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HINTERGRUND DER ERFRINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Saiteninstrumente aus der Gruppe der Streichinstrumente und insbesondere kombinierte akustische und elektrische Saiteninstrumente aus der Gruppe der Streichinstrumente, mittels derer akustische Töne und elektrische Töne unter Verwendung eines einzigen Musikinstruments erzeugt werden können.
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Beschreibung des relevanten Standes der Technik
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Bei Saiteninstrumenten aus der Gruppe der Streichinstrumente handelt es sich generell um Musikinstrumente, die zum Erzeugen von Tönen mittels Saiten ausgebildet sind. Die Saiteninstrumente können Töne durch Reibung zwischen Saiten und Haaren eines Streichbogens oder durch Zupfen von Saiten mit den Fingern etc. erzeugen. Wie 1 zeigt, weist ein herkömmliches Saiteninstrument des Typs, bei dem Töne durch Reibung zwischen Saiten und Haaren eines Streichbogens erzeugt werden, einen Resonanzkörper 2, der einen Hohlraum für Luftresonanz definiert, einen von dem Resonanzkörper 2 abstehenden Halsteil 4 und einen Kopfteil 12 auf, der an dem distalen Ende des Halsteils 4 vorgesehen ist. Die zum Erzeugen von Tönen verwendeten Saiten 6 sind zwischen dem Resonanzkörper 2 und dem Kopfteil 12 befestigt, wobei sie von einem Steg 18 gestützt sind.
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Der Resonanzkörper 2 besteht aus einer oberen Platte 2a, einer unteren Platte 2b und einer Seitenplatte 2c, welche die Ränder der oberen und unteren Platten 2a und 2b umgibt. Die obere Platte 2a ist mit einem Tonloch oder f-förmigen Loch 8 versehen.
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Bei dem Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente wird die Vibration, die durch die Anfangsreibung zwischen den Saiten 6 und den Haaren eines Streichbogens erzeugt wird, über den Steg 18 auf die obere Platte 2a übertragen und dann wiederum nacheinander auf die Seitenplatte 2c und die untere Platte 2b übertragen. Da die Vibration des Resonanzkörpers 2 Vibrationsenergie auf die Luft überträgt, werden Töne erzeugt. Die resultierenden Töne werden durch das in der oberen Platte 2a ausgebildete Tonloch 8 nach außen übertragen.
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Es existieren verschiedene Verfahren, um die Töne, die durch die Vibration eines Saiteninstruments aus der Gruppe der Streichinstrumente erzeugt werden, zu verstärken. Zu den Beispielen für diese Verfahren zählen ein Verfahren zum Verstärken von Tonsignalen durch Verwendung eines an der Außenseite des Saiteninstruments angeordneten Mikrophons, und ein Verfahren zum Verstärken von Vibration, die mittels eines am Körper des Saiteninstruments befestigten Sensors detektiert wird. Durch das Verstärken der Tonsignale mit Hilfe des außen angeordneten Mikrophons kann der natürlichste Klang erzielt werden, wobei jedoch das Erzeugen der gewünschten Lautstärke problematisch ist, da dem Ton des Saiteninstruments Außengeräusche hinzugefügt werden. Zusätzlich zu dem Mikrophon können verschiedene Zubehörteile auf mehrere Arten an dem Saiteninstrument angebracht sein. Diese Zubehörteile sowie das Mikrophon können je nach ihrer Anbringungsposition und Form die natürliche Frequenz des Saiteninstruments und folglich die Lautstärke und den Klang verändern, was ebenfalls eine signifikante Veränderung des Ansprechverhaltens in Bezug auf die jeweiligen Frequenzbänder verursacht.
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Bei den meisten herkömmlichen Saiteninstrumenten wie z. B. Geigen oder elektrischen Geigen, wurde das Mikrophon unterhalb des Stegs installiert, was gut geeignet für den Empfang der Spannung und Vibration der Saiten war, so dass die elektrische Verstärkung effizient implementiert werden konnte. Herkömmliche elektrische Geigen weisen jedoch keinen Resonanzkörper auf und sind deshalb nicht in der Lage, ohne elektrische Verstärkung akustische Töne zu erzeugen, und alleine für sich genommen können sie kaum Töne erzeugen.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der oben angeführten Probleme konzipiert, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente zu schaffen, das nicht nur authentisch klingende akustische Töne erzeugen kann, sondern auch eine elektrische Verstärkung von Tonsignalen realisieren kann, bei der der Originalton im größtmöglichen Ausmaß erhalten bleibt, wobei dies unter Verwendung ein und desselben Musikinstruments ermöglicht werden soll.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist ein piezoelektrisches Element in einem Resonanzkörper des Saiteninstruments aus der Gruppe der Streichinstrumente installiert, wobei das piezoelektrische Element die Erzeugung akustischer Töne und elektrisch verstärkter Töne ermöglicht. In diesem Fall ist die Installationsstelle des piezoelektrischen Elements besonders wichtig, da dieser eine Veränderung der Qualität, des Klangs, des Drucks und der Lautstärke des Tons bewirken kann.
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Zwecks Veranschaulichung einiger Beispiele der Installation des piezoelektrischen Elements lässt sich erstens anführen, dass, falls das piezoelektrische Element in gleicher Weise wie bei einer elektrischen Geige unmittelbar unterhalb des Stegs angeordnet ist, das piezoelektrische Element die natürliche Frequenz des Stegs dahingehend verändern kann, dass der Resonanzkörper aufgrund seiner unzureichenden Vibration nicht in der Lage ist, schwache Töne zu verstärken. Töne, die aus einer Vibration des Stegs und der oberen Platte des Resonanzkörpers resultieren, haben eine Frequenz, die über einem mittleren Pegel liegt, und somit führt eine Vibration der unteren Platte des Resonanzkörpers dazu, dass in dem Ton eine niedrige Frequenz ausgeschlossen ist und es somit schwierig ist, ausreichende Harmonische zu erzeugen. Zweitens kann gemäß 2 das piezoelektrische Element an einer Innenfläche des Resonanzkörpers in einer Position A oder B installiert sein. Jedoch ist in diesem Fall, da das piezoelektrische Element Schwierigkeiten bei der Detektion von Druck (Spannung der Saiten) und Vibration hat, die resultierende Lautstärke des Tons unter gleichen Bedingungen zu niedrig, und somit ist ein höherer Grad an Verstärkung als derjenige der elektrischen Verstärkung erforderlich. Dies kann aufgrund einer Verstärkung unerwünschter Fremdsignale ein übermäßiges Rauschen und störende Töne verursachen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die oben angeführte Aufgabe sowie weitere Aufgaben gelöst werden, indem ein kombiniertes akustisches und elektrisches Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente vorgesehen wird, das aufweist: einen Resonanzkörper mit einer oberen Platte und einer unteren Platte, die mit einem Zwischenraum angeordnet sind, und mit einer Seitenplatte, welche die Ränder der oberen Platte und unteren Platten umgibt, einen von dem Resonanzkörper abstehenden Halsteil, wobei der Halsteil an einer Vorderfläche mit einem Griffbrett versehen ist und an einem distalen Ende mit einem Kopf versehen ist, und eine Saite, die zwischen einem an dem Kopf befindlichen Saitenwirbel und einem an einem Seitenende des Resonanzkörpers befindlichen Saitenhalter angeordnet ist, wobei sie von einem Steg gestützt ist, wobei ferner in der unteren Platte ein piezoelektrisches Element vorgesehen ist, um die Vibration und den Druck der Saite in elektrische Signale umzusetzen, und wobei ein Stimmstock in Form eines Haltestabs zwischen einer unteren Fläche der oberen Platte und dem piezoelektrischen Element derart installiert ist, dass die von der oberen Platte erzeugte Resonanz durch den Stimmstock auf das piezoelektrische Element und die untere Platte übertragen wird.
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Das piezoelektrische Element kann in einer Ausnehmung der unteren Platte eingebettet sein, und eine Druckplatte kann zwischen dem piezoelektrischen Element und dem Stimmstock derart angeordnet sein, dass die durch den Stimmstock übertragene Vibration über die Druckplatte gleichförmig in dem gesamten piezoelektrischen Element verteilt wird.
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Das piezoelektrische Element kann eine rechteckige Form haben und derart ausgerichtet sein, dass eine lange Seite des Elements rechtwinklig zu der Richtung der Holzmaserung und der Kreisringe der unteren Platte verläuft. Die Druckplatte kann aus dem gleichen Material wie demjenigen der unteren Platte ausgebildet sein und kann derart befestigt sein, dass ihre Holzmaserung in der gleichen Richtung wie diejenige der unteren Platte verläuft.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben aufgeführten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen Folgendes gezeigt ist:
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Geige;
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2 zeigt eine Querschnittsansicht zur Darstellung der Installation eines Sensors in der herkömmlichen Geige;
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3A zeigt ein analytisches Diagramm der Lautstärke in einer Situation, in der ein Sensor an einer Innenfläche eines Resonanzkörpers installiert ist;
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3B zeigt ein analytisches Diagramm der Lautstärke in einer Situation, in der ein piezoelektrisches Element unterhalb eines Stimmstocks installiert ist;
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten kombinierten akustischen und elektrischen Saiteninstruments aus der Gruppe der Streichinstrumente;
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5 zeigt eine Querschnittansicht von 4;
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6 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht des in 5 gezeigten Stimmstocks;
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7 zeigt eine Ansicht der Konfiguration eines bei der vorliegenden Erfindung verwendeten piezoelektrisches Elements;
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8A zeigt ein mittels einer Spektralanalysevorrichtung erhaltenes analytisches Diagramm eines Tons, der von einer generell akustischen Geige erzeugt und mittels eines Kondensatormikrophons verstärkt wird;
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8B zeigt ein analytisches Diagramm des Ton- und Frequenzspektrums eines akustischen Tons, der von dem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente erzeugt wird und der nicht einer elektrischen Verstärkung unterzogen wird;
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8C zeigt ein analytisches Diagramm des Ton- und Frequenzspektrums eines akustischen Tons, der von dem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente erzeugt wird und der unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements elektrisch verstärkt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Zu der folgenden Beschreibung ist anzumerken, dass Bauteile der vorliegenden Erfindung, die jeweils denjenigen des bereits beschriebenen Standes der Technik entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Ferner kann in der folgenden Beschreibung ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildetes Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente kurz als Geige bezeichnet werden.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Geige gemäß der vorliegenden Erfindung, 5 zeigt eine Querschnittansicht von 4, 6 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht des in 5 gezeigten Stimmstocks, und 7 zeigt eine Ansicht der Konfiguration eines bei der vorliegenden Erfindung verwendeten piezoelektrisches Elements.
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Gemäß 4 bis 6 weist das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete kombinierte akustische und elektrische Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente einen Resonanzkörper 2, der einen Hohlraum für Luftresonanz definiert, einen von einer Seite des Resonanzkörpers 2 abstehenden Halsteil 4, und eine oder mehrere Saiten 6 auf, die zwischen dem Resonanzkörper 2 und dem Halsteil 4 befestigt sind.
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Der Resonanzkörper 2 besteht aus einer oberen Platte 2a und einer unteren Platte 2b, die mit einem gegenseitigen Zwischenraum angeordnet sind, und einer Seitenplatte 2c, welche die Ränder der oberen Platte 2a und der unteren Platte 2b umgibt. Ein Stimmstock 7 in Form eines Haltestabs ist zwischen einer unteren Fläche der oberen Platte 2a und der unteren Platte 2b derart installiert, dass die von der oberen Platte 2a erzeugte Resonanz durch den Stimmstock 7 auf die untere Platte 2b und ein piezoelektrisches Element 20 übertragen wird.
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Die obere Platte 2a ist in ihrem Mittelbereich mit mehreren symmetrischen Tonlöchern 8 versehen, um die in dem Resonanzkörper 2 erzeugte Luftvibration nach außen zu übertragen. An einer Vorderfläche des Halsteils 4 ist ein Griffbrett 10 befestigt, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Saiten 6 mit seinen Fingern zu drücken. An einem distalen Ende des Halsteils 4 ist ein Kopf 12 ausgebildet. Der Kopf 12 ist mit einem Saitenwirbel 14 versehen.
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Der Resonanzkörper 2 ist mit einer Saitenbefestigungsvorrichtung 16 versehen, an der ein Ende jeder Saite 6 befestigt werden kann. Jede Saite, deren eines Ende an der Saitenbefestigungsvorrichtung 16 befestigt ist, ist an ihrem anderen Ende auf einen Saitenwirbel 14 des Kopfs 12 gewickelt, während sie durch einen Steg 18 gestützt ist. Somit kann die Saite 6 durch Einstellen des Saitenwirbels 14 gespannt werden.
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Gemäß 7 wird zur Ausbildung des gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehenen piezoelektrischen Elements 20 eine Kupferplatte 20c an der oberen Fläche einer dünnen Keramikplatte 20a befestigt, und eine PCB 20b wird an der unteren Fläche der dünnen Platte 20a befestigt. Anschließend werden die Kupferplatte 20c und die PCB 20b von einem Kupferband 20d umgeben, und ein elektrischer Abschirmdraht 24 wird mit der PCB 20b verbunden. Dann wird durch Umschließen des resultierenden Laminats mit einem Kunststoffgehäuse 20d, mittels dessen die piezoelektrischen Effekte verbessert werden, das piezoelektrische Element 20 vervollständigt. Das piezoelektrische Element 20 mit der oben beschriebenen Konfiguration hat eine Länge im Bereich von 20 bis 30 mm und eine Breite im Bereich von 8 bis 14 mm und hat vorzugsweise eine Länge im Bereich von 23 bis 27 mm und eine Breite im Bereich von 10 bis 12 mm.
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Gemäß 6 wird das piezoelektrische Element 20 in eine Ausnehmung eingebettet, die in der unteren Platte 2b des Resonanzkörpers 2 an einer Position definiert ist, welche sich in Kontakt mit dem unteren Ende des Stimmstocks 7 befindet. Typischerweise hat die untere Platte 2b des Resonanzkörpers 2 eine Dicke von 4,6 mm an der Mitte und 3,8 mm an jeder Seite. Bei der vorliegenden Erfindung hat das piezoelektrische Element 20 eine Dicke von ungefähr 2 mm, und die Ausnehmung, die in der unteren Platte 2b des Resonanzkörpers 2 an einer Position ausgebildet ist, an welcher der Stimmstock 7 vertikal installiert ist, hat eine Tiefe von ungefähr 2 mm, die der Dicke des piezoelektrischen Elements 20 entspricht, und eine geeignete Form, um das in die Ausnehmung eingesetzte piezoelektrische Element 20 sicher zu halten. Zur Realisierung eines Press-Sitzes ohne einen Spalt zwischen dem piezoelektrischen Element 20 und der Ausnehmung wird das Gehäuse 20d des piezoelektrischen Elements 20 mit einem elastischen Material wie z. B. Gummi umgeben. Nachdem das piezoelektrische Element 20 fest in der Ausnehmung der unteren Platte 2b eingebettet worden ist, wird eine Druckplatte 22, welche als gerundete Platte mit einer Dicke von 1 bis 2 mm ausgebildet ist, an dem piezoelektrischen Element 20 und einem Umfangsbereich der Ausnehmung der unteren Platte 2b befestigt, wobei dazwischen ein Haftvermittler (natürliches Material: Leim) appliziert wird. Die Druckplatte 22 weist das gleiche Material wie die untere Platte 2b des Resonanzkörpers 2 auf, wie z. B. hochfestes Ahorn, und ist eng sowie horizontal derart an der unteren Platte 2b des Resonanzkörpers 2 befestigt, dass die Richtung von Kreisringen und Holzmaserung der Druckplatte 22 mit derjenigen der unteren Platte 2b übereinstimmt. Zur Gewährleistung einer noch festeren Anbringung wird die Druckplatte 22 während einer Dauer von 24 Stunden oder mehr mittels einer Klemme gesichert.
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Das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete piezoelektrische Element 20 hat eine rechteckige Form und ist derart ausgerichtet, dass eine lange Seite des Elements rechtwinklig zu der Richtung der Kreisringe und der Holzmaserung der unteren Platte 2b verläuft. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass das piezoelektrische Element so ausgerichtet ist, dass es eine verstärkte Vibration in einer Richtung zeigt, welche die Kreisringe und die Holzmaserung der unteren Platte 2b kreuzt, so dass ein größeres Klangvolumen erzeugt wird.
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Gemäß 6 wird, nachdem das piezoelektrische Element 20 in die Ausnehmung der unteren Platte 2b des Resonanzkörpers 2 eingebettet worden ist, die Druckplatte 22 an dem piezoelektrischen Element 20 befestigt, und der Stimmstock 7 wird seinerseits vertikal auf die Druckplatte 22 gestellt. Die befestigte Druckplatte 22 wird mit Hilfe von Schmirgelpapier poliert, damit sie so eben wie möglich ist, um zu gewährleisten, dass der Stimmstock 7 problemlos vertikal aufgestellt werden kann.
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Als Nächstes wird der elektrische Draht 24 an einer Buchse 26 befestigt, und dann wird die Buchse 26 an der seitlichen Platte 2c befestigt. Die obere Platte 2a des Resonanzkörpers 2 wird an der seitlichen Platte 2c angebracht, mit der die untere Platte 2b verbunden worden ist. Dann wird eine Kopfeinheit, die aus dem Griffbrett 10, dem Halsteil 4 und dem Kopf 12 besteht, an dem Resonanzkörper 2 befestigt. Nach dem Auftragen eines Lacks zwecks Färbung werden die Saitenbefestigungsvorrichtung 16, eine Aufsatzbacke und der Saitenwirbel 14 an ihren korrekten Positionen angeordnet, und dann werden die Saiten 6 installiert. Der Steg 18 wird unter den Saiten 6 platziert, und der Stimmstock 7 wird zwischen der oberen Platte 2a und der untere Platte 2b des Resonanzkörpers 2 auf die Druckplatte 22 gestellt.
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Der Stimmstock 7 kann dazu dienen, entsprechend seiner jeweiligen Installationsposition den gewünschten Klang einzustellen, da der Druck, die Qualität und die Klangfarbe von der Position des Stimmstocks 7 abhängen. Beispielsweise kann ein schärferer Ton erzeugt werden, wenn der Abstand zwischen dem Stimmstock 7 und dem Steg 18 verkleinert ist, während ein sanfterer Ton erzeugt werden kann, wenn der Abstand zwischen dem Stimmstock 7 und dem Steg 18 vergrößert ist. Ferner lässt sich ein höheres Frequenzband erzielen, wenn der Stimmstock 7 näher an einer E-Saite angeordnet ist, während ein tieferes Frequenzband erzielt wird, wenn der Stimmstock näher an einer G-Saite angeordnet ist. Dadurch werden die gleichen Effekte erreicht wie bei der Verstärkung mittels eines Verstärkers, da sich der Stimmstock 7 stets über die Druckplatte 22 bewegt. Zudem ist mit dieser Konfiguration ein Variieren des Tons auf verschiedene Weise möglich, wenn ein Verstärker oder ein Effektor verwendet wird, und es wird ein Ton erzeugt, der dem Originalton des Saiteninstruments in höchstem Maß ähnlich ist, ohne dass eine separate Vorrichtung verwendet wird.
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Die Druckplatte 22 besteht aus Ahorn, vorzugsweise aus gut getrocknetem, harten Ahorn, und ist derart ausgerichtet, dass die Richtung der Holzmaserung der Druckplatte 22 mit derjenigen des Resonanzkörpers 2 übereinstimmt. Wie empirisch bewiesen wurde, lassen sich, obwohl das piezoelektrische Element 20 in die untere Platte 2b des Resonanzkörpers 2 eingebettet ist, ein besserer akustischer Ton und eine gesteigerte Klangqualität erreichen, da die Druckplatte 22 derart konfiguriert ist, dass sie sowohl das piezoelektrische Element 20 als auch die untere Platte 2b bedeckt, und mittels Leim fest an diesen Teilen angebracht ist. Angesichts der Tatsache, dass das Material der Druckplatte 22 eine beträchtliche Auswirkung auf die Klangfarbe des Tons hat, ist es wesentlich, die Druckplatte 22 aus der gleichen Art gut getrockneten, harten Materials auszubilden wie demjenigen des Resonanzkörpers 2.
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Die vorliegende Erfindung ist derart konzipiert, dass die mittels der Saiten 6 erzeugte Vibration ohne Verlust übertragen wird. Gemäß 4 wird, wenn die Spannung der Saiten 6 auf die obere Platte 2a einwirkt, die resultierende Vibration auf den Stimmstock 7 übertragen und wird folglich auch auf das piezoelektrische Element 20 übertragen, das in der Ausnehmung der unteren Platte 2b des Resonanzkörpers 2 eingebettet ist, wobei es durch die Druckplatte 22 gesichert ist. In diesem Fall funktioniert die Druckplatte 22 dahingehend, dass die durch den Stimmstock 7 übertragene Vibration gleichförmig über das gesamte piezoelektrische Element 20 verteilt wird.
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Um das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente in einem akustischen Modus zu spielen, wird mittels der Saiten 6 Vibration erzeugt, die aufgrund von Reibung zwischen den Saiten und den Haaren eines Streichbogens entsteht. Die Vibration der Saiten 6 wird über den Steg 18 auf die obere Platte 2a übertragen, wodurch die obere Platte 2a eine Resonanz erfährt. Die resultierende Resonanz der oberen Platte 2a wird auf dem Wege des Stimmstocks 7 und der Druckplatte 22 auf die untere Platte 2b übertragen. Die Luft innerhalb des Resonanzkörpers 2 wird, wenn sie die Vibrationsenergie der oberen und unteren Platten 2a und 2b empfängt, ihrerseits in Schwingung versetzt. Wenn die Resonanz der Luft durch die Tonlöcher 8 nach außen übertragen wird, wird ein hörbarer Ton erzeugt.
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Um andererseits das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Saiteninstrument aus der Gruppe der Streichinstrumente in einem elektrischen Modus zu spielen, werden die Saiten 6 gestrichen, nachdem ein (nicht gezeigter) Stecker, der mit dem Verstärker oder dgl. verbunden ist, in die Verbindungsbuchse 26 eingeführt worden ist. Dadurch wird – ähnlich wie oben beschrieben – die Vibration der Saiten 6 nacheinander durch den Steg 18, die obere Platte 2a, den Stimmstock 7, die Druckplatte 22, das piezoelektrische Element 20 und die untere Platte 2b übertragen. Da das piezoelektrische Element 20 die übertragene Vibration und den übertragenen Druck in elektrische Signale umsetzt und die elektrischen Signale ihrerseits verstärkt werden, z. B. durch den mit der Verbindungsbuchse 26 verbundenen Verstärker, kann ein verstärkter Ton über einen Lautsprecher ausgegeben werden.
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Somit ist ein und dasselbe gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Saiteninstrument nicht nur zum Erzeugen akustischer Töne verwendbar, sondern auch dazu, Originaltöne im höchstmöglichen Maß in geeigneter Weise zu verstärken. Die vorliegende Erfindung ist an sämtlichen Musikinstrumenten der Gruppe der Streichinstrumente anwendbar, wie z. B. an einer Geige, einer Cello, einer Bratsche oder einem Kontrabass.
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8A zeigt ein Frequenzband, das erhalten wird, indem ein von einer normalen Violine erzeugter Ton mit Hilfe eines Kondensatormikrophons verstärkt wird und der aufgenommene Ton mittels eines Computers analysiert wird. Wie gezeigt ergibt sich das höchste Frequenzband hauptsächlich bei ungefähr 500 Hz und ungefähr 1 kHz. 8B zeigt rechnerische Spektrums-Ergebnisse der Analyse des Frequenzbands und der Klangfarbe des Tons, der von dem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Saiteninstrument erzeugt und von dem externen Kondensatormikrophon in einer akustischen Situation aufgenommen wird, bei der dem piezoelektrischen Element kein Strom zugeführt wird und somit keine elektrische Verstärkung der Tonsignale durchgeführt wird. Ähnlich wie gemäß 8A ergibt sich das höchste Frequenzband bei ungefähr 500 Hz und ungefähr 1 kHz, und es wird ein ähnliches Spektrum erzielt. 8C zeigt die Spektrums-Ergebnisse der Analyse des Frequenzbands und der Klangfarbe des Tons in einer Situation, bei welcher der von dem Saiteninstrument gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte Ton mittels des piezoelektrischen Elements einer Verstärkung unterzogen wird. Ähnlich wie gemäß 8A und 8B weist der Ton das höchste Frequenzband bei ungefähr 500 Hz und ungefähr 1 kHz auf.
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Zusammenfassend ist ein und dasselbe gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Saiteninstrument in der Lage, einen generell akustischen Geigenton oder einen elektrisch verstärkten Ton ohne signifikante Unterschiede in Frequenz und Klangfarbe zu erzeugen.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung das piezoelektrische Element in der untere Platte eines Resonanzkörpers eingebettet, so dass es von außen nicht sichtbar ist, und ermöglicht das Erzeugen eines natürlichen Tons eines Saiteninstruments ohne Verwendung eines Verstärkers. Ferner kann, indem das piezoelektrische Element unterhalb einer Druckplatte angeordnet ist, die zum Halten eines Stimmstocks verwendet wird, die Spannung der Saiten auf das piezoelektrische Element übertragen werden, wodurch das piezoelektrische Element hinreichende piezoelektrische Effekte erbringen kann, um den gewünschten Ton-Druck und die gewünschte Ton-Lautstärke zu erzeugen. Das piezoelektrische Element ist in der Lage, die auf die untere Platte des Resonanzkörpers übertragene Vibration und die auf den Stimmstock übertragene Vibration gleichzeitig zu empfangen, und kann dadurch ein hohes Tonvolumen (eine breite Frequenzreaktion) erzeugen. Dadurch kann ein Ton erzeugt werden, der dem Originalton des Saiteninstruments in höchstmöglichem Ausmaß ähnlich ist, und es kann eine effiziente Tonverstärkung vorgenommen werden.
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Falls beispielsweise ein piezoelektrisches Element, das die gleiche Größe wie dasjenige der vorliegenden Erfindung hat, gemäß 2 an einer Oberflächenstelle A der unteren Platte des Resonanzkörpers oder einer Oberflächenstelle B der oberen Platte des Resonanzkörpers befestigt wird, statt an einer Stelle unterhalb des Stimmstocks installiert zu werden, an der Druck aufgebracht wird, erhält man einen Ton mit einem Maximalwert von –20 dB innerhalb eines Bereichs, der sich von dem unteren Grenzwert –∞ zu dem oberen Grenzwert von 0 dB erstreckt. Das piezoelektrische Element jedoch, das gemäß der Erfindung unterhalb der Druckplatte eingebettet ist, ermöglicht gemäß 3B die Erzeugung von Tönen mit einem Maximalwert von 2 dB (nahe Null), wodurch bei gleichen Bedingungen eine Verbesserung der Intensität des Tons erzielt wird, die maximal ungefähr das Zehnfache beträgt.
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Obwohl hier zu Veranschaulichungszwecken die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Substitutionen vorgenommen werden können, ohne von dem aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlichen Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
