ES2573377B1 - Instrumento musical de percusión electroacústico - Google Patents

Abstract

Instrumento musical de percusión electroacústico, cuyo sonido característico se asemeja al de un cajón y es obtenido mediante la disposición especial de distintos sensores piezoeléctricos (6.1, 6.2, 6.3, 6,4) y un pad generador de graves (8, 9). Además, el sonido puede ser modificado electrónicamente mediante filtros, preamplificaciores y ecualizaciores de audio (7, 11). Gracias a sus características técnicas las dimensiones del instrumento pueden ser muy reducidas, facilitando así su transporte, posibilitando nuevas formas de ejecución así como su incorporación en diversos sets de percusión.

Description

Instrumento musical de percusión electroacústico.

Sector de la técnica Instrumentos musicales de percusión, GIOD13/00.

Estado de la técnica

Generalmente, en ambientes en los que un cajón flamenco necesite amplificación de su sonido se utilizan uno o dos micrófonos, situados delante y detrás del mismo. En los últimos años han aparecido modelos de cajón que incorporan en su interior mediante sensores piezoeléctricos y circuitos preamplificadores, lo que se conoce como pickups. La idea de este montaje es conseguir una sonorización del instrumento sin micrófonos, tan s610 conectándolo a un equipo de amplificación mediante un cable de audio.

Actualmente existen cajones sonorizados mediante pickups, como el modelo Meinl Pickup Cajon CAJ9SNT-M o el descrito en la patente US 20140208925 Al. Se trata de cajones en cuyo interior se adhiere uno o varios sensores de manera que éstos recogen el sonido en forma de vibración que se transmite por el cuerpo del instrumento. Gracias a las propiedades piezoeléctricas del material del sensor éste transduce dicha vibración en una señal eléctrica alterna que puede ser preamplificada, amplificada y reproducida con equipos de sonido.

La patente ES 1 078 162 U, que hace referencia a un cajón musical electrónico, propone un sistema de procesamiento midi mediante el que asigna un sonido de cajón a la señal procedente de los sensores. Se trata, por tanto, de un instrumento electrónico sin carácter acústico ninguno. con las diferencias sonoras que conlleva.

Problema derivado del estado de la técnica

En la práctica son varios los inconvenientes que aparecen al sonorizar cajones mediante pickups. Para los modelos de cajón sonorizados mediante pickups que actualmente existen predominan en su sonorización las frecuencias medias, que otorgan al sonido un carácter metálico, en lugar de las graves y agudas. más cercanas al timbre característico de un cajón. Además, la arena del cajón (que es el sonido agudo del cajón, de frecuencias comprendidas entre los 4000 Hz Y los 7000 Hz) se registra muy débilmente y es tapada por el sonido del golpe de la mano con la tapa. mucho más intenso, perdiendo entonces su timbre característico.

El sonido que se obtiene mediante la sonorización con pickups piezoeléctricos en los modelos de cajón resulta entonces ser deficiente y de baja fidelidad. Los principales inconvenientes que presenta este sistema mediante sensores piezoeléctricos son:

Primero. que las frecuencias por encima de los 4000 Hz no se recogen bien debido a las características intrínsecas del sensor, pues los sensores piezoeléctricos responden bien en los determinados rangos de frecuencia para los que originalmente son diseñados y fabricados. Por ejemplo, los sensores piezoeléctricos de zirconato titantato de plomo (PZT) captan frecuencias más altas cuanto menor es su tamaño, y viceversa. Por lo tanto. no es válido cualquier sen~or para sonorizar.

Segundo, por estas mismas razones, en los modelos de cajón con pickup que se comercializan predominan las frecuencias medias del instrumento (las comprendidas entre 500 y 3500 Hz), otorgando al sonido un timbre opaco y poco fiel al onginal. Esto se debe, en parte, a que no se emplean los sensores adecuados, como se comenta en el punto anterior, o se utiliza un único sensor para recoger todo el espectro sonoro( el timbre característico del cajón). Por tanto, para cubrir el timbre de sonido se necesitarán varios tipos de sensor, de manera que entre todos este timbre quede recogido en su amplitud y de la mejor manera posible.

Tercero, y más importante, mediante sensores piezoeléctricos las frecuencias más graves de un cajón no se registran convenientemente, quedando asf también el espectro sonoro incompleto en su versión electrificada respecto de su versión puramente acústica Esto se debe a que el sensor no es compatible con el proceso fisico que constituye el sonido de frecuencias más bajas de un cajón. En un cajón, el sonido grave (por debajo de 150 Hz) se produce por el movimiento de una masa de aire a través de su agujero de descompresión, siendo éste menor en frecuencia cuando mayor sea esta masa de aire, es decir, cuanto mayor sea el volumen del instrumento. Este sonido se propaga principalmente por el aire y una parte lo hace por el material del cuerpo del cajón, y es esta parte la que se recoge cuando se sonoriza un cajón mediante pickups adheridos en su interior. Además~ teniendo en cuenta que el coeficiente de absorción acústica de la madera del cuerpo del cajón es mayor para frecuencias bajas, lo que ocurre, en resumen, es que el sensor piezoeléctrico captará una pequeña porción del grave y atenuada por la absorción.

Los cajones sonorizados mediante pickups, incluidos los mencionados anterioonente, utilizan los sensores adheridos en el interior para captar tanto graves como agudos que se transmiten por el cuerpo del cajón, por lo que no consiguen resultados satisfactorios.

Explicación de la invención

El instrumento objeto de esta patente posee en su interior varias cuerdas y bordones metálicos. Al golpear la tapa del instrumento éstos vibran y el sonido producido, de carácter agudo, se recoge mediante unos sensores piezoeléctricos colocados en el interior de la tapa y específicos para frecuencias altas, por encima de los 4000Hz.

Por otro lado, se dispone en su interior de un pad electroacústico foonado por un sensor piezoeléctrico y una superficie goma encima de éste, estando este pad en contacto con la cara interna de la tapa de golpeo. Al golpear la tapa del instrumento cerca de este pad se obtiene una señal electroacústica alterna que es filtrada a través de un filtro paso bajo, eliminando las frecuencias medias y agudas, resultando por debajo de los 150 Hz Y muy similar al sonido grave del cajón. La novedad que presenta este sistema es, por tanto, que el grave se produce no por el desplazamiento de la masa de aire del interior de cajón si no por la compresión y filtrado del pad al tocar el instrumento. La principal y más importante consecuencia que de esto se deriva es que se puede reducir el tamaño del instnunento de manera considerable, pasando de unas dimensiones tipicas de 30 x 30 x 50 cm (ancho x profundo x alto) a unas reducidas, por ejemplo 30 x 30 x 5 cm, lo que supone una disminución de un 90% en volumen, y disminuye también el peso del instrumento a algo más de 1 kg (un cajón típico pesa alrededor de 4 kg). Estas características convierten el instrumento en algo más transportable y además permiten incorporarlo en cualquier set de percusión, de batería, etc, tocarto colocándolo entre las piernas o simplemente como un instrumento de percusión de mano.

5 Es importante destacar, entonces, que se utilizan sensores de diferentes respuestas en frecuencia para recoger y generar las diferentes partes del espectro sonoro de este instrumento: por un lado dos tipos diferentes, ambos sensibles a los agudos, que se colocan en el interior de la tapa y que recogen las frecuencias más altas. Se sitúan en la tapa porque es aquí donde la cuerda y los bordones hacen contacto con ella y por lo

10 tanto es aquí donde su presencia es mayor y no en otras partes del cuerpo del instrumento. Por otro lado, está el sensor que forma parte del pad y cuyo golpeo genera un sonido de carácter grave.

Los sensores de la tapa y del pad están conectados a un circuito preamplificador en el que: se consigue un nivel de señal suficiente para que, a continuación, un circuito

15 ecualizador que trabaja en varias bandas de frecuencia ecualice el sonido mediante el accionamiento de unos potenciómetros rotativos de ajuste, accesibles desde el exterior del instrumento. Modificando los parámetros de ecualización se termina de adecuar el espectro del sonido del instrumento al timbre característico de un cajón. Además, dichos parámetros permiten conseguir sonidos diferentes.

El sonido de cajón de este instrumento se consigue entonces porque : primero, se emplean sensores de agudos allá donde se producen los agudos, esto es, en la tapa; segundo, se genera un grave similar al de un cajón con el pad formado por otro sensor piezo, una goma y el filtro paso bajo, y tercero, el timbre del sonido (obtenjdo de una

25 manera más congruente con los procesos fisicos involucrados en su generación y transmisión) termina de ser ajustado por el intérprete mediante los mandos de control del circuito ecuaJizador.

El cuerpo del instrumento comprende además un pequeflo agujero en la base

30 cuyo fin no está relacionado con el grave de un cajón (pues, como se ha comentado anteriormente, los graves se generan mediante el pad electroacústico) sino con los agudos, pues este agujero permitiría que la tapa vibre más libremente produciendo agudos más intensos.

35 Por otro lado, el filtro paso bajo instalado en el instrumento mantiene o elimina la frecuencia de resonancia de la tapa de golpeo. De esta manera es posible obtener una resonancia de la tapa, que puede ser modificada o eliminada mediante el control del citado filtro.

40 Descripción de las figuras Fig. 1. Vista más representativa de la invención. Fig. 2. Representa una vista de planta, de alzado y de perfil del instrumento con la tapa puesta en la que se observan los mandos exteriores de ajuste, tales como los mandos de volumen y tono, conector jack de salida, conmutador de encendido y apagado e

45 indicador luminoso de encendido y apagado. Fig. 3. Representa una vista de planta, de alzado y de perfil del instrumento sin la tapa, en la que pueden observarse la mayoría de los elementos interiores del mismo, tales como las cuerdas, los bordones, el pad de graves, la fuente de alimentación, el circuito y los mandos de aj uste.

Fig. 4. Representa tul despiece con perspectiva de los elementos interiores del instrumento. Fig. 5. Representa una vista en perspectiva del instrumento sin la tapa y con los elementos interiores situados en su posición de montaje. Fig. 6. Es un diagrama de bloques de la electrónica del instrumento.

Exposición detallada de un modo de realización La presente invención se ilustra adicionalmente mediante el siguiente ejemplo de realización. que no pretende ser limitativo de su alcance.

Como puede observarse en las figuras, el instrumento está formado por una caja de madera constituida por un cuerpo paralelepípedo (1), en cuya base se ha practicado un agujero (2), y una tapa de golpeo (3) que se une al cuerpo mediante tomillos.

Cuando se golpea la tapa (3) vibran las cuerdas (4) y bordones metálicos (5) produciendo los sonidos más agudos del instrumento. Estas vibraciones se transmiten a través de la tapa (3) y se registran mediante al menos un sensor piezoeléctrico (6.1, 6.2,

6.3 Y 6.4). Estos sensores, sensibles a frecuencias altas (por encima de los 4000 Hz), se sitúan en la cara interior de la tapa (3). Además, están conectados a la entrada de un circuito preamplificador y ecualizador (7).

Otro sensor piezoeléctrico (8) se encuentra sobre una estructura (9). Sobre éstos se coloca una superficie de goma (10) conformando un pad electrónico. Dicho pad estaría en contacto con la superficie interior de la tapa. Al golpear ésta cerca de este pad se produce una senal eléctrica que es filtrada a través de un filtro paso bajo (11). ajustable desde el exterior del instrumento. para después entrar en el circuito preamplificador y ecualüador (7).

Los parámetros de ecualización del circuito preamplificador y ecualizador (7) pueden ser modificados mediante los mandos de volumen (12) y tono (13). El circuito se alimenta mediante una pila eléctrica (14) y su encendido y apagado se controla con un conmutador (15). Un led (16) indica si el circuito está encendido o apagado.

Tras el circuito preamplificador y ecualizador (7). la señal se dirige a un conector de audio de salida (17) desde el que, mediante un cable de audio, puede conectarse a un equipo de amplificación o reproducción de audio. En la Figura 6 queda esquematizado el funcionam lento de la electrónica del instrumento.

La cuerda (4) se sujeta por uno de sus extremos mediante un sistema (18) que pennite que ésta se retire e intercambie por otra en caso de rotura.

Además, mediante un listón móvil (19) y un tomillo manipulable desde el exterior (20) se puede controlar la tensión de la cuerda (4).

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   l . Instrumento musical de percusión electroacústico caracterizado porque comprende una tapa de golpeo de madera, en cuya cara interior hay dispuestos una cuerda metálica y 40 hilos o bordones metálicos, estando dotada esta tapa de golpeo por su parte interna de uno o varios sensores piezoeléctricos de diferente respuesta en frecuencia.

2. 2.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un agujero trasero.

3. 3.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 1, caracterizado plrque en el interior del instrumento se dispone de un sensor piezoeléctrico que junto con una pieza de goma forma un pad electrónico, estando dispuesto este pad en contacto con la cara interna de la tapa mediante una estructura.

4. 4.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 3, caracterizado porque la seí'ial eléctrica procedente del pad es filtrada en frecuencias mediante un filtro paso bajo.

5. 5.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende uno o varios preamplificadores electrónicos, seleccionables mediante un conmutador y alimentados eléctricamente mediante una pila eléctrica

6. 6.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 5, caracterizado porque los circuitos preamplificadores asociados a la señal eléctrica procedente de los sensores están conectados a un circuito ecualizador que posee una respuesta en volumen diferente para cada frecuencia, de tal manera que comprende varios anchos de banda centrados en sendas frecuencias.

7. 7.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un conector de audio de salida, un control de volumen y, al menos, un regulador de tono.

8. 8.

   Instrumento musical de percusión electroacústico caracterizado porque comprende un indicador luminoso de funcionamiento.

9. 9.

   Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado plrque mediante un conmutador la señal procedente de los sensores puede ser conducida al conector de audio de salida bien a través de un control de volumen o bien a través de los circuitos preamplificadores.

10. 10.

    Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 1, caracterizado porque la cuerda metálica se fija al cuerpo del instrumento mediante un tomillo y una tuerca.

11. 11 . Instrumento musical de percusión electroacústico, según reivindicación 1, caracterizado porque la cara interior de la tapa recibe un tratamiento de lacado para facilitar la transmisión de las frecuencias sonoras más agudas.