JP2009053174A - Bow vibration measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本出願に係る発明は、バイオリンやチェロのような擦弦楽器の演奏に用いる弓に関するものである。The invention according to the present application relates to a bow used to play a bowed instrument such as a violin or cello.
余暇の充実、拡大により従来は聞くだけであった音楽を、自ら楽器を演奏することにより楽しむ愛好者が増加している。このような愛好者にとっては、楽器を始めて手にした初心者でも僅かな練習による訓練でも、音楽表現力があり、音楽性の豊かな本格的な演奏が出来ることが望ましい。更に訓練を積めばより高度な表現力で演奏できることは、更に重要である。Increasing number of lovers enjoy music by playing their own musical instruments because of their leisure time. For such enthusiasts, it is desirable that even beginners who have acquired a musical instrument for the first time or training with a few exercises should be able to perform full-fledged performance with musical expressive power and rich musicality. It is even more important to be able to perform with a higher level of expression if further training is performed.
そのような愛好者が使用する楽器としてバイオリンやチェロのような擦弦楽器がある。このような擦弦楽器は楽器の本体に通常4本張られた弦を木材やカーボンファイバー繊維入り樹脂材で作られる棒状スティックに張力をもって張られた毛を押し付けた状態で、弦を擦ることに弦を振動させ演奏を行なうものである。There are bowed instruments such as violins and cellos as instruments used by such enthusiasts. Such a stringed instrument is usually a string of four strings on the body of the instrument, with the stringed stick pressed against a stick made of wood or a resin material containing carbon fiber fibers with the tensioned hair pressed against the string. Is performed by vibrating.
弦を振動させるためには毛は十分な張力を持っていることが不可欠である。しかしながら、棒状スティックに用いられる木材やカーボンファイバー繊維入り樹脂材の強度によっては演奏に必要な十分な毛張力を確保できないものもあり、満足のゆく演奏ができないこともある。In order to vibrate the strings, it is essential that the hair has sufficient tension. However, depending on the strength of the wood or carbon fiber fiber-containing resin material used for the stick-shaped stick, it may not be possible to ensure sufficient hair tension necessary for performance, and satisfactory performance may not be achieved.
従来の弓の構造と毛に張力を与える方法を、図1により説明する。この図に示した弓の構造は近代のバイオリンやチェロなどの擦弦楽器では同様である。A conventional bow structure and a method of applying tension to hair will be described with reference to FIG. The bow structure shown in this figure is the same for bowed instruments such as modern violins and cellos.
図1−(a)は弓の毛を張る前の状態を示す。スティック1の先端部にスティック1の長手方向に対して直角に伸びたヘッド2が構成され毛3の一端が固定されている。スティック1のもう一方の端には毛3の張力を調整するためのアジャスター4が配置され、アジャスター4を回すことによって毛3のもう一方の端が固定されたフロッグ5を移動させることが出来る。FIG. 1- (a) shows a state before the hair of the bow is stretched. A
図1−(b)にアジャスター4の内部構造を示す。アジャスター4はスティック1にあけられたスクリューホール6に挿入され、一部が雄ネジ状に構成されているスクリュー7が設けられている。一方フロッグ5には雌ねじ穴が開けられたアイレット8が取り付けられており、スティック1に設けられた溝9に挿入されている。アイレット8の雌ねじ穴にはアジャンター4のスクリュー7の雄ネジが嵌合されている。この状態でアジャスター4を回転させるとフロッグ5はスティック1の長手方向に前後に移動する。FIG. 1B shows the internal structure of the adjuster 4. The adjuster 4 is inserted into a
図1−(c)に弓の毛を張った状態を示す。フロッグ5がヘッド2から遠ざかる方向にアジャスター4を回転すると毛3は引っ張られる。この時スティック1が曲げられてその程度に従って弓の毛3に張力が発生する。その状況を次に示す。FIG. 1- (c) shows a state where the hair of the bow is stretched. When the adjuster 4 is rotated in a direction in which the
図2−(a)は弓の毛を張る前の状態を示す。弓のスティック1には弓の毛3の張力がほぼゼロになる状態にアジャスター4を回転させると弓の中央付近と毛3の間隔が一番小さくなるように予め反りが付けられている。このときの弓の中央部におけるスティック1と毛3の間隔をd1とする。FIG. 2- (a) shows a state before the hair of the bow is stretched. The
図2−(b)は弓の毛を張った状態を示す。アジャスター4を回転させて毛3を引っ張ることによってスティック1は曲げられてスティック1と毛3の間隔はd2に拡大する。この状態でスティックの中央部はdt=(d2−d1)の寸法だけ曲げられたことになる。このような曲げを今後「撓み」と呼ぶ。文献ELEMENTS of STRENGTH of MATERIALS by Timoshenkoによると棒状部材の両端に曲げモーメントが作用した時の棒状部材の撓みを計算する公式が記載されている。この公式を図2−(c)に示す。棒状部材の両端に作用する曲げモーメントをM、材料の縦弾性係数をE、棒状部材の断面2次モーメントをIとした時、棒状部材の中央の撓みdは、図2−(c)に示す計算式によって計算できる。FIG. 2- (b) shows a state in which the bow hair is stretched. By rotating the adjuster 4 and pulling the
この公式を弓の毛3の張力計算に応用すると毛の張力を計算することができる。弓の場合ヘッド2の高さとフロッグ5の高さはほぼ等しくその値をhとする。通常スティック5の太さはヘッド2に近いところは細く、またフロッグ5の部分は太く作られている。しかし弓の毛3を張った状態では弓の中央部が最も大きく撓むことから張力を計算する時のスティック1の断面2次モーメントIを算出する断面の太さは弓中央部の太さに近似してもよい。従ってスティック1の断面2次モーメントをIとする。スティック1の長さは毛3の張られている長さlとする。毛3の張力をThとするとスティックの中央部がdt=(d2−d1)だけ撓んでいる場合の毛張力Thは図2−(d)に示す計算式によって計算できる。When this formula is applied to the calculation of the tension of the
すなわち、毛張力Thは、Th=8×E×I(d2−d1)/(h×l×l)の計算式で計算できる値になっていることが分かる。ここでα=8×E×I/(h×l×l)と定義しスティック係数αと命名する。弓を使ってバイオリンやチェロのような擦弦楽器を演奏する場合に重要なことは毛張力Thが十分に確保できている必要がある。毛張力は材料の曲げ強さを決めている縦弾性係数Eの数値によってその大きさが変わってしまう。仮に弓に使われている材料の縦弾性係数Eの値が小さな材料であった場合は、所定の毛張力を確保するために毛3を張ったときのスティック中央部の毛3とスティック1の間隔であるd2の寸法を大きくしスティック1の撓みを増やす必要が生ずる。That is, it can be seen that the hair tension Th is a value that can be calculated by the formula Th = 8 × E × I (d2−d1) / (h × l × l). Here, α = 8 × E × I / (h × l × l) is defined and named as a stick coefficient α. What is important when playing a bowed instrument such as a violin or cello is that the hair tension Th must be sufficiently secured. The magnitude of the hair tension varies depending on the value of the longitudinal elastic modulus E that determines the bending strength of the material. If the material used for the bow has a small value of the longitudinal elastic modulus E, the
バイオリンやチェロのような擦弦楽器を演奏する時に演奏者はフロッグ5の部分のスティック1を右手で支えて毛3を弦に押し当て圧力を掛けた状態で、弦を擦って演奏する。このときスティック中央部の毛3とスティック1の間隔であるd2の寸法が大きいと、スティック1の力が毛3に対して垂直に作用せずスティック1が横に振れてしまい演奏が極端にし難くなってしまう。When playing a stringed instrument such as a violin or cello, the performer performs the performance by rubbing the string while holding the
この現象を防止するためにバイオリンやチェロのような擦弦楽器を演奏するための弓のスティック1の材料には縦弾性係数Eの値の大きな木材やカーボンファイバー繊維入り樹脂材が用いられている。木材の場合は「ケヤキ」や「カシ」などの通常堅い材料の約2倍程度の縦弾性係数Eの値を有するフェルナンブコと言う木材が使われている。しかしながら木材のような材料においては素材の特性値に大きなバラツキがあるのでその数値は一定のものではない。因みにフェルナンブコ材の縦弾性係数Eの値は3,000(Kg/mm×mm)前後の数値である。In order to prevent this phenomenon, wood or carbon fiber fiber-containing resin material having a large longitudinal elastic modulus E is used for the material of the
演奏者が弓を選ぶ時などでは、すでに出来上がっている弓がどの程度の縦弾性係数Eの値の材料で作られているかを端的に知る方法がなく、手でスティック1を曲げたりあるいはフロッグ5の部分を持って弓全体を振ってみるなどして感覚的に判断する方法しかないということが一つの難点といえる。When the player chooses a bow, for example, there is no way of knowing how much the already-made bow is made of a material having a value of the longitudinal elastic modulus E, and the
弓の材料の縦弾性係数Eの値に起因する別な問題点もある。次にその現象と問題点を述べる。
図3−(a)は演奏状態の弓の姿勢を示したものである。演奏者が右手11で弓を支えて弦12に毛3を当てている。右手12の親指13はフロッグ5の先端の位置にあり人差し指14の位置はそれより数センチ先に置かれる。親指12の位置を支点として人差し指14に荷重Pを加えることによって毛3が弦12に圧力を掛け、その状態で弦を擦ることに弦を振動させ演奏を行なっている。There is another problem due to the value of the longitudinal elastic modulus E of the bow material. Next, the phenomenon and problems are described.
FIG. 3A shows the posture of the bow in the playing state. The performer supports the bow with the right hand 11 and hits the
弓の毛3の長さをl、人差し指14の置かれている位置までの距離をl2、弦12に毛3が当たっている位置を先端からx・lの位置とした場合、人差し指14がスティック1を押し付ける荷重Pと弦12が毛3を押し上げる毛荷重Phには次の関係が生まれている。ここで、xは弓の長さに対して弦12が当たっている位置を示す先端からの係数。
Ph=(P×l2)/(l×(1−x))When the length of the
Ph = (P × l2) / (l × (1-x))
この状態の時、スティック1には(P×l2)のモーメントが加わり、それによってスティック1自身には撓みが生ずる。文献ELEMENTS of STRENGTH of MATERIALS by Timoshenkoによると支えられている棒状部材の特定位置にモーメントが作用した場合の棒状部材の中央の撓みdpを計算する公式が記載されている。この公式を図3−(b)に示す。この状態ではスティック1は当初毛を張った状態より中央の撓みはdpだけ増加したと考えられることから、毛張力Thは増えることになる。このときの増加状態の毛張力をTpとするとその値は次の計算式で求めることができる。
Tp=Th+α×dp=α(d2−d1)+α×dpIn this state, a moment of (P × 12) is applied to the
Tp = Th + α × dp = α (d2−d1) + α × dp
毛3を弦12当てた状態でスティック1に荷重Pを掛けると図3−(a)に示したように毛3には曲りが生じ弓は回転したことになる。この状態で弓の姿勢を保っているモーメントのつり合いは、荷重Pと荷重点までの距離l2で加えられたモーメントと、増加状態の毛張力Tpの上向き方向ベクトル成分の力と毛3が弦12に当たって位置までの距離である l(1−x)を掛けたモーメントがつり合っているものである。荷重Pと荷重点までの距離l2で加えられたモーメントの値をMpとし、弓の回転角θが小さい場合を考えると図3−(c)に示す様なモーメントと回転角θの関係が生まれる。
Mp=k(x)・θ
ただしk(x)=Tp・l・(1−x)/x
ここでk(x)を「振り子バネ定数」と定義する。k(x)は毛3が弦12に当たる位置(x)の値によって異なる値を示す。When a load P is applied to the
Mp = k (x) · θ
However, k (x) = Tp · l · (1-x) / x
Here, k (x) is defined as a “pendulum spring constant”. k (x) indicates a different value depending on the value of the position (x) where the
一方、弓には重量があるため右手11の親指13の位置を回転中心と考えた場合にある量の慣性モーメントIbが存在する。従って弓の毛3を弦12に押し当てた状態では、毛張力Tpによる弾性と弓の重量から決まる慣性モーメントIbによって回転振動系が生まれてしまうことになる。On the other hand, since the bow is heavy, there is a certain amount of moment of inertia Ib when the position of the
この弓の回転振動系は演奏する場合において長所にもなり、また短所にもなっている。毛張力Tpによる弓の弾性を上手く利用することによって、弦12に当てた毛3をすばやく弦12から離すことができる。すなわち極短い時間だけ弦12に毛3を当ててその跳ね返りを利用して毛3を弦12離し、その動作を繰り返す様な奏法である「スピッカート奏法」すなわち極短い音を連続して演奏する場合は、弓の回転振動系の長所を利用することになる。This bow vibration system is both an advantage and a disadvantage when playing. By making good use of the elasticity of the bow due to the hair tension Tp, the
逆に弓の回転振動系が短所になる場合としては、弦12の上で毛3をすばやく擦る様な場合は、途中で弓が振動してしまい音が揺れてしまうことがある。特に演奏者が演奏に不慣れな初心者の場合はこの現象が発生しやすい。さらに弦12に弓の毛3を当てただけで弓に振動が発生してしまい演奏の妨げになる場合もある。Conversely, when the rotational vibration system of the bow is disadvantageous, when the
図4に弓の回転振動系の固有振動数の関係を示す。ここで、弓の回転振動系から発生する振動を「弓の振り子振動」と名前をつける。「弓の振り子振動」の固有振動数foは毛張力Tp、慣性モーメントIb、毛3が弦12に当たる位置(x)の値によって求まる振動数比Cの値から誘導された。ここでx=0.25のときC=1.73となり、x=0.5のときC=1となり、x=0.75のときC=0.58となり、弓の毛3が弦12当たる位置が弓の先に行くほど「弓の振り子振動」の固有振動数foは高い値になることが誘導されている。FIG. 4 shows the relationship of the natural frequency of the rotational vibration system of the bow. Here, the vibration generated from the rotational vibration system of the bow is named “bow pendulum vibration”. The natural frequency fo of the “pendulum vibration of the bow” was derived from the value of the frequency ratio C determined by the values of the hair tension Tp, the moment of inertia Ib, and the position (x) where the
「弓の振り子振動」の固有振動数が低い弓の場合、上で述べた「スピッカート奏法」のような演奏が極端にし難いという問題がある。それは固有振動数を決めている毛張力Tpが小さく弓の弾性を利用しにくいことが主因である。すなわちこの現象も毛張力Tpを確保するために必要な縦弾性係数Eの値が小さい材料で作られているためである。弦12の上で毛3をすばやく擦る様な場合に途中で弓が振動してしまい音が揺れてしまう問題も「弓の振り子振動」の固有振動数が低い弓に発生しやすい傾向がある。In the case of a bow whose natural frequency of “bow pendulum vibration” is low, there is a problem that it is difficult to perform extremely like the “spiccato performance” described above. This is mainly because the hair tension Tp that determines the natural frequency is small and it is difficult to use the elasticity of the bow. That is, this phenomenon is also made of a material having a small value of the longitudinal elastic modulus E necessary for securing the hair tension Tp. When the
このように、弓がどの程度の縦弾性係数Eを持つ材料で作られたものかということはバイオリンやチェロのような擦弦楽器の演奏に使用する弓にとって基本となる毛張力Tpを確保するための最重要な数値であるにも拘わらず、すでに出来上がっている弓においてはその値を端的に知る方法がないのが実態である。従って、演奏者が適切な弓を求めるときに適切な判断が出来ないという現実がある。
本出願に係る発明は、弓が演奏に適切な毛張力Tpを確保できるものであるか否かを容易に知ることを可能とすることにある。The invention according to the present application is to make it possible to easily know whether or not a bow can secure a hair tension Tp suitable for performance.
棒状部材の材料の縦弾性係数Eの値は、文献ELEMENTS of STRENGTH of MATERIALS by Timoshenko(昭和37年9月20日第5刷発行 丸善)などによれば棒状部材の両端部を支持して中央に錘を載せその時の撓みを計測すれば材料力学の一般的な公式から縦弾性係数Eの値は算出できる。しかしこのような計測方法を弓のような曲った構造物で行うには計測方法が難しい難点がある。According to the document ELEMENTS of STRENGTH of MATERIALS by Timoshenko (published on September 20, 1957, Maruzen), the value of the longitudinal elastic modulus E of the material of the rod-shaped member is supported in the center. The value of the longitudinal elastic modulus E can be calculated from a general formula of material mechanics by placing a weight and measuring the deflection at that time. However, it is difficult to perform such a measurement method with a curved structure such as a bow.
弓の材料の縦弾性係数Eの値は毛張力Tpを決める数値であると同時に「弓の振り子振動」の固有振動数を決めている数値であるので、その固有振動数を計測することによって弓が演奏に適切な毛張力Tpを確保できるものであるか否かを判断できる。本出願に係る発明によれば、容易に「弓の振り子振動」の固有振動数を計測出来るので演奏に使用する弓の適否を容易に判断できる。The value of the longitudinal elastic modulus E of the material of the bow is a numerical value that determines the bristle tension Tp and at the same time determines the natural frequency of the “bow pendulum vibration”. Therefore, by measuring the natural frequency, the bow is measured. It can be determined whether or not the hair tension Tp suitable for performance can be secured. According to the invention of the present application, the natural frequency of the “bow pendulum vibration” can be easily measured, so that the suitability of the bow used for the performance can be easily determined.
以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。本発明の弓振動計測装置の例を図5−(a)に示す。
ベース21の上にベース21の長手方向と直角に上面が凸状のブロック22を固定する。ブロック22の上に弓のフロッグ5に毛3を留めている金環部23を載せ弓をベース21の長手方向と平行に置く。この時弓の毛3は演奏する状態に毛張力Thを張っておく。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An example of the bow vibration measuring apparatus of the present invention is shown in FIG.
On the
上面が凸状のブロック24を毛3の長手方向と直角に置きその上に毛3を載せる。ブロック24はその位置を移動可能とする。「弓の振り子振動」の固有振動数foは毛3が弦12に当たる位置(x)の値によって変わるので、ブロック24を置く位置は例えば弓先のヘッド2から毛3の長さの0.25の位置、0.5の位置、0.75の位置などに移動して「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測する。毛3の長さの0.25の位置をx=0.25、毛3の長さの0.5の位置をx=0.5、毛3の長さの0.75の位置をx=0.75と定義する。図5−(a)に示したブロック24の位置はx=0.25の位置である。すなわちブロック24に毛3が載っている位置が実際の演奏時では毛3が弦12に当たっている位置に相当する。A block 24 having a convex upper surface is placed at right angles to the longitudinal direction of the
ベース両側面25−1,25−2にピン26を配置しピン25−1、25−2にゴム輪27を掛けフロッグ5の先端から数センチ先の位置に約150gの荷重をかける。これは計測時に毛3がブロック22やブロック24から浮き上がらなくする目的である。
細い棒31の先端にゴムや樹脂製の錘32を固定しハンマー33を作る。ハンマー33の打撃面にはフェルト34を貼り付け打撃時に弓に傷を付けない配慮をする。このハンマー33でスティック1の上面を軽く打撃すると弓はブロック22に載っている位置を中心に回転振動が発生する。この振動が「弓の振り子振動」である。なお、弓に「弓の振り子振動」を励起させる別な方法としては、弓の先端部であるヘッド2を手で2−3mm持ち上げて毛3を一旦ブロック24から浮かせた状態から手をヘッド2から離して毛3をブロック24に落とすことによっても「弓の振り子振動」は発生する。
次にその固有振動数foの計測について述べる。A hammer 33 is made by fixing a
Next, measurement of the natural frequency fo will be described.
ベース21の上にスティック1の両側にダイオードハウジング41とトランジスタハウジング42をスティック1の長さの中央付近に配置する。図5−(b)にスティック1、ダイオードハウジング41、トランジスタハウジング42の断面図を示す。ダイオードハウジング41にスティック1の上面が中心となる位置に穴43をあけその中にスティック1の方向に光軸が向くように発光ダイオード44を配置する。トランジスタハウジング42にスティック1の上面が中心となる位置に穴45をあけその中にスティック1の方向に光軸が向くようにフォトトランジスタ46を配置する。このように配置することによって発光ダイオード44から出た光47はスティック1によってその一部が遮蔽されフォトトランジスタ46に届いている。A
図6−(a)にスティック1の振動計測装置の一実施例を示す。発光ダイオード44の発光を駆動する電源はセンサーアンプ51から供給される。センサーアンプ51にはフォトトランジスタ46からの電気信号を増幅する増幅回路が設けられており、外部にその信号を出力できる。FIG. 6A shows an embodiment of the vibration measuring device for the
ハンマー33でスティック1の上面を軽く打撃すると弓はブロック22に載っている位置を中心に回転振動が発生する。この時スティック1の上面が上下に振動し発光ダイオード44から出てフォトトランジスタ46に届いている光47は時間と共に変化する。従ってこの時センサーアンプ51からは時間と共に変化する電気信号52が出力される。When the upper surface of the
近年のパーソナルコンピュータ53では音楽などのオーディオコンテンツを再生し音声として出力する機能や外部からの音声信号をデジタル信号としてパーソナルコンピュータ53に取り込む機能が付属しているものが一般的となっている。このような機能を有するパーソナルコンピュータ53にオーディオ編集ソフトを組み込むことによってセンサーアンプ51から出力される時間と共に変化する電気信号52を表示したり編集することができる。In recent years, personal computers 53 are generally provided with a function of reproducing audio contents such as music and outputting them as audio, and a function of importing external audio signals into the personal computer 53 as digital signals. By incorporating audio editing software into the personal computer 53 having such a function, it is possible to display or edit the
オーディオ編集ソフトの例としては、Adobe社製のAdobe Audition2.0等がある。Adobe社製のAdobe Audition2.0には入力された電気信号52をデイスプレイ画面54に波形表示する機能がある。この機能を使用することによってセンサーアンプ51から出力された電気信号52はデイスプレイ画面54に減衰振動波形として表示される。この減衰振動波形をデイスプレイ画面54上で単位時間の波形のピークの数を数えることによって「弓の振り子振動」の固有振動数foが分かる。As an example of the audio editing software, there is Adobe Audition 2.0 manufactured by Adobe. Adobe Audition 2.0 manufactured by Adobe has a function of displaying the input
Adobe社製のAdobe Audition2.0には入力された電気信号52の周波数をパーソナルコンピュータ53の内部で周波数分析し電気信号52に含まれる周波数成分を表示する機能も有している。したがってこの機能を利用して電気信号52に含まれている周波数を読み取ることによっても「弓の振り子振動」の固有振動数foは分かる。Adobe Audition 2.0 manufactured by Adobe also has a function of analyzing the frequency of the input
図6−(b)にスティック1の振動計測装置の別な実施例を示す。
周波数カウンター装置55はセンサーアンプ51から出力された電気信号52に関して単位時間の波形のピークの数を自動的に計測して表示器にその値を表示する機能を有する周波数カウンターである。この装置を用いることによって「弓の振り子振動」の固有振動数foは表示器に自動的に表示されるので簡単に計測ができる。FIG. 6B shows another embodiment of the vibration measuring device for the
The frequency counter device 55 is a frequency counter having a function of automatically measuring the number of peak of the waveform of unit time with respect to the
図5−(a)(b)と図6−(a)に示したスティック1の振動計測装置で表1に示す実際のチェロ弓13本について「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測した結果を表2に示す。供試弓は低価格の普及品クラスのものや専門の弓製作家の製作による上級品まであり、その材質、形状も様々な種類のものが含まれている。表1の材質欄は、Peはフェルナンブコ材、CFRPはカーボンファイバー繊維入り樹脂材、Hwは一般的にハードウッド呼ばれている材料、Bwはブラジルウッド材である。
表1の弓の重量・寸法欄には弓の外形や重量を計測した結果を示してある。表2の振り子振動の振動数fo欄に「弓の振り子振動」の固有振動数foの計測結果を示した。ブロック24を置く位置は弓先のヘッド2から毛3の長さの0.25の位置、0.5の位置、0.75の位置の3ヶ所で「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測した。その結果によると先端から0.25の位置では、固有振動数foの最も低いものは20.3Hzとなり最も固有振動数foの最も高いものは29.8Hzとなっている。The bow weight / dimension column in Table 1 shows the results of measuring the outer shape and weight of the bow. The measurement result of the natural frequency fo of the “pendulum vibration of the bow” is shown in the frequency fo column of the pendulum vibration in Table 2. The position where the block 24 is placed is the natural frequency fo of the “bow pendulum vibration” at the three positions of the
「弓の振り子振動」の固有振動数foは毛3が弦12に当たる位置(x)の値によってx=0.25のときC=1.73、x=0.5のときC=1.0、x=0.75のときC=0.58の振動数比Cとなることが分かっているので実際に計測された固有振動数foの振動数比Cの値を振動数比C実測値欄に記載した。それによると実際に計測された「弓の振り子振動」の固有振動数foの振動数比は殆ど理論値に一致していることがわかり、従って図5−(a)(b)と図6−(a)に示したスティック1の振動計測装置で計測された「弓の振り子振動」の固有振動数foは信頼性のある数値と考えられる。その数値を図7でグラフに表示した。The natural frequency fo of the “pendulum vibration of the bow” is C = 1.73 when x = 0.25 and C = 1.0 when x = 0.5 according to the value of the position (x) where the
図4に示したように「弓の振り子振動」の固有振動数foは毛張力Tp、慣性モーメントIb、毛3が弦12に当たる位置(x)の値によって求まる振動数比Cの値から誘導された。固有振動数foが計測されたので弓の慣性モーメントIbが分かれば毛張力Tpの値が分かることになる。図8に弓の慣性モーメントIbの計測方法を示す。「弓の振り子振動」の回転中心はフロッグ5の先端部であるのでその位置をに摩擦の少ない棒61を置き弓の毛を張った状態で垂直に吊るし弓先端のヘッド2を左右に振って弓を振り子運動させる。As shown in FIG. 4, the natural frequency fo of the “bow pendulum vibration” is derived from the value of the frequency ratio C determined by the values of the hair tension Tp, the moment of inertia Ib, and the position (x) where the
この状態は一般的に剛体振り子と呼ばれている。剛体振り子の振動の周期Tが分かれば剛体振り子の慣性モーメントは図8に示す計算式で計算できる。剛体振り子の振動の周期Tは10サイクルの時間を2回計測し平均値を求め1サイクルの周期Tを求めた。その結果を表2の周期欄に記載した。その値で慣性モーメントIbを計算し慣性モーメント欄に記載した。This state is generally called a rigid pendulum. If the period T of the vibration of the rigid pendulum is known, the moment of inertia of the rigid pendulum can be calculated by the calculation formula shown in FIG. The period T of the vibration of the rigid pendulum was obtained by measuring the time of 10 cycles twice to obtain an average value and obtaining the period T of 1 cycle. The results are shown in the period column of Table 2. The moment of inertia Ib was calculated from that value and listed in the column of moment of inertia.
求められた慣性モーメントIbと「弓の振り子振動」の固有振動数foと振動数比Cの数値を使い毛張力Tpの値を求めた。その結果を表3のTp毛張力欄に記載した。さらにこの値を用いてTp=Th+α×dp=α(d2−d1)+α×dpの関係からスティック係数αを求めた。ただし「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測するときに弓に加えた荷重は約150gと小さくそれによるスティックの撓みdpの値は無視できるレベルであるのでTp=α(d2−d1)とした。算出されたスティック係数αの数値を表3の推定スティック係数α欄に示した。
以上の方法によれば「弓の振り子振動」の固有振動数foと慣性モーメントIbを計測することによって、弓がどの程度の縦弾性係数Eの値の材料で作られているかが分からなくても毛張力Tpの数値を知ることが出来ることになる。表3に記載した毛張力Tpの数値を見るとその値が大きい弓では12Kg以上の値を示している物もあるが小さい物では5−8Kg台と小さく、このような弓は毛張力不足で演奏し難い弓と判断できる。According to the above method, the natural frequency fo and the moment of inertia Ib of the “bow pendulum vibration” are measured, so that it is not possible to know how long the bow is made of the material having the value of the elastic modulus E. The numerical value of the hair tension Tp can be known. Looking at the numerical values of the hair tension Tp shown in Table 3, some bows show a value of 12 Kg or more for large bows, but small ones are as small as 5-8 Kg. It can be judged as a bow that is difficult to play.
またスティック係数αの数値も、弓がどの程度の縦弾性係数Eの値の材料で作られているかが分からなくても知ることが出来るのでスティック1と毛3の間隔d2の値を限界と考えられる12mmまで毛3を張った場合の毛張力を知ることが出来る。その値を表3の限界d2毛張力欄に記載した。このような場合でも毛張力が5−8Kg台と小さい値に留まっている弓は毛張力不足で演奏し難い弓と確実に判断できる。Also, the value of the stick coefficient α can be known without knowing how much the bow is made of the material of the longitudinal elastic modulus E. Therefore, the value of the distance d2 between the
「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測してその値の大小で弓の基本性能である毛張力の適否を判断できるということが分かった。次は13本の供試弓について更にその妥当性を検証する。図9はセンサーアンプ51から出力された電気信号52がデイスプレイ画面54に減衰振動波形として表示されたものの一例である。供試弓の中で「弓の振り子振動」の固有振動数foが先端から0.25の位置で28.6Hzと比較的高い値を示したJ.B.Gabriel G−30と20.3Hzと最も低い値を示したAC−30の減衰振動波形を示したものである。The natural frequency fo of the “bow pendulum vibration” was measured, and it was found that the appropriateness of the hair tension, which is the basic performance of the bow, can be determined by the magnitude of the value. Next, the validity of the 13 test bows will be further verified. FIG. 9 shows an example in which the
減衰振動においては振動の減衰能力の大小を示す数値として隣り合う二つのピークの値の比の自然対数から求められる減衰比が定義されている。その誘導式を図9に示す。13本のチェロ供試弓に関して「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測した際にデイスプレイ画面54に表示された減衰振動波形からそれぞれの弓の減衰比を算出した結果を表3の(実測値)減衰振動減衰比欄に示した。In the damped vibration, the damping ratio obtained from the natural logarithm of the ratio between the values of two adjacent peaks is defined as a numerical value indicating the magnitude of the damping capacity of the vibration. The induction formula is shown in FIG. Table 3 shows the results of calculating the attenuation ratio of each bow from the damped vibration waveform displayed on the display screen 54 when the natural frequency fo of the “pendulum vibration of the bow” was measured for the 13 cello test bows. Actual measurement value) Shown in the Damping vibration damping ratio column.
図10は「弓の振り子振動」の固有振動数foと減衰比の関係を図示したものである。「弓の振り子振動」の固有振動数foが高い弓は減衰比の値は比例的に大きい傾向があり「弓の振り子振動」が発生した場合でも早く振動が減衰し弓の操作が安定すると考えられる。図10の中に記入した三つの評価は13本の供試弓を実際に演奏した時の扱い易さのレベルを示したものである。FIG. 10 illustrates the relationship between the natural frequency fo and the damping ratio of the “bow pendulum vibration”. A bow with a high natural frequency fo of “bow pendulum vibration” tends to have a proportionally large damping ratio value, and even if “bow pendulum vibration” occurs, the vibration is attenuated quickly and the operation of the bow is stabilized. It is done. The three evaluations entered in FIG. 10 indicate the level of ease of handling when the 13 bows were actually played.
弓を使ってバイオリンやチェロのような擦弦楽器を演奏する時の弓の操作に関するテクニック一つに前述の「スピッカート奏法」がある。このテクニックは弓の毛を弦に打ち下ろすような奏法でありこの場合に打ち下ろされた弓には必然的に振動現象が発生することは否めない。このような場合その振動が速く収まってくれることが望ましい。図10の中に記入した三つの評価は13本の供試弓を同じ条件で打ち下ろした際に弓に発生した「振れ」の程度を3段階にクラス分けした結果である。これによれば、「弓の振り子振動」の固有振動数foが高く減衰比も大きい弓の方が弓に発生する「振れ」が小さく演奏し易いことが実際の演奏からもわかった。One of the techniques related to bow operation when playing bowed instruments such as violins and cellos using the bow is the aforementioned “Spikkato technique”. This technique is a performance technique in which the bow hair is pushed down to the string. In this case, it is inevitable that a vibration phenomenon will inevitably occur in the bow that is down. In such a case, it is desirable for the vibration to settle quickly. The three evaluations entered in FIG. 10 are the results of classifying the degree of “runout” generated in the bow when the 13 test bows are downed under the same conditions into three stages. According to this, it has been found from actual performance that the bow having a high natural frequency fo and a large damping ratio of the “bow pendulum vibration” has a smaller “shake” generated in the bow and is easy to play.
図11に13本のチェロ供試弓に関して計測された「弓の振り子振動」の固有振動数foと、別に求めた慣性モーメントIbの値から計算されたスティック係数αの関係を示した。この結果と図10に示した演奏し易い弓の評価とを比較すると、たとえば固有振動数foが28Hz以上の弓であればスティック係数αの値も大きいので十分に毛張力は確保でき、しかも「スピッカート奏法」のような高度な演奏テクニックにも問題なく使用できる弓であるこをがわかる。固有振動数foが25Hz以上の弓であれば「スピッカート奏法」のような高度な演奏テクニックには多少の訓練や慣れが必要と考えられるが演奏に必要な毛張力は確保できているので使用には十分耐えられる弓と考えられる。それに対し固有振動数foが25Hzを下回るような場合は、中には十分な毛張力が確保できない弓があり、毛張力は確保できるにも拘わらず慣性モーメントIbが大きいために弓の振り回しやすさが損なわれているような場合が考えられる。FIG. 11 shows the relationship between the natural frequency fo of the “bow pendulum vibration” measured for 13 cello test bows and the stick coefficient α calculated from the value of the inertia moment Ib obtained separately. Comparing this result with the evaluation of an easy-to-play bow shown in FIG. 10, for example, if the bow has a natural frequency fo of 28 Hz or higher, the stick coefficient α is large, so that the hair tension can be sufficiently secured, and “ You can see that it is a bow that can be used without problems even in advanced performance techniques such as "Spiccato". If the bow has a natural frequency fo of 25 Hz or more, advanced performance techniques such as “Spikkato” may require some training and habituation. Is considered a well tolerated bow. On the other hand, when the natural frequency fo is less than 25 Hz, there is a bow in which sufficient bristle tension cannot be secured, and since the inertia moment Ib is large although the bristle tension can be secured, the bow is easy to swing. There are cases where the damage is impaired.
以上のように「弓の振り子振動」の固有振動数foを計測することによって演奏者は弓が演奏に適切な毛張力Tpを確保でき、扱い易いものであるか否かを容易に知ることができる。また弓の製造者や販売者は弓の性能をグレード分けすることが可能となる。例えば28Hz以上の弓は「最上級品」、25Hz以上の弓は「上級品」、25Hz未満の弓は「普及品」などはその一例である。As described above, by measuring the natural frequency fo of the “pendulum vibration of the bow”, the performer can easily know whether or not the bow can secure the proper hair tension Tp for performance and is easy to handle. it can. Bow manufacturers and sellers can also grade bow performance. For example, bows of 28 Hz or higher are “superlative products”, bows of 25 Hz or higher are “advanced products”, bows of less than 25 Hz are “popular products”, and the like.
一般のオーディオ製品の場合ではその装置の音声の周波数の再生可能な範囲が周波数特性値などとして表示されて販売されているのが通例である。しかし楽器本体やその付属品である弓のようなものに関して従来はその性能やグレードを定量的に表示して販売されることはなかった。近年インターネットの普及などにより購入者が現品を直接見たり触れたりしないで品物を求めるカタログ通信販売が普及している。この様な場合にこれらの楽器本体やその付属品である弓のようなものに関してその性能が表示されて販売されることは消費者にとって品物を選定する際に大きなメリットとなり、また製造者や販売者にとっても適正な性能の商品を適正な価格で販売できるという点で消費者からの信頼を増すことが出来る。In the case of a general audio product, the reproducible range of the audio frequency of the device is usually displayed as a frequency characteristic value and sold. However, in the past, musical instruments and accessories such as bows were not sold with quantitative display of performance and grade. In recent years, catalog mail-order sales that require purchases without directly looking at or touching the actual product have become widespread due to the spread of the Internet and the like. In such a case, the performance of the instrument body and its accessories, such as a bow, is displayed and sold, which is a great advantage for consumers when selecting goods, and the manufacturer and sales Consumers can increase their trust in that they can sell products with appropriate performance at an appropriate price.
本発明によれば、バイオリンやチェロのような擦弦楽器の演奏者が演奏に必要な十分な毛張力を有する弓を定量的なデータの裏付けをもって選定することが可能となる。また、その製造者や販売者は適正な性能の弓を適正な価格で販売できるという点で消費者からの信頼を増すことが出来る。According to the present invention, it becomes possible for a player of a bowed instrument such as a violin or cello to select a bow having sufficient hair tension necessary for performance with quantitative data support. In addition, the manufacturers and sellers can increase consumer confidence in that they can sell bows with the right performance at the right price.
1 スティック
2 ヘッド
3 毛
4 アジャスター
5 フロッグ
6 スクリューホール
7 スクリュー
8 アイレット
9 溝
11 右手
12 弦
13 親指
14 人差し指
21 ベース
22 ブロック
23 金環部
24 ブロック
25−1,25−2 ベース両側面
26 ピン
27 ゴム輪
31 細い棒
32 錘
33 ハンマー
34 フェルト
41 ダイオードハウジング
42 トランジスタハウジング
43 穴
44 発光ダイオード
45 穴
46 フォトトランジスタ
51 センサーアンプ
52 電気信号
53 パーソナルコンピュータ
54 デイスプレイ画面
55 周波数カウンター装置1
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007248055A JP2009053174A (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | Bow vibration measuring device |
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JP2007248055A JP2009053174A (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | Bow vibration measuring device |
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ID=40504361
Family Applications (1)
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JP2007248055A Pending JP2009053174A (en) | 2007-08-27 | 2007-08-27 | Bow vibration measuring device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009053174A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109443513A (en) * | 2018-10-18 | 2019-03-08 | 湖南城市学院 | A kind of violin bridge vibration detecting system |
CN110085197A (en) * | 2019-05-05 | 2019-08-02 | 郑伟 | A kind of novel violin structure |
CN111696495A (en) * | 2020-07-20 | 2020-09-22 | 扬州民族乐器研制厂有限公司 | Guqin hacking instrument |
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2007
- 2007-08-27 JP JP2007248055A patent/JP2009053174A/en active Pending
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CN109443513B (en) * | 2018-10-18 | 2020-11-03 | 湖南城市学院 | Violin bridge vibration detection system |
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