kereskedelmi célú rózsafa marimbához. A hangot és a megállapított frekvenciákat összehasonlították egy kereskedelmi rózsafa marimbával. Az eredmények azt mutatták, hogy bár a Marimba prototípus spektrumának csúcsértéke hangmagasságról hangmagasságra különbözik, hasznos megjegyezni, hogy a Marimba prototípust a zongora szabvány szerint hangolták. A kereskedelmi marimbának csak a spektrum alsó végén vannak csúcsai, míg a Marimba prototípus csúcsokat tartalmazott spektrumának felső végéig. A marimba készült Kayu malam (D. maingayi) ugyanazt a hangmagasságot produkálta, mint a rózsafából készült marimba.

PDF letöltése

teljes cikk

Marimba hangszer Építés Kayu Malam Wood (Diospyros maingayi)

Sinin Hamdan,a,* Hasnizam Abdul Wahid,A Irán Amri Musoddiq,b és Yohanes Nyawai a

ez a munka megvizsgálta a lehetőségét, hogy egy helyi fa Kayu malam Diospyros maingayi) építeni egy Marimba, egy hangszer. A marimbát a lehető legközelebb építették a kereskedelmi célú rózsafa marimbához. A hangot és a megállapított frekvenciákat összehasonlították egy kereskedelmi rózsafa marimbával. Az eredmények azt mutatták, hogy bár a Marimba prototípus spektrumának csúcsértéke hangmagasságról hangmagasságra különbözik, hasznos megjegyezni, hogy a Marimba prototípust a zongora szabvány szerint hangolták. A kereskedelmi marimbának csak a spektrum alsó végén vannak csúcsai, míg a Marimba prototípus csúcsokat tartalmazott spektrumának felső végéig. A marimba készült Kayu malam (D. maingayi) ugyanazt a hangmagasságot produkálta, mint a rózsafából készült marimba.

kulcsszavak: Kayu malam (Diospyros maingayi); Marimba; frekvencia és hangmagasság

Elérhetőség: a: Design Intézet & innováció, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malajzia; b: alkalmazott és kreatív művészeti kar, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malajzia; *megfelelő szerző: [email protected]

bevezetés

a marimba egy fából készült hangszer, amely számos különböző hosszúságú rúddal rendelkezik, amelyek megfelelnek egy másik hangmagasságnak, eltérő frekvenciaspektrummal. A műszer kereskedelmi forgalomban rózsafa, mert a fa sűrű keményfa, bár nagyon drága és nehéz vágni (Suits 2001). A rózsafa rezonáns tulajdonságai (azaz alacsony csillapítási tényező) miatt ütéskor sokkal hosszabb ideig csenget. Egy nagy tábla tiszta, csomómentes részét kell kiválasztani, mert az összes rudat ugyanabból a táblából kell készíteni, hogy a hangminőség és a megjelenés egységes legyen (Flynt 2009). A 605 kg/m3 sűrűségű kayu malam fizikai és mechanikai szempontjai alapján kerül kiválasztásra, mint például a bomlásállóság (a fa ellenáll a bomlásnak, és nincs előkezelés), méretstabilitás, könnyű feldolgozás és megjelenés, amely textúrából, szemcsemintából és színből áll. A 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz és 4000 Hz oktáv frekvenciák hangelnyelési együtthatói a következők 0.06, 0.17, 0.41, 0.72, 0.87, illetve 0,92 (Mohammad et al. 2010). A Kayu malam előnyös az összehasonlító bőségében, és viszonylag könnyen formázható egyszerű eszközökkel. A kayu malam egyedülálló és kívánatos fizikai és mechanikai tulajdonságainak köszönhetően olyan hangszerek közül választhat, amelyek megfelelnek az olyan mesterséges anyagoknak, mint a műanyag vagy a fém. A kayu malam tudományosan Diospyros maingayi néven ismert az Ebenaceae családból, amely Borneóban, Malajzia félszigetén és Szumátrán található. A fa A. C. Maingay Brit botanikusról kapta a nevét.

a zenei skálák felépítésénél a skála arra a tervre épül, hogy a lehető legtöbb hangpár legyen, ami kellemes hallani, ha együtt szólnak. A szokásos billentyűzet egy fehér, hét hangú diatonikus skálából áll, C-D-E-F-G-A-B-(C), hét oktávon megismételve, amelybe 5 fekete hangú pentaton skála, C#-D#-F#-G#-A#-(C#) felforgatásra kerül. A szolfézs technikája magában foglalja a skála jegyzeteinek hozzárendelését egy adott szótaghoz. A hét szótag, amelyet gyakran használnak erre a gyakorlatra, a do, re, mi, fa, sol, la És ti. A skálát legjobban jegyzetek sorozataként lehet meghatározni. A skála a hangmagasság helyét egy grafikon térbeli helyére fordítja. Minden hang megfelel az oktáv tér hallható felosztásának (Olson 1967). A jegyzeteket intervallumok választják el egymástól, némelyik nagyobb, mint mások. A fül bizonyos intervallumokat szabályozó mássalhangzóként érzékel, de ezek általában a nagyobb intervallumok: oktáv, ötödik és negyedik, a kisebb intervallumok kétértelműek. Mivel a félhang, a hang és a harmadok kisebb intervallumait kevésbé könnyű számszerűsíteni fülenként, felmerül a kérdés, hogy a hangmagasságokat pontos frekvenciahelyeknek kell-e tekinteni. A mindennapi zenélés során az írásbeli jegyzetet úgy tekintik, hogy nem felel meg a hangmagasság-spektrum rögzített pontjának, hanem az elfogadható hangmagasság-variáció régiójának.

a közép-C definíciója például az, amit a fül alacsonyabb, mint a c éles, és magasabb, mint a B természetes, és így tovább. Lehetséges, hogy a módok és a skálák egyszerűen a kényelem oktávos felosztása, amelyet a találgatás és a zenei funkció keveréke határoz meg. Az oktáv ötre oszlik a Pentaton skála, vagy hét a diatonikus skála vagy mód. Egy kis korrekciót alkalmaznak az egyes hangok hangolásával, lejátszással és hallgatással, amíg a hangmagasságok előrehaladása kellemes hallani, és jól meghatározott karaktert fejez ki. A tiszta hang frekvenciája határozta meg a hangmagasságot. Egy F éles valamivel magasabb, mint egy F mivel egy E lapos valamivel alacsonyabb, mint egy E.

a merevség a fa olyan tényező, amely meghatározza a pályán. Bár a fa számos felhangot tartalmaz, ezek a felhangok nem harmonikusok. Az ezekből a felhangokból előállított hangmagasságok nem képezik alapvető hangmagasságuk szerves többszörösét. Ez a fa nem harmonikussága jellegzetes hangot ad. Egy egyenletes keresztmetszetű középső C sáv esetében, alulvágás nélkül, a felhang hangmagassága megközelítőleg megfelel F sharp (Flynt 2009). Az egyenletes keresztmetszetű rúd frekvenciája közvetlenül arányos a vastagságával, de fordítottan a hossza négyzetével. Ezért az eredeti vastagságának felével rendelkező rúd az eredeti hangmagasság felét eredményezi, míg az eredeti hosszának felével rendelkező rúd négyszeresére növeli az eredeti hangmagasságot.

a hangmagasság élesítéséhez vagy simításához egy rudat a végén vagy vastagságában őrléssel lehet hangolni. A hossza körülbelül 3% – ának eltávolításával a hangmagasság egy félhanggal megemelhető. Az egységes sáv első felhangja természetesen körülbelül 18 félhangon (vagy körülbelül 1,5 oktáv) fordul elő az alapvető hangmagasság felett. Ez a bizonyos intervallum kissé disszonáns, ha más hangszerekkel akkordokban játsszák, de ez adja a marimbának a jellegzetes hangtípusát, és általában kielégítő. Ennek a munkának az a célja, hogy a kayu malam Marimba prototípusát a lehető legjobban hasonlítsa a kereskedelmi rózsafa marimbához.

kísérleti

ennek az eszköznek a megalkotásakor a Flynt (2009) által tárgyalt technikát útmutatóként adaptálták. A technika ugyanaz marad, annak ellenére, hogy a marimba építéséhez más anyagot használtak. Helyi fa D. maingayi vagy helyileg kayu malam néven ismert, a marimba hangszer. Az akusztikai tulajdonságokat, mint például a specifikus dinamikus Young-modulust (Ed/6), a belső súrlódást (Q-1) és az akusztikai konverziós hatékonyságot (ACE) szabad-szabad hajlító rezgéssel vizsgáltuk. A fadarabokat 120 cm hosszúra és 4 cm vastagságra vágtuk. Ezután légszáraz állapotba kondicionálták őket egy 60% – os relatív páratartalmú és 25 C környezeti hőmérsékletű helyiségben 3 hónapig a vizsgálat előtt. A tiszta, hibamentes deszkákat 340 mm (L) x 20 mm (T) x 10 mm (R) méretűre megmunkálták a szabad rezgésvizsgálat céljából.

a szabad-szabad hajlítási teszt kísérleti beállítása az ábrán látható. 1. A mintát az első rezgési mód szerint egy menettel tartottuk. A minta egyik végén egy vaslemezt rögzítenek az elektromágneses meghajtó felé, középen pedig egy mikrofont helyeztek el a minta alatt. A frekvenciát 1 Hz-től 1000 Hz-ig változtattuk a rezonáns vagy természetes frekvencia elérése érdekében. A dinamikus Young modulusát (Ed) a rezonáns frekvenciából számítottuk ki Eq. 1,

??=4?2?2?4A / ÉN (?n)4 (1)

hol, ?=??3/12, d a gerenda mélysége, b a gerenda szélessége, l a gerenda hossza, f a minta természetes frekvenciája, n a rezgés módja, a denzitás, a keresztmetszeti terület és m1 = 4,73.

Fig. 1. A Szabad-Szabad hajlítórendszer vázlatos diagramja

a Q-1-et a rezonáns, az alsó és a felső frekvenciákból (Eq. 2). Az f2 felső és az F1 alsó frekvenciát úgy kaptuk meg, hogy az amplitúdót 0,5-re (6,02 dB) csökkentettük az f0 rezonancia frekvencia amplitúdója alá,

Q-1 = tan ( ^ ) (2)

ahol az ACE – t EQ-val értékeltük, ahol a (Z) oc = ff/f0 3 & a (z) oc = F2-F1

???=√??/? ytan ? (3)

ahol a fajsúlyt ( ^ ) száraz levegőn Eq-val határoztuk meg. 4,

fajsúly (6) = m/mw (4)

ahol m a minta kemencében száraz tömege (a minta tömege légszáraz állapotban), mw pedig a kiszorított víz tömege.

összehasonlító tanulmány készült egy sor kereskedelmi és könnyen hozzáférhető Marimba készült rózsafa (Kawai, Japán). A fát a kereskedelmi marimba pontos specifikációinak megfelelően vágták le hosszában (24,5-37,5 cm), szélességében (4,5 cm) és vastagságában (2,25 cm). A különböző hosszúságok és vastagságok különböző hangmagasságokat eredményeznek; mivel a hossz rövidebb lesz, magasabb hangmagasságot eredményez, és fordítva.

miután a fát rúdra vágták, a hangszer felépítésének következő fázisa az volt, hogy a szokásos hangolás szerint hangolják, ahogyan azt a közös jelölésben gyakorolják. A kezdeti folyamat megkövetelte, hogy a crafter az egész folyamat során reszelje a rudakat; a kromatikus tuner CA-30 (Korg, Japán) hivatkozásként használták a hangmagasságra a szokásos hangoláshoz, amíg a kívánt frekvenciát el nem érték. A rasping folyamat középpontjában az alsó a bárban, ami egy formája egy ív (ábra. 2). Itt meg kell jegyezni, hogy a rúd alsó részén a reszelési folyamat csupán kísérleti alapon történt. Azt is meg kell jegyezni, hogy a nedvességtartalom is észrevehető hatással van a fa rudakra. Erre az ismert megoldás egy lakk vagy lakk felvitele, miután a kívánt frekvenciára hangolódott. A marimbát két oktávval tervezték diatonikus kulcs. A frekvenciaspektrum mérését időnként elvégeztük a kívánt frekvenciaérték eléréséig. A marimba két hét hang diatonikus kulcsból és két pentaton kulcsból áll. A két kulcs végén egy’ C ‘ gomb található. A pentaton kulcsokat a diatonikus kulcsok fölé emelték.

az alapvető és felhang emelkedés pályán eltávolításával anyagot a végén a bárban (Flynt 2009). Az alapvető lelapul, amikor az anyagot eltávolítják a központból (ábra. 2). A felhang csak akkor simul el, ha az anyagot csak a csomópontok közelében távolítják el (mindkét végétől körülbelül 25% befelé). Az alap és a felhang külön hangolható. Ez fontos a hangoláskor, hogy eltávolítsa az anyagot a megfelelő területekről a kívánt eredmény elérése érdekében.

Fig. 2. Egy tipikus marimba rúd keresztmetszete (Flynt 2009)

az alapvető rezgő módnak két pontja van, amelyeket csomópontoknak neveznek a rúd hossza mentén, ahol nincs mozgás (a rudat fizikailag meg kell támasztani ezeken a pontokon). A rudakat egy zsinórra támasztották, amely a műszer hosszában fut. Mindegyik rudat vízszintesen fúrták a két csomópontján, hogy elférjen a tartózsinór. A lyukat a csomópontnál fúrták, hogy elkerüljék a zenei hang gyors csillapítását vagy elhalványulását. A lyukat a végső vágás előtt fúrták a pályára. A végső hangmagasság hangolása során egy elektronikus hangolót használtak a zongora hangmagasságának hangolására. Az alapot izgatja, hogy gondosan eltalálja a sávot a közepén. Az 1. táblázat a Marimba prototípus rúdhosszát mutatja. Ennek a prototípusnak az oktávja csak C2 és C3 (C4-nél végződik). Vegye figyelembe, hogy a szám a Marimba prototípus oktávját jelenti. A kereskedelmi marimbának négy oktávja van (C1, C2, C3, C4és C5), amelyek C5-nél végződnek.

a Pico Scope számítógépes szoftvert (Pico Technology, 3000 sorozat, Eaton Socon, Egyesült Királyság) használták a Pico Scope oszcilloszkópok (Pico Technology, 3000 sorozat, Eaton Socon, Egyesült Királyság) időjeleinek megtekintésére és elemzésére), valamint az adatgyűjtőket a valós idejű jelgyűjtéshez. A Pico Scope szoftver lehetővé teszi a gyors Fourier transzformáció (FFT), a spektrum analizátor, a feszültség alapú triggerek és a hullámformák lemezre történő mentésének/betöltésének képességét. A 3.ábra a kísérleti beállítás sematikus ábráját mutatja. A marimbát oda helyezték, ahol a hangot minimális interferenciával lehetett rögzíteni. Az erősítő (Behringer Powerplay Pro XL, Behringer, Kína) biztosította, hogy a rögzített hang elég hangos legyen ahhoz, hogy a jelátalakító észlelje. A 4.ábra a reszelést, a tesztelést és az elkészült Marimba prototípust mutatja.

Fig. 3. A kísérleti beállítás sematikus rajza

Fig. 4. Rasping, tesztelési folyamat, valamint az elkészült prototípus marimba

1. táblázat. A Marimba prototípus rúdhossza

mivel mind a Marimba prototípus, mind a kereskedelmi marimba különböző frekvenciákkal rendelkezik a megfelelő hangmagassághoz, összehasonlításra a standard zongorát választják.

eredmények és vita

a fa akusztikai tulajdonságai három fő tulajdonsággal fejezhetők ki: a specifikus dinamikus Young modulus (Ed/), a belső súrlódás (Q-1) és az akusztikus konvertáló hatékonyság (ACE). Az első rezgésmódot az akusztikai tulajdonságok szabad-szabad hajlító rezgés technikával történő értékelésére vették figyelembe (Ono and Norimoto 1984; Yano et al. 1993). Az Ed / és a Q-1 vagy a tan a hangsebességgel, illetve a hangelnyeléssel vagy a fán belüli csillapítással kapcsolatos. Az ACE a hangszerből sugárzott akusztikus energia arányához kapcsolódik a húr által adott energiához (Akitsu et al. 1993). Ebben a tanulmányban a kayu malam fa specifikus dinamikus Young-modulusa (Ed/), belső súrlódása (Q-1) és akusztikai konvertáló hatékonysága (ACE) 18 GPa, 0,0045 és 5 107. Ez az eredmény összhangban van a Syzygium, Dialium, Gymnostoma és Sindora wood (Hamdan et al. 2016).

a Marimba prototípus jegyzetpozícióját (C2, C2#, C3, C3#, C4) a kereskedelmi marimba jegyzetpozíciója alapján határoztuk meg. Mindkét marimbas eltérő hangmagassága miatt összehasonlításra a standard zongora hangmagasságát választották.

ez magyarázza, hogy mind a prototípus, mind a kereskedelmi marimba C2-je a 2.táblázatban ugyanolyan frekvencián van, mint a zongora C4-je. A 2. táblázat összefoglalja a Marimba prototípus, a kereskedelmi marimba és a standard zongora frekvenciáit.

összehasonlítottuk a kereskedelmi és a Marimba prototípus közötti spektrumot. Bár a spektrum csúcsértéke hangmagasságonként különbözött, hasznos volt megjegyezni, hogy a Marimba prototípust zongoraszabvány szerint hangolták. A kereskedelmi marimba és a prototípus Marimba térbeli frekvencia közötti különbség azt a benyomást kelti, hogy minden hangszergyártó meghatározza a saját jobb hangmagasságát. A konstrukció és a kísérlet megerősítette azokat a változókat, amelyek meghatározzák a marimba sáv hangzását. A Marimba rudak impulzívan izgatott hangszerek.

2.táblázat. Megjegyzés és frekvencia kapcsolat a Marimba prototípus, a kereskedelmi Marimba és a Standard zongora között (Megjegyzés: középső C = C4)

Fig. 5. Az E3 sáv hangspektruma a középpontban

az energia, amely a sáv rezgését okozza, nagyon rövid idő alatt átkerül a sáv rezgésének csillapítási idejéhez képest. Wegst (2006) szerint ez a hatás az ütközéskor gerjesztett frekvenciáknak köszönhető. Ez magyarázza a kereskedelmi marimba és a prototípus Marimba közötti spektrum mintázatának különbségeit. A kereskedelmi marimbának csak a spektrum alsó végén vannak csúcsai, míg a prototípus csúcsokat tartalmaz a spektrum felső végéig. A hang spektrumát az E3 bár ütött a központ ábrán látható. 5. A 3. táblázat mutatja a csúcsfrekvenciát a hangspektrum a középpontban ütött E3 sáv, valamint a E3 marimba sáv tól től Rossing (2000).

3.táblázat. Csúcsfrekvencia az E3 sáv Hangspektrumából a középpontban

következtetések

1. a zenei hangszer olyan precíziós hangszer, ahol a hangot rezgés útján állítják elő. Annak ellenére, hogy egy szilárd anyag (például a fa) merevnek tűnik, rugalmas viselkedést mutat egy perc szinten, ahol rezeghet. Minden hangnak saját frekvenciája van, ezért a különböző anyagok különböző hangokat adnak.
2. a hangtechnika esetében, még ha vannak is iránymutatások a frekvencia értékére vonatkozóan, amely egy bizonyos hangmagasság előállításához szükséges, még mindig a fülön múlik annak meghatározása, hogy a hang megfelelő-e vagy sem. A marimba készült kayu malam (D. maingayi) ugyanazt a hangmagasságot produkálhatja, mint a rózsafából készült marimba. Ezért D. maingayi életképes anyag volt a hangszer felépítéséhez.
3. a vizsgálat során szerzett tapasztalatok alapján különös gondossággal kell eljárni a gyártási szakaszban. A Marimba kereskedelmi értéke lehetséges. A forrás olcsóbb alternatívából történő megszerzése nagyban hozzájárulna a költségek csökkentéséhez. Ezért, mivel a D. maingayi egy helyi fa, amelyet Malajzia-Szumátra régióban termesztenek, egyedinek nevezhető, és értékesítési ponttá válhat, ha a Marimba-termelést kereskedelmi szinten megindítják ebben a régióban.
4. a hangot a frekvencia megváltoztatásával lehet megtervezni, és a D. maingayi egy helyi fa, amelyet hangszer (marimba) gyártására lehet használni.

köszönetnyilvánítás

a szerzők szeretnék elismerni a pénzügyi támogatást University Malaysia Sarawak és a Felsőoktatási Minisztérium (MOHE) az alapkutatási támogatási rendszer FRGS02(01)/1085/2013(31), Malajzia.

hivatkozott hivatkozások

Akitsu, H., Norimoto, M., Morooka, T. és Rowell, R. W. (1993). “A páratartalom hatása a kémiailag módosított fa vibrációs tulajdonságaira,” farost Sci. 25(3), 250-260.

Flynt, W. E. (2009). Rezgő rudak építése és hangolása, Mechanical Music Digest, Santee, CA, USA.

Hamdan, S., Jusoh, I., Rahman, M. R. és De Juan, M. Q. (2016). “A Syzygium sp akusztikus tulajdonságai

., Dialium sp., Gymnostoma sp. és Sindora sp. fa, ” BioResources 11(3), 5941-5948. DOI: 10.15376 / biores.11.3.5941-5948.

Mohammad, J. I., Johari, N., and Fouladi, M. H. (2010). “Numerikus vizsgálat a malajziai fa hangelnyelési együtthatóiról” a 20.nemzetközi Akusztikai Kongresszus folyóirata, Sydney, Ausztrália.

Olson, H. F. (1967). Zene, Fizika és mérnöki munka, 2. kiadás., Courier Corporation, Dover, DE, USA.

Ono, T. és Norimoto, M. (1984). “A hangszerek hanglemezeihez használt fa kiválasztásának fizikai kritériumairól” Rheologica Acta 23(6), 652-656.

Rossing, TD (2000). Ütőhangszerek tudománya, World Scientific Publishing Company, Inc., Szingapúr, 64-67.

Suits, B. H. (2001). “A xilofon és a marimba rudak alapvető fizikája” Am. J. Phys. 69(7), 743-750. DOI: 10.1119/1.1359520

Wegst, U. G. (2006). “Wood for sound,” Am. J. Bot. 93(10), 1439-1447. DOI: 10.3732 / ajb.93.10.1439

Yano, H., Norimoto, M. és Rowell, R. M. (1993). “A fa hangszerek akusztikai tulajdonságainak stabilizálása acetilezéssel”, fa és rost Sci. 25(4), 395-403.

cikk benyújtva: augusztus 15, 2017; A szakértői értékelés befejeződött: október 22, 2017; felülvizsgált változat érkezett: október 29, 2017; elfogadott: október 30, 2017; közzétett: November 2, 2017.