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kayu malam wood(Diospyros maingayi)からのマリンバ楽器の建設

Hamdan,S.,Abdul Wahid,H.,Musoddiq,I.,and Yohanes,N.(2018). “Kayu malam wood（Diospyros maingayi）からのマリンバの器械の構造、”BioRes。 13(1), 43-52.

要約

この作品は、地元の木材Kayu malam（Diospyros maingayi）を使用して楽器であるマリンバを構築する可能性を調査しました。 マリンバは、市販のローズウッドマリンバとできるだけ似て構築されました。 音と確立された周波数を市販のローズウッドマリンバと比較した。 その結果，プロトタイプのマリンバからのスペクトルのピーク値はピッチによって異なるが，プロトタイプのマリンバはピアノ標準に従って調整されていることに注意することが有用であることが分かった。 市販のマリンバはスペクトルの下端にのみピークを持っていますが、プロトタイプのマリンバはスペクトルの上端までピークを含んでいました。 カユ-マラム製のマリンバ（D. マインガイ）は、ローズウッド製のマリンバと同じピッチを作り出しました。

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記事全文

Kayu Malam木材（Diospyros maingayi）からのマリンバ楽器の建設

Sinin Hamdan,A,*Hasnizam Abdul Wahid,A Iran Amri Musoddiq,b And Yohanes Nyawai a

この作業は、地元の木材Kayu malam（Diospyros maingayi）を使用する可能性diospyros maingayi）は、マリンバ、楽器を構築するために。 マリンバは、市販のローズウッドマリンバとできるだけ似て構築されました。 音と確立された周波数を市販のローズウッドマリンバと比較した。 その結果，プロトタイプのマリンバからのスペクトルのピーク値はピッチによって異なるが，プロトタイプのマリンバはピアノ標準に従って調整されていることに注意することが有用であることが分かった。 市販のマリンバはスペクトルの下端にのみピークを持っていますが、プロトタイプのマリンバはスペクトルの上端までピークを含んでいました。 カユ-マラム（D.maingayi）製のマリンバは、ローズウッド製のマリンバと同じピッチを作り出しました。

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

連絡先:a:Institute of Design&Innovation,Universiti Malaysia Sarawak,Kota Samarahan,Malaysia;b:Faculty of Applied And Creative Arts,Universiti Malaysia Sarawak,Kota Samarahan,Malaysia;*対応する著者:[email protected]

はじめに

マリンバは、異なる周波数スペクトルを持つ異なるピッチに対応する異なる長さのバーの数を持つ木製の楽器です。 木材は高密度の広葉樹であるため、楽器は商業的にローズウッドから作られていますが、非常に高価で切断が困難です（Suits2001）。 ローズウッドの共鳴特性（すなわち、低減衰係数）は、打たれたときにそれがはるかに長く鳴る原因となります。 トーン品質と外観が均一になるように、すべてのバーを同じボードから作る必要があるため、大きなボードのきれいで結び目のない部分を選択する必要があ 605kg/m3の密度のKayu malamは腐食の抵抗（木は腐食に対して抵抗力があり、前処理は複雑ではない）、処理の寸法安定性、容易さ、および質、穀物パターンおよび色から成っている出現のような物理的な、機械面に、基づいて選ばれる。 125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、および4000Hzオクターブ周波数での吸音係数は次のとおりです。0.06, 0.17, 0.41, 0.72, 0.87, ９ ２（Ｍｏｈａｍｍａｄ ｅ ｔ ａ ｌ． 2010). Kayu malamは比較豊富で有利で、簡単な用具によって形づき比較的容易である。 Kayu malamの物理的な、機械特性の独特で、好ましいスペクトルはそれにプラスチックまたは金属のような人造材料に一致させる楽器のための選択をする。 Kayu malamはボルネオ、半島マレーシアおよびスマトラで見つけられるEbenaceae家族からのDiospyros maincayiとして科学的に知られています。 この木はイギリスの植物学者A.C.Maingayにちなんで命名されました。

音階の構成では、音階はできるだけ多くのペアの音を持つという計画に基づいて構築されており、一緒に鳴ったときに聞くのが楽しいです。 標準的なキーボードは、5つの黒音符のペンタトニックスケール、C#-D#-F#-G#-A#-(C#)が破壊される七オクターブにわたって繰り返される白、七音のダイアトニックスケール、c-D-E-F-G-A-B-(c)で構成されている。 ソルフェージュの技法は、特定の音節にスケールの音符を割り当てることを含む。 この練習に一般的に使用される7つの音節は、do、re、mi、fa、sol、la、およびtiです。 スケールは、音符のシーケンスとして最もよく定義されます。 スケールは、ピッチの位置をグラフ上の空間的な位置に変換します。 各音符はオクターブ空間の可聴分割に対応しています(Olson1967)。 音符は間隔で区切られており、いくつかは他のものよりも大きくなっています。 耳は規制子音として特定の間隔を知覚するが、これらはより大きな間隔である傾向がある：オクターブ、第五、および第四、より小さい間隔があいまいである。 半音、音、三分の一の間隔が小さいほど耳で定量化するのが容易ではないため、ピッチを正確な周波数位置として考慮する必要があるかどうかという問 日常の音楽制作では、書かれたノートは、ピッチスペクトルの固定点に対応するのではなく、許容可能なピッチ変動の領域に対応するとみなされます。

たとえば、中Cの定義は、耳がcよりも低く、bよりも高いと受け入れるものです。 モードとスケールは、当て推量と音楽的機能の混合物によって決定される、単に利便性のオクターブ分割である可能性があります。 オクターブはペンタトニックスケールの場合は5、ダイアトニックスケールまたはモードの場合は7に細分されます。 小さな補正は、個々のノートをチューニングすることによって適用され、ピッチの結果の進行が聞いて喜ばれるまで演奏し、聞いて、明確に定義された文字を表 純粋な音の周波数がピッチを決定しました。 FシャープはFよりわずかに高いのに対し、EフラットはEよりわずかに低い。

木材の剛性がピッチを決定する要因です。 木材には一連の倍音がありますが、これらの倍音は高調波ではありません。 これらの倍音から生成されるピッチは、その基本的なピッチの整数倍ではありません。 木のこの非調和性は特有な調子をもたらす。 アンダーカットのない均一な断面の中央のCバーの場合、倍音のピッチはほぼF sharpに対応します(Flynt2009)。 均一な断面を持つバーは、その厚さに正比例する周波数で振動しますが、その長さの2乗に反比例します。 したがって、元の厚さの半分のバーは元のピッチの半分を生成しますが、元の長さの半分のバーは元のピッチの四倍を生成します。

ピッチをシャープにしたり平らにしたりするために、バーをその端または厚さで研削することによって調整することができます。 その長さから約3％を除去することにより、ピッチは半音ずつ上げることができます。 均一なバーの最初の倍音は、基本ピッチより約18半音（または約1.5オクターブ）上に自然に発生します。 この特定の間隔は、他の楽器と和音で演奏されたときにやや不協和音であることを起こるが、それはマリンバの音の特徴的なタイプを与え、通常は満足 この作業の目的は、市販のローズウッドマリンバとできるだけ似たkayu malamからプロトタイプのマリンバを生産することです。

実験的な

この装置を構築する際に、Flynt(2009)によって議論された技術がガイドとして適応されました。 この技術は、マリンバの構築に異なる材料が使用されたにもかかわらず、同じままです。 地元の木材D.maingayiまたは地元ではkayu malamとして知られていましたが、マリンバ楽器の建設に使用されました。 そのような特定の動的ヤング率（Ed/λ）、内部摩擦（Q-1）、および音響変換効率（ACE）などの音響特性は、自由自由曲げ振動を用いて調べた。 木の辺材の部分は120cmの長さおよび4cmの厚さに切られました。 それからそれらはテスト前の60%の相対湿度および25Cの周囲温度の部屋の空気乾燥した状態に3か月間調節されました。 明確で、欠陥のない板は自由自由な振動試験のための340のmm（L）x20のmm（T）X10のmm（R）の次元に機械で造られた。

自由自由曲げ試験のための実験セットアップを図に示します。 1. 標本は振動の第一のモードに従って糸と握られました。 試験片の一端に接着された鉄板を電磁ドライバに面して設置し、試験片の下の中央にマイクロホンを配置した。 共振または固有振動数を達成するために、周波数を１Ｈ Ｚから１ ０ ０ ０Ｈ Ｚまで変化させた。 動的ヤング率（Ｅ Ｄ）は、式を使用して共振周波数から計算された。 1,

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

どこ、？=??3/12、dはビーム深さ、bはビーム幅、lはビーム長さ、fは試験片の固有振動数、nは振動モード、λは密度、Aは断面積、m1=4.73です。

図1.1.1. 1. 自由自由曲げシステムの模式図

Q-1は、共振周波数、下位周波数、および上位周波数から計算されました（Eq. 2). 上部周波数f2と下部周波数f1は、共振周波数f0の振幅よりも0.5(6.02dB)低い振幅に減少させることによって得られ、

Q-1=tan(δ)) (2)

ここで、δ＝Δ Ｆ／ｆ０≦３＜９ ０ ２ ４＞Δ Ｆ＝ｆ２−Ｆ１＜４ ６ １ １＞＜５ ２ ８ ３＞ＡＣＥは、式を用いて評価した。 3,

???=√??/?/イタン？” (3)

ここで、空気乾燥状態における比重(λ)は式を用いて求めた。 比重（λ）＝ｍ／ｍｗ（４）＜４ ６ １ １＞＜５ ２ ８ ３＞ここで、Ｍはオーブン乾燥した試料の質量（空気乾燥状態での試料の質量）であり、ｍｗは変位した水の質量である。

ローズウッドから市販され、容易に入手できるマリンバのセット（河合、日本）を用いて比較研究を行った。 木は長さ（24.5から37.5cm）、幅（4.5cm）、および厚さ（2.25cm）の点では商業マリンバの厳密な指定に従って切られた。 長さと厚さが異なるとピッチが異なり、長さが短くなるとピッチが高くなり、その逆もあります。

木材が棒に切断されたら、楽器を構築する次の段階は、一般的な表記法で練習されている標準的な調整に従ってそれを調整することでした。 クロマチックチューナー CA-30（コルグ、日本）は、所望の周波数が達成されるまで、標準的なチューニングのためのピッチへの参照として使用されました。 ヤスリ処理は、バーの下側に焦点を当て、円弧の形をもたらしました（図10）。 2). ここでは、バーの下側のヤスリ処理は単に実験的に行われたことに注意する必要があります。 また、含水率はまた、木材バーに顕著な効果を有することにも留意されたい。 これのための知られていた解決は望ましい頻度に調整が達成されればラッカーかニスを加えることである。 マリンバはダイアトニックキーで二つのオクターブで設計されていました。 周波数スペクトルの測定は、所望の周波数値が得られるまでの時間に行われた。 マリンバは、2つの7つの音符のダイアトニックキーと2つのペンタトニックキーで構成されています。 2つのキーの最後に’C’キーがあります。 ペンタトニックキーはダイアトニックキーの上に上げられました。

バーの端から材料を除去することにより、基本音と倍音がピッチに上昇する(Flynt2009)。 基本は材料が中心から取除かれるとき平らになります（Fig. 2). 倍音は、材料がノードの近くでのみ除去された場合にのみ平坦化されます（各端から約25％内側）。 基本と倍音は別々に調整可能です。 これは、所望の結果を得るために適切な領域から材料を除去するように調整するときに重要である。

図1.1.1. 2. 典型的なマリンババーの断面(Flynt2009)

基本振動モードには、動きがないバーの長さに沿ってノードと呼ばれる二つの点があります(バーはこれらの点で物理的に支 棒は器械の長さに沿って動くコードで支えられた。 各バーは、支持コードを収容するために、その二つのノードで水平に掘削されました。 この穴は、音楽の音が素早く減衰したり消えたりするのを避けるために、ノードに穿孔されました。 穴はピッチに最終的なトリミングの前にあけられました。 最終的なピッチへのチューニングの間に電子チューナーは、ピアノのピッチに調整するために使用されました。 基本は慎重にその中心にバーを打つことによって興奮しています。 表1は、試作品のマリンバの棒の長さを示しています。 このプロトタイプのオクターブはC2とC3のみです（c4で終わります）。 数字はプロトタイプのマリンバのオクターブを表していることに注意してください。 市販のマリンバは4オクターブ（C1、C2、C3、C4、およびC5）を持ち、C5で終わる。

Pico Scopeコンピュータソフトウェア（Pico Technology、3000series、Eaton Socon、UK）は、Pico Scopeオシロスコープ（Pico Technology、3000series、Eaton Socon、UK）およびリアルタイム信号収集のためのデータロガーからの時間信号を表示およ Pico Scopeソフトウェアは、高速フーリエ変換（FFT）、スペクトラムアナライザ、電圧ベースのトリガ、および波形をディスクに保存/ロードする機能を使用した解析を可 図3は、実験セットアップの概略図を示しています。 マリンバは、音が最小限の干渉でキャプチャすることができる場所に配置されました。 アンプ（Behringer Powerplay Pro XL、Behringer、中国）は、キャプチャされた音が信号コンバータによって検出されるのに十分な大きさであることを保証しました。 図4は、ラスピング、テスト、および完成したプロトタイプマリンバを示しています。

図1.1.1. 3. 実験セットアップの模式図

図1.1.1. 4. ラスピング、テストプロセス、および完成したプロトタイプマリンバ

表1。 プロトタイプマリンバの棒の長さ

試作品のマリンバと市販のマリンバの両方がそれぞれのピッチに割り当てられた異なる周波数を持っているので、標準的なピアノは比較のために選

結果と考察

木材の音響特性は、特定の動的ヤング率（Ed/）、内部摩擦（Q-1）、音響変換効率（ACE）の三つの主要な特性で表すことができます。 最初の振動モードは、自由自由曲げ振動技術を用いて音響特性を評価するために考慮された（Ono and Norimoto1984;Yano et al. 1993). Ed/およびQ-1またはtanは、それぞれ木材内の音速および吸音または減衰に関連している。 ＡＣＥは、楽器から放射される音響エネルギーと弦によって与えられるエネルギーとの比に関連している（Ａｋｉｔｓｕ ｅ ｔ ａ ｌ． 1993). 本研究では、特定の動的ヤング率（Ed/）、内部摩擦（Q-1）、およびkayu malam木材の音響変換効率（ACE）は18GPa、0.0045、および5×107であった。 この結果は、Ｓｙｚｙｇｉｕｍ、Ｄｉａｌｉｕｍ、Ｇｙｍｎｏｓｔｏｍａ、およびＳｉｎｄｏｒａ ｗｏｏｄに関する以前の発見と一致する（Ｈａｍｄａｎ ｅ ｔ ａ ｌ． 2016).

市販のマリンバの音符位置に基づいて、試作マリンバの音符位置（C2,C2#,C3,C3#,C4）を決定しました。 両方のマリンバのピッチ範囲が異なるため、標準的なピアノのピッチが比較のために選択されました。

これは、表2の試作品と市販のマリンバの両方のC2がピアノのC4と同じ周波数である理由を説明しています。 表2は、試作品のマリンバ、市販のマリンバ、および標準ピアノの周波数をまとめたものです。

市販のマリンバと試作品の間のスペクトルを比較した。 スペクトルのピーク値はピッチごとに異なりますが、プロトタイプのマリンバはピアノの標準に従って調整されていることに注意することは有用でした。 市販のマリンバとプロトタイプのマリンバの空間周波数の違いは、すべての楽器メーカーが独自の正しいピッチを定義するという印象を与えます。 構築と実験は、マリンバのバーがどのように聞こえるかを決定する変数を確認しました。 マリンバのバーは、衝動的に興奮した楽器です。

表2. 試作マリンバ、市販マリンバ、標準ピアノの音と周波数の関係（注：中間C=C4)

図1.1.1. 5. 中心に打たれたE3バーのサウンドスペクトル

バーを振動させるエネルギーは、バーの振動の減衰時間と比較して非常に短い時間でそれに伝達されます。 Wegst(2006)によると、この効果は衝撃時に励起された周波数によるものです。 これは、市販のマリンバと試作品のマリンバの間に見られるスペクトルパターンの違いを説明しています。 市販のマリンバはスペクトルの下端にのみピークを持っていますが、プロトタイプはスペクトルの上端までピークを含んでいます。 中央に打たれたE3バーの音スペクトルを図に示します。 5. 表3は、中央に打たれたE3バーの音スペクトルからのピーク周波数と、Rossing(2000)のe3marimbaバーからのデータを示しています。

表3. 中心に打たれたE3バーの音スペクトルからのピーク周波数

結論

  1. 楽器は、振動によって音が生成される精密機器です。 固体材料（木材のような）は剛性があるように見えますが、振動する可能性のある微細なレベルで弾性的な挙動を示します。 各音は、異なる材料が異なる音を作る理由である、独自の周波数を持っています。
  2. サウンドエンジニアリングの場合、特定のピッチを生成するために必要な周波数値にガイドラインがあっても、音が正しいかどうかを判断する カユ-マラム（D.maingayi）製のマリンバは、ローズウッド製のマリンバと同じピッチを作り出すことができます。 したがって、D.maincayiは楽器を構築するための実行可能な材料であった。
  3. この調査までの経験から、製造段階では余分な注意が必要です。 このマリンバの商業的価値は可能です。 安価な代替手段からソースを取得すると、主にコストを削減するのに役立ちます。 したがって、D.maingayiはマレーシア-スマトラ地域で栽培されている地元の木材であるため、この地域で商業レベルでのマリンバの生産が開始された場合、ユニー
  4. 音は周波数の変化によって設計することができ、D.maingayiは楽器（マリンバ）の製造に使用できる地元の木材です。

謝辞

著者は、基礎研究助成制度FRGS02に基づくマレーシア大学サラワク大学と高等教育省（MOHE）からの財政的支援を認めたいと考えています(01)/1085/2013(31), マレーシア。

は、

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論文提出:2017年8月15日;査読完了:2017年10月22日;改訂版受領:2017年10月29日;受理:2017年10月30日;公開:2017年11月2日。

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