construcția instrumentelor Marimba din lemn kayu malam (Diospyros maingayi)

Hamdan, S., Abdul Wahid, H., Musoddiq, I. și Yohanes, N. (2018). “Marimba instrument de construcție din lemn kayu malam (Diospyros maingayi),” BioRes. 13(1), 43-52.

rezumat

această lucrare a investigat posibilitatea utilizării unui Lemn local Kayu malam (Diospyros maingayi) pentru a construi un marimba, un instrument muzical. Marimba a fost construită cât mai similar cu Marimba comercială din lemn de trandafir. Sunetul și frecvențele stabilite au fost comparate cu o marimba comercială din lemn de trandafir. Constatările au arătat că, deși valoarea maximă a spectrului de la prototipul marimba diferă de la pitch la pitch, este util să rețineți că prototipul marimba a fost reglat conform standardului piano. Marimba comercială are doar vârfuri la capătul inferior al spectrului, în timp ce prototipul marimba conținea vârfuri până la capătul superior al spectrului său. Marimba din Kayu malam (D. maingayi) a produs același pitch ca marimba din lemn de trandafir.

descărcați PDF

articol complet

Marimba Instrument de construcție din lemn Kayu Malam (Diospyros maingayi)

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

această lucrare a investigat posibilitatea de a utiliza un lemn local Kayu malam (Diospyros maingayi) pentru a construi un Marimba, un instrument muzical. Marimba a fost construită cât mai similar cu Marimba comercială din lemn de trandafir. Sunetul și frecvențele stabilite au fost comparate cu o marimba comercială din lemn de trandafir. Constatările au arătat că, deși valoarea maximă a spectrului de la prototipul marimba diferă de la pitch la pitch, este util să rețineți că prototipul marimba a fost reglat conform standardului piano. Marimba comercială are doar vârfuri la capătul inferior al spectrului, în timp ce prototipul marimba conținea vârfuri până la capătul superior al spectrului său. Marimba din Kayu malam (D. maingayi) a produs același pitch ca marimba din lemn de trandafir.

cuvinte cheie: Kayu malam (Diospyros maingayi); Marimba; frecvență și pitch

informații de Contact: a: Institutul de Design & inovație, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malaezia; b: Facultatea de Arte Aplicate și Creative, Universiti Malaysia Sarawak, Kota Samarahan, Malaezia; * autor corespondent: [email protected]

introducere

un marimba este un instrument muzical din lemn care are un număr de bare cu lungimi diferite care corespund unui ton diferit cu un spectru de frecvență diferit. Instrumentul este fabricat comercial din lemn de trandafir, deoarece lemnul este un lemn de esență tare dens, deși este foarte scump și dificil de tăiat (Suits 2001). Calitățile rezonante ale lemnului de trandafir (adică factorul de amortizare scăzut) îl determină să sune mult mai mult când este lovit. Trebuie selectată o porțiune curată, fără noduri, a unei plăci mari, deoarece toate barele trebuie realizate din aceeași placă, astfel încât calitatea și aspectul tonului să fie uniforme (Flynt 2009). Kayu malam cu densitate de 605 kg / m3 este ales pe baza aspectelor sale fizice și mecanice, cum ar fi rezistența la descompunere (lemnul este rezistent la descompunere și nu sunt implicate pretratări), stabilitatea dimensională, ușurința procesării și aspectul, care constă din textură, model de cereale și culoare. Coeficienții de absorbție a sunetului la frecvențe de octavă de 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz și 4000 Hz sunt 0.06, 0.17, 0.41, 0.72, 0.87, și, respectiv, 0,92 (Mohammad și colab. 2010). Kayu malam este avantajos în abundența sa comparativă și este relativ ușor de modelat cu instrumente simple. Spectrul unic și de dorit al proprietăților fizice și mecanice ale kayu malam face alegerea pentru instrumente muzicale care se potrivește cu materialele artificiale, cum ar fi plasticul sau metalul. Kayu malam este cunoscut științific sub numele de Diospyros maingayi din familia Ebenaceae Găsită în Borneo, Malaezia peninsulară și Sumatra. Arborele este numit după botanistul britanic A. C. Maingay.

în construcția cântarelor muzicale, scara este construită pe planul de a avea cât mai multe perechi de tonuri posibil, ceea ce este plăcut să auzi când sună împreună. Tastatura standard este formată dintr-o scară diatonică albă, cu șapte note, C-D-E-F-G-A-B-(C), repetată pe șapte octave, în care este subminată 5 scări pentatonice cu notă neagră, C#-D#-F#-G#-A#-(C#). Tehnica solfege implică atribuirea notelor unei scări unei anumite silabe. Cele șapte silabe utilizate în mod obișnuit pentru această practică sunt do, re, mi, fa, sol, la și ti. O scară este cel mai bine definită ca o secvență de note. Scara traduce locația pitch într-o locație spațială pe un grafic. Fiecare notă corespunde unei diviziuni sonore a spațiului octavei (Olson 1967). Notele sunt separate prin intervale, cu unele mai mari decât altele. Urechea percepe anumite intervale ca consonanțe de reglementare, dar acestea tind să fie intervalele mai mari: octavă, a cincea și a patra, intervalele mai mici fiind ambigue. Deoarece intervalele mai mici de semiton, ton și Treimi sunt mai puțin ușor de cuantificat după ureche, se pune întrebarea dacă tonurile ar trebui considerate locații precise de frecvență. În muzica de zi cu zi, o notă scrisă este considerată ca nefiind corespunzătoare unui punct fix din spectrul pitch, ci unei regiuni cu variație acceptabilă a pitch-ului.

definiția mijlocului C, de exemplu, este ceea ce urechea acceptă ca fiind mai mică decât C ascuțită și mai mare decât B naturală și așa mai departe. Ar putea fi posibil ca modurile și scalele să fie pur și simplu diviziuni de octavă de comoditate, determinate de un amestec de presupuneri și funcții muzicale. Octava este împărțită în cinci pentru o scară pentatonică sau șapte pentru o scară sau mod diatonic. O mică corecție este aplicată prin reglarea notelor individuale, redarea și ascultarea până când progresia rezultată a pitch-urilor este plăcută să audă și exprimă un caracter bine definit. Frecvența unui sunet pur a determinat tonul. Un F ascuțit este puțin mai mare decât un F, în timp ce un e plat este puțin mai mic decât un E.

rigiditatea lemnului este un factor care determină pasul. Deși lemnul are o serie de tonuri, aceste tonuri nu sunt armonice. Pitch-urile produse din aceste tonuri nu sunt un multiplu integral al pitch-ului lor fundamental. Această non-armonicitate în lemn dă un ton distinctiv. Pentru o secțiune transversală uniformă bara c mijlocie fără subcotare, pasul tonului corespunde aproximativ cu F sharp (Flynt 2009). O bară cu o secțiune transversală uniformă va vibra cu frecvență direct proporțională cu grosimea sa, dar invers cu pătratul lungimii sale. Prin urmare, o bară cu jumătate din grosimea inițială va produce jumătate din pasul original, în timp ce o bară cu jumătate din lungimea inițială va produce de patru ori Pasul original.

pentru a ascuți sau aplatiza Pasul, o bară poate fi reglată prin șlefuirea la capătul său sau în grosimea sa. Prin eliminarea a aproximativ 3% din lungimea sa, un pas poate fi ridicat cu un semiton. Primul ton al unei bare uniforme va apărea în mod natural la aproximativ 18 semitonuri (sau aproximativ 1,5 octave) deasupra pitch-ului fundamental. Acest interval special se întâmplă să fie oarecum disonant atunci când este cântat în acorduri cu alte instrumente, dar conferă marimba tipul său caracteristic de sunet și este de obicei satisfăcător. Obiectivul acestei lucrări este de a produce un prototip marimba de la kayu malam cât mai similar cu Marimba comercială din lemn de trandafir.

EXPERIMENTAL

în construirea acestui instrument, o tehnică discutată de Flynt (2009), a fost adaptată ca ghid. Tehnica rămâne aceeași, chiar dacă un material diferit a fost folosit în construirea marimba. Un lemn local D. maingayi sau cunoscut local sub numele de kayu malam, a fost folosit pentru construirea instrumentului muzical marimba. Proprietățile acustice, cum ar fi modulul specific dynamic Young (ed/XV), fricțiunea internă (Q-1) și eficiența conversiei acustice (ACE) au fost examinate folosind vibrații de flexiune libere. Porțiunile de alburn de copac au fost tăiate în 120 cm lungime și 4 cm grosime. Apoi au fost condiționate la starea de aer uscat într-o cameră cu umiditate relativă de 60% și temperatura ambiantă de 25 C timp de 3 luni înainte de testare. Scândurile clare, fără defecte, au fost prelucrate în dimensiuni de 340 mm (L) x 20 mm (T) x 10 mm (R) pentru testul de vibrații liber.

configurarea experimentală pentru testul de flexiune liber-liber este prezentată în Fig. 1. Specimenul a fost ținut cu un fir în funcție de primul mod de vibrație. O placă de fier lipită la un capăt al specimenului este așezată cu fața la driverul electromagnetic și un microfon a fost plasat în centrul de sub specimen. Frecvența a fost variată de la 1 Hz la 1000 Hz pentru a obține o frecvență rezonantă sau naturală. Modulul dynamic Young (Ed) a fost calculat din frecvența de rezonanță folosind Eq. 1,

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

unde, ?=??3/12, d este adâncimea fasciculului, B este lățimea fasciculului, l este lungimea fasciculului, f este frecvența naturală a specimenului, n este modul de vibrație, XV este densitatea, A este aria secțiunii transversale și m1 = 4,73.

Fig. 1. Diagrama schematică a sistemului de flexiune liber-liber

Q-1, a fost calculat din frecvențele rezonante, inferioare și superioare (Eq. 2). Frecvența superioară f2 și frecvența inferioară f1 s-au obținut prin reducerea amplitudinii la 0,5 (6,02 dB) sub amplitudinea frecvenței rezonante f0,

Q-1 = tan (Irak) (2)

în cazul în care, XCF = xcf / f0 XCF 3 & xcf = F2-F1

ECA a fost evaluată prin utilizarea Eq. 3,

???=√??/?/ ytan ? (3)

unde s-a determinat prin Eq greutatea specifică (XV) în stare uscată la aer. 4,

greutate specifică (XV) = m/mw (4)

unde, m este masa uscată a cuptorului eșantionului (masa eșantionului în stare uscată la aer) și mw este masa apei deplasate.

un studiu comparativ a fost realizat cu un set de marimba comerciale și ușor disponibile realizate din lemn de trandafir (Kawai, Japonia). Lemnul a fost tăiat conform specificațiilor exacte ale Marimba comercială în ceea ce privește lungimea sa (24,5 până la 37,5 cm), lățimea (4,5 cm) și grosimea (2,25 cm). Diferite lungimi și grosimi produc diferite terenuri; pe măsură ce lungimea devine mai scurtă, va produce un pas mai mare și invers.

odată ce lemnul a fost tăiat în bare, următoarea fază a construirii instrumentului a fost să-l regleze în conformitate cu reglarea standard practicată în notația comună. Procesul inițial a necesitat crafter pentru a ras barele pe tot parcursul procesului; un tuner cromatic CA-30 (Korg, Japonia) a fost folosit ca referință la pitch pentru reglarea standard până la atingerea frecvenței dorite. Procesul de răzuire a fost axat pe partea inferioară a barei, ceea ce a dus la o formă de arc (Fig. 2). Trebuie remarcat aici că procesul de răzuire de pe partea inferioară a barei a fost realizat doar pe bază experimentală. De asemenea, se remarcă faptul că conținutul de umiditate are, de asemenea, un efect vizibil asupra barelor de lemn. Soluția cunoscută pentru aceasta este aplicarea unui lac sau a unui lac odată ce se realizează reglarea la frecvența dorită. Marimba a fost proiectat cu două octave în cheie diatonică. Măsurarea spectrului de frecvență s-a făcut uneori până când s-a obținut valoarea dorită a frecvenței. Marimba este formată din două taste diatonice cu șapte note și două chei pentatonice. O cheie ‘ C ‘ este prezentă la capătul celor două taste. Cheile pentatonice au fost ridicate deasupra tastelor diatonice.

creșterea fundamentală și subtilă a pasului prin îndepărtarea materialului de la capetele barei (Flynt 2009). Fundamentul se va aplatiza atunci când materialul este îndepărtat din centru (Fig. 2). Tonul se va aplatiza numai atunci când materialul este îndepărtat numai în apropierea nodurilor (aproximativ 25% spre interior de la fiecare capăt). Elementele fundamentale și tonurile sunt acordabile separat. Acest lucru este important atunci când reglați pentru a îndepărta materialul din zonele corespunzătoare pentru a obține rezultatul dorit.

Fig. 2. Secțiune transversală a unei bare tipice marimba (Flynt 2009)

modul vibrator fundamental are două puncte numite noduri de-a lungul lungimii barei în care nu există mișcare (bara trebuie susținută fizic în aceste puncte). Barele au fost susținute pe un cablu care rulează de-a lungul lungimii instrumentului. Fiecare bară a fost forată orizontal la cele două noduri pentru a găzdui cablul de susținere. Gaura a fost forată la nod pentru a evita ca tonul muzical să se umezească sau să se estompeze rapid. Gaura a fost forată înainte de tăierea finală la pitch. În timpul acordării la Pasul final, un tuner electronic a fost folosit pentru a acorda tonul unui pian. Fundamentalul este încântat de lovirea cu atenție a barei din centrul său. Tabelul 1 prezintă lungimea barei prototipului marimba. Octava pentru acest prototip este doar C2 și C3 (se termină la C4). Rețineți că numărul reprezintă octava prototipului marimba. Marimba comercială are patru octave (C1, C2, C3, C4 și C5), care se termină la C5.

software-ul de calculator Pico Scope (Pico Technology, Seria 3000, Eaton Socon, Marea Britanie) a fost folosit pentru a vizualiza și analiza semnalele de timp de la osciloscoapele Pico Scope (Pico Technology, Seria 3000, Eaton Socon, Marea Britanie)) și înregistratoarele de date pentru achiziția semnalului în timp real. Pico Scope software permite analiza folosind transformarea Fourier rapidă (FFT), un analizor de spectru, declanșatoare bazate pe tensiune și capacitatea de a salva/încărca forme de undă pe un disc. Figura 3 prezintă diagrama schematică a configurației experimentale. Marimba a fost plasată acolo unde sunetul putea fi capturat cu interferențe minime. Amplificatorul (Behringer Powerplay Pro XL, Behringer, China) s-a asigurat că sunetul capturat este suficient de puternic pentru a fi detectat de convertorul de semnal. Figura 4 prezintă rasping, testarea și prototipul finalizat marimba.

Fig. 3. Schema schematică a configurației experimentale

Fig. 4. Rasping, procesul de testare, iar prototipul finalizat marimba

Tabelul 1. Lungimea barei prototipului Marimba

deoarece atât prototipul marimba, cât și Marimba comercială au frecvențe diferite atribuite pitch-ului respectiv, pianul standard este ales pentru comparație.

rezultate și discuții

proprietățile acustice ale lemnului pot fi exprimate în trei proprietăți majore: modulul dinamic specific Young (Ed/), fricțiunea internă (Q-1) și eficiența de conversie acustică (ACE). Primul mod de vibrație a fost considerat pentru a evalua proprietățile acustice folosind tehnica vibrațiilor flexibile libere (Ono și Norimoto 1984; Yano și colab. 1993). Ed / și Q-1 sau tan sunt legate de viteza sunetului și absorbția sau amortizarea sunetului în lemn, respectiv. Asul este legat de raportul dintre energia acustică radiată de la instrumentul muzical și energia dată de șir (Akitsu și colab. 1993). În acest studiu, modulul specific dynamic Young (Ed/), fricțiunea internă (Q-1) și eficiența de conversie acustică (ACE) a lemnului kayu malam au fost de 18 GPa, 0,0045 și 5 October 107. Acest rezultat este în concordanță cu constatarea anterioară pe Syzygium, Dialium, Gymnostoma și Sindora wood (Hamdan și colab. 2016).

poziția notei (C2, C2#, C3, C3#, C4) a prototipului marimba a fost determinată pe baza poziției notei Marimba comercială. Datorită gamei diferite de pitch a ambelor marimbas, pitch-ul de la pianul standard a fost ales pentru comparație.

aceasta explică de ce C2 atât al prototipului, cât și al marimbei comerciale din tabelul 2 este la aceeași frecvență ca C4 al pianului. Tabelul 2 rezumă frecvențele din prototipul marimba, Marimba comercială și pianul standard.

spectrul dintre comercial și prototipul marimba a fost comparat. Deși valoarea maximă a spectrului diferă de la pitch la pitch, a fost util să rețineți că prototipul marimba a fost reglat conform unui standard de pian. Diferența dintre frecvența spațială Marimba comercială și prototipul Marimba dă impresia că fiecare producător de instrumente muzicale își definește propriul pitch. Construcția și experimentul au confirmat variabilele care determină modul în care sună o bară marimba. Barele Marimba sunt instrumente impulsiv excitate.

Tabelul 2. Notă și relația de frecvență între prototipul Marimba, Marimba comercială și pianul Standard (notă: mijloc C = C4)

Fig. 5. Spectrul sonor al barei E3 lovit în centru

energia care determină vibrația barei este transferată la ea într-un timp foarte scurt în comparație cu timpul de amortizare a vibrației barei. Potrivit lui Wegst (2006), acest efect se datorează frecvențelor excitate la impact. Acest lucru explică diferențele în modelul spectrului văzut între Marimba comercială și prototipul marimba. Marimba comercială are doar vârfuri la capătul inferior al spectrului, în timp ce prototipul conține vârfuri până la capătul superior al spectrului său. Spectrul sonor al barei E3 lovit în centru este prezentat în Fig. 5. Tabelul 3 prezintă frecvența de vârf din spectrul sonor al barei E3 lovită în centru, împreună cu datele din bara E3 marimba de la Rossing (2000).

Tabelul 3. Frecvența de vârf din spectrul sonor al barei E3 lovită în centru

concluzii

1. un instrument muzical este un instrument de precizie în care sunetul este produs prin vibrații. Chiar dacă un material solid (cum ar fi lemnul) pare a fi rigid, acesta afișează un comportament elastic la un nivel de minut, unde poate vibra. Fiecare sunet are propria frecvență, motiv pentru care diferite materiale fac sunete diferite.
2. în cazul ingineriei sunetului, chiar dacă există linii directoare cu privire la valoarea de frecvență necesară pentru a produce un anumit ton, este încă de până la ureche pentru a determina dacă sunetul este corect sau nu. Marimba din kayu malam (D. maingayi) poate produce același pas ca marimba din lemn de trandafir. Prin urmare, D. maingayi a fost un material viabil pentru construirea instrumentului muzical.
3. din experiența acestei investigații, trebuie să se acorde o atenție suplimentară în etapa de fabricație. Valoarea comercială a acestei marimba este posibilă. Obținerea sursei dintr-o alternativă mai ieftină ar contribui în mare măsură la reducerea costurilor. Prin urmare, deoarece D. maingayi este un lemn local cultivat în regiunea Malaezia-Sumatra, acesta poate fi numit unic și poate deveni un punct de vânzare în cazul în care producția marimba la nivel comercial va fi inițiată în această regiune.
4. sunetul poate fi proiectat prin modificarea frecvenței, iar D. maingayi este un lemn local care poate fi utilizat pentru fabricarea instrumentelor muzicale (marimba).

mulțumiri

autorii doresc să recunoască sprijinul financiar din partea Universității Malaysia Sarawak și a Ministerului Învățământului Superior (MOHE) în cadrul schemei de Granturi pentru cercetare fundamentală FRGS02(01)/1085/2013(31), Malaezia.

referințe citate

Akitsu, H., Norimoto, M., Morooka, T. și Rowell, R. W. (1993). “Efectul umidității asupra proprietăților vibraționale ale lemnului modificat chimic,” Fibre de lemn Sci. 25(3), 250-260.

Flynt, W. E. (2009). Construcția și reglarea barelor Vibratoare, Mechanical Music Digest, Santee, ca, SUA.

Hamdan, S., Jusoh, I., Rahman, M. R. și de Juan ,M. Q. (2016). “Proprietăți acustice

ale Syzygium sp., Dialium sp., Gymnostoma sp., și Sindora sp. lemn”, Bioresurse 11 (3), 5941-5948. DOI: 10.15376/biores.11.3.5941-5948.

Mohammad, J. I., Johari, N. și Fouladi, M. H. (2010). “Investigație numerică asupra coeficienților de absorbție a sunetului lemnului din Malaezia”, Proceedings of 20th International Congress on Acoustics, Sydney, Australia.

Olson, H. F. (1967). Muzică, fizică și Inginerie, ediția a 2-a., Courier Corporation, Dover, DE, Statele Unite ale Americii.

Ono, T. și Norimoto, M. (1984). “Cu privire la criteriile fizice pentru selectarea lemnului pentru plăcile de sunet ale instrumentelor muzicale”, Rheologica Acta 23(6), 652-656.

Rossing, T. D. (2000). Știința instrumentelor de percuție, World Scientific Publishing Company, Inc., Singapore, PP. 64-67.

Costume, B. H. (2001). “Fizica de bază a barelor xilofon și marimba”, Am. J. Phys. 69(7), 743-750. DOI: 10.1119/1.1359520

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

Yano, H., Norimoto, M. și Rowell, R. M. (1993). “Stabilizarea proprietăților acustice ale instrumentelor muzicale din lemn prin acetilare”, Sci din lemn și fibre. 25(4), 395-403.

articol transmis: 15 August 2017; evaluare inter pares finalizată: 22 octombrie 2017; versiune revizuită primită: 29 octombrie 2017; acceptat: 30 octombrie 2017; Publicat: 2 noiembrie 2017.