JPH07506679A - percussion instrument - Google Patents

percussion instrument

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JPH07506679A
JPH07506679A JP5515187A JP51518793A JPH07506679A JP H07506679 A JPH07506679 A JP H07506679A JP 5515187 A JP5515187 A JP 5515187A JP 51518793 A JP51518793 A JP 51518793A JP H07506679 A JPH07506679 A JP H07506679A
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instrument
percussion
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length
percussion instrument
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JP5515187A
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Japanese (ja)
Inventor
フレッチャー,ネビル ホーナー
ヘンダーソン,モヤ パトリシア
Original Assignee
コモンウエルス サイエンテイフイック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼイション
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K1/00Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs
    • G10K1/06Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
    • G10K1/07Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube mechanically operated; Hand bells; Bells for animals
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10D13/00Percussion musical instruments; Details or accessories therefor
    • G10D13/01General design of percussion musical instruments
    • G10D13/08Multi-toned musical instruments with sonorous bars, blocks, forks, gongs, plates, rods or teeth

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称、打楽器 技術分野 本発明は打楽器に関する。特に、本発明は、一連の細長く、非共直線性で、一体 形成の部分を含み、前記部分の19Aが小槌すなわち、ばちでたたがれると音楽 的に快適なa・を出す音楽用打楽器に関する。発生する音の質は小槌の性質(軟 質あるいは硬質)と、該打楽器のたたがれようによって変わる。硬質のばち、す なわち小槌でたたかれると、概ね倍音的関係にある部分音を含む鐘状の音を発生 する。[Detailed description of the invention] Name of invention, percussion instrument Technical field The present invention relates to percussion instruments. In particular, the present invention provides a series of elongated, non-collinear, integral When 19A of said part is struck with a gavel, i.e., a drumstick, music is produced. This invention relates to a musical percussion instrument that produces a comfortable a. The quality of the sound generated depends on the nature of the gavel (soft). It varies depending on the percussion instrument (quality or hardness) and how the percussion instrument is played. Hard drumsticks In other words, when struck with a gavel, it produces a bell-shaped sound that includes partials that are roughly harmonic related. do.

従来の技術 本発明に最も近い従来技術は、通常「オーケストラ用トライアングル」あるいは 「打突トライアングル」として知られる楽器である。伝統的なオーケストラ用ト ライアングルは不定ピッチの特徴的な「トライアングル」音を発生させる。トラ イアングルは倍音を提供するように調律されない。打突トライアングルの音階周 波数間の関係はトライアングルのベース角度と隅部曲率を変えることによりある 程度変えることはできたか、そのような調律には全く限度がある。全体のサイズ により固定されるIIP称ピッチを存し、その他の2つの周波数をこの呼称ピッ チとの倍音関係に持って来るようなトライアングルを設計することは可能である 。Conventional technology The prior art closest to the present invention is usually an "orchestral triangle" or This is a musical instrument known as the ``battu triangle.'' traditional orchestral A triangle produces a characteristic "triangle" sound with an irregular pitch. Tiger The angle is not tuned to provide overtones. The scale circumference of the striking triangle The relationship between wave numbers is determined by changing the base angle and corner curvature of the triangle. Is it possible to change the degree? There are limits to such tuning. overall size The IIP nominal pitch is fixed by It is possible to design a triangle that brings about a harmonic relationship with Q. .

しかしながら、そのような「調律されたノ トライアングルにおける残りの非倍 音の部分音は顕著に目立つので、このことは音楽家にはトライアングルの使用限 度と考えられている。However, the remaining non-double in such a "tuned triangle" This limits the use of triangles to musicians, since the partials of a note are very noticeable. It is considered a degree.

発明の開示 本発明の目的は、一連の細長く、非共直線性で一体形成の部分を有し、前記部分 はその1つか小槌すなわち、ばちてたたかれると音楽的に快適な音を提供するよ うに調律されている音楽用打楽器を提供することである。Disclosure of invention It is an object of the present invention to have a series of elongated, non-collinear, integrally formed sections; is one of them, or a gavel, which provides a musically pleasant sound when struck with a bang. To provide a musical percussion instrument that is tuned to the uni.

本目的は、3個以上の部分を存する形状に形成され、1つの部分がたたかれると 音楽的に調和した周波数域を有する音を発する、ある長さの、すなわち、ある− 片の金属あるいはその池の適当な材料(例えば、セラミック材)からなる音楽■ 打楽器を提供することにより達成される。前記金属あるいはその他の材料の前記 部分は概ね平坦な形状に形成され、発せられた音の周波数域は少なくとも最初の 5個の面内音階が概ね倍音的に関連していることか好ましい。This purpose is to form a shape with three or more parts, and when one part is struck, A sound of a certain length, i.e. a certain −, emitting a sound having a musically harmonious frequency range Music made of a piece of metal or a suitable material (e.g. ceramic material) This is achieved by providing percussion instruments. of said metal or other material; The part is formed into a generally flat shape, and the frequency range of the emitted sound is at least the first It is preferable that the five in-plane scales are generally harmonically related.

このように、本発明によれば、3門以上の複数の一体形成の細長い部分からなり 、前記部分が概ね共平面で非共直線形であって、室温では剛性で前記部分の1つ が小槌でたたかれるとき楽器に調和した音を発するような材料から形成された打 楽器か提供される。As described above, according to the present invention, the device is composed of a plurality of integrally formed elongated portions having three or more gates. , said parts being generally coplanar and non-collinear, and one of said parts being rigid at room temperature. A hammer formed from a material that produces a sound in harmony with the instrument when struck with a gavel. Instruments provided.

前記打楽器は、非規則的対称形を形成する5個の部分を存することが好ましい。Preferably, the percussion instrument has five parts forming an irregularly symmetrical shape.

特にを用な形状は中央部分の中心点の周りで対称形であり、端部分の長さは均等 で、端部分と中央部分との間にある中間部分の長さも均等であるような形状であ る。本発明の発明者はこの構造を「五線星形」構造と命名した。[五線星形」構 造の一実施例においては、前記部分の長さの比は1.00:1.95:0.92 で2つの開先角度は約95度であり、他の2つの開先角度は約93度である。こ の形状の別の実施例においては、五線星形の部分の長さの比は1. 00:1.  aS:0.97であって、開先角度は約146度と10度である。In particular, the shape of the The length of the middle part between the end part and the center part is also equal. Ru. The inventors of the present invention named this structure the "staff star" structure. [Staff star shape] structure In one embodiment of the construction, the length ratio of said portions is 1.00:1.95:0.92. Two groove angles are approximately 95 degrees, and the other two groove angles are approximately 93 degrees. child In another embodiment of the shape, the ratio of the lengths of the five-pointed star portions is 1. 00:1. aS: 0.97, and the groove angles are approximately 146 degrees and 10 degrees.

本発明はまた、前述の個別の楽器からなる組立体すなわち配列であって、所望の 音階を提供するように異なるピッチに前記組立体を調律している打楽器も網羅す る。例えば、(25個の個別の楽器からなる)2オクターブの音階を提供し、木 琴のように演奏することができる。The invention also relates to an assembly or arrangement of the individual instruments described above, comprising a desired It also covers percussion instruments tuning said assembly to different pitches to provide musical scales. Ru. For example, it provides a two-octave scale (consisting of 25 individual instruments) and It can be played like a koto.

本発明による楽器には音発生効率を高めるために音ラジェータを付属させること かできる。そのようなラジェータは、単一の五線星形からなる楽器に対しては高 帯域の非共振ラジェータを用いることが好ましいものの共振ラジェータでも、非 共振ラジェータでもよい。使用しうる公知のラジェータ構造は、細いワイヤすな わち弦を介して可撓性のダイヤフラムか楽器に結合されている調律可能パイプあ るいは空洞(ヘルムホルツ)共鳴器を含む。もしも打楽器がある配列の五線星形 を含む場合、空洞か背面にある広帯域の非共鳴性の共鳴板か好適である。本発明 によって構成された楽器によって発生した音を電子的に増幅することも可能であ る。The musical instrument according to the present invention is provided with a sound radiator to improve sound generation efficiency. I can do it. Such radiators are too high for instruments consisting of a single staff star. Although it is preferable to use a non-resonant radiator in the band, even a resonant radiator may A resonant radiator may also be used. Known radiator structures that can be used include thin wire or A tunable pipe connected to a flexible diaphragm or instrument through a string. or a cavity (Helmholtz) resonator. Musical star shape with percussion instruments , a broadband non-resonant sounding plate in the cavity or back is preferred. present invention It is also possible to electronically amplify the sound produced by an instrument constructed by Ru.

本発明のこれら、およびその他の特徴は本発明の実施例についての以下の説明に おいて詳細に述べる。例示のみとして提供し、かつ本発明によって構成された楽 器の一体形成の部分のための適当な形状の展開の詳細を含む以下の説明において 、添付図面を参照する。These and other features of the invention can be found in the following description of embodiments of the invention. This will be explained in detail later. Provided by way of example only, and constructed in accordance with the present invention, In the following description containing details of the development of suitable shapes for integrally formed parts of the vessel. , see the accompanying drawings.

図面の簡単な説明 第4図は本発明の好ましい形状を数学的にモデル化する開始点として使用されて きた単純化した五線星形を示す図。Brief description of the drawing Figure 4 is used as a starting point to mathematically model the preferred geometry of the present invention. A diagram showing a simplified five-line star shape.

第2図は、5個の部分を形成するために曲げられた細いロッドからの、本発明に より構成された楽器の最初の数個の面内モードの周波数の変動を示すグラフ。Figure 2 shows the invention from a thin rod bent to form five parts. Graph showing the frequency variation of the first few in-plane modes of a more structured instrument.

第3図は、本発明に適した形状の展開の説明において言及される三次元形状の解 の面を示す図。FIG. 3 shows the solution of the three-dimensional shape mentioned in the explanation of the development of the shape suitable for the present invention. FIG.

第4図は、本発明に適した形状の展開の説明において言及される(θ、Φ)サブ スペースの形状を示す図。 ゛ 第5図および第6図は、本発明により構成された2個の楽器の五線星形を示す図 。FIG. 4 shows the (θ, Φ) sub-subs mentioned in the explanation of the expansion of the shape suitable for the present invention. A diagram showing the shape of a space.゛ FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the star shapes of two musical instruments constructed according to the present invention. .

第7区は、本発明により構成された個別の五線星形楽器からなる組立体の部分的 な概略図である。Section 7 represents a partial assembly of individual five-line star instruments constructed in accordance with the present invention. This is a schematic diagram.

図示実施例の詳細説明 (i)本発明は種々の音楽に対して使用しうるものの、オーケストラ用トライア ングルの顕著な改良と見做しうること、(ii) )ライアングルは通常金属の ロフトを折り曲げて構成されること、および(iii)本発明も金属のロッドを 折り曲げることにより構成されるものであるため、以下の詳細説明は主としてこ の構造技術を指向するものとする。しかしながら、本発明の概念を構成する一体 の本体の部分は金属あるいは合金の鋳造、あるいは加圧成形やセラミック材の焼 成によっても形成しうることを認識すべきである。鋳造技術や、適当な振動特性 を存する機械的に強力なセラミック材(例えば、ある種の酸化セラミック)を用 いることによる構成は金属のロッドを曲げることと比較すると高価であるが、( a)ロフトの曲げにおいて曲率半径の選定に係わる問題を排除でき、かつ(b) 最高品質のオーケストラ用楽器は決して安価なものではない。Detailed description of the illustrated embodiments (i) Although the present invention can be used for various types of music, (ii)) Liangles are usually made of metal; (iii) The present invention also includes a metal rod. Since it is constructed by bending, the following detailed explanation will mainly focus on this. The direction shall be directed to structural technology. However, the integral part constituting the concept of the present invention The body part is made of metal or alloy casting, pressure forming, or firing of ceramic material. It should be recognized that it can also be formed by Casting technology and appropriate vibration characteristics using mechanically strong ceramic materials (e.g., certain oxide ceramics) that have Although the configuration by bending a metal rod is expensive compared to bending a metal rod, ( a) It is possible to eliminate problems related to the selection of the radius of curvature in loft bending, and (b) Top quality orchestral instruments don't come cheap.

本発明による打楽器をセラミック材から作るべき場合、いずれかの適当なセラミ ック加工技術を使用できる。しカルながら、殆んどのセラミック本体は以下の段 階を用いて構成される。If the percussion instrument according to the invention is to be made from ceramic material, any suitable ceramic It is possible to use block machining techniques. However, most ceramic bodies have the following steps. It is constructed using floors.

(a)少なくとも一種類のセラミック材の微細につぶした粉末が一時的な結合剤 と混合され、 (b)このように形成された混合物が必要形状に成形され、かつ(例えば均衡加 圧技術を用いて)加圧され、「グリーン」本体として知られているものを形成し 、(C)次にグリーン本体はセラミック材が焼結される温度まで焼成される(焼 成温度までの加熱の初期段階の間、一時的結合剤がグリーン本体から蒸発する) 、(d)焼結されたセラミック本体は、該本体中に大きな亀裂が発生しないこと を保証する冷却速度で室温まで冷却される。(a) a finely ground powder of at least one ceramic material is a temporary binder; mixed with (b) the mixture thus formed is shaped into the required shape and (e.g. isostatically processed); (using pressure techniques) to form what is known as a "green" body. , (C) The green body is then fired (sintered) to a temperature at which the ceramic material is sintered. During the initial stage of heating to the formation temperature, the temporary binder evaporates from the green body) , (d) the sintered ceramic body is free from major cracks in the body; cooled to room temperature at a cooling rate that guarantees

(全て五線星形構造を有している)本発明の原型において、本発明の発明者は、 直径が12.Lミリで、各五線星形でのロッドの長さが約0.5メートルから1 ゜5メートルまで変わる軟鋼のロッドを主として用いた。軟鋼のロッドは高価で なく、加工が容易で、仕上り製品の内部緩衝およびa減的許容性に関する限り適 当な振動特性を有している。その他の金属や合金も用いうろことが認められる。In the original form of the present invention (all having a five-line star structure), the inventor of the present invention The diameter is 12. L mm, the length of the rod in each five-line star shape is about 0.5 meters to 1 Mild steel rods varying up to 5 meters were mainly used. Mild steel rods are expensive easy to process and suitable as far as internal buffering and abrasion tolerance of the finished product are concerned. It has appropriate vibration characteristics. Other metals and alloys may also be used.

もしも楽器が金属鋳造技術によって作られるとすれば、青銅が特に有用な材料で ある。If musical instruments were to be made using metal casting techniques, bronze would be a particularly useful material. be.

伝統的には、楽器の設計は、より高度の数学を用いることなく発展してきた。Traditionally, musical instrument design has evolved without the use of more advanced mathematics.

本発明により構成される打楽器は、楽器に関連した変数の種々組合わせを試すこ とにより設計することができる。しかしながら、数学モデル化および分析によっ て本発明の発明者は比較的短時間で本発明の有用な実行を行うことができた。数 学的分析の詳細を以下説明する。A percussion instrument constructed according to the present invention can be used to experiment with various combinations of variables associated with the instrument. It can be designed by However, mathematical modeling and analysis This has enabled the inventors of the present invention to carry out the invention usefully in a relatively short period of time. number The details of the scientific analysis will be explained below.

第1図は簡素化した形態で細いロッドを曲げることにより形成された五線星形を 示す。独立した寸法上のパラメータは(i)五線星形を構成する部分(al。Figure 1 shows a simplified form of a five-line star formed by bending a thin rod. show. The independent dimensional parameters are (i) the portion (al.

a、およびaS)の長さと、(it)五線星形の隣接する部分の間の開先角度( θとΦ)とである。原型の楽器を構成するために用いた金属ロッドの寸法は細い ロッドの近似式が仔効であることを示している。(このことは有限要素パッケー ジにおいて実行されるビームの挙動に対する通常の近似式と同じである。)数学 モデル化のために行った次の推定(単純化)は、五線星形を形成する部分の平面 においてのみ速度を有するハンマーブローを用いて楽器が演奏されるということ である。そのような衝撃は楽器の平面に位置するモードのみを励起させる。非理 想的なケースにおいては、他の振動モードが励起されると、面内モードの振幅は 面外モードの振幅よりはるかに大きい。a, and aS) and (it) the included angle ( θ and Φ). The metal rods used to construct the original instrument were thin in size. This shows that the rod approximation formula is effective. (This is true for finite element packages. This is the same as the usual approximation for the beam behavior performed in the )Math The next assumption (simplification) made for modeling is the plane of the part forming the five-line star. that the instrument is played using a hammer blow that has a velocity only at It is. Such a shock excites only the modes located in the plane of the instrument. irrational In the hypothetical case, when other vibrational modes are excited, the amplitude of the in-plane mode becomes much larger than the amplitude of the out-of-plane mode.

初期の数学的分析に対して行われる別の単純化は、五線星形構造の隅が鋭い隅で あるとの想定である。この想定により1つのパラメータ、すなわち隅の曲率を排 除し、直線ロッドの部分に対する分析解法を隅部における適当な境界条件と結合 させることができる。Another simplification made to the initial mathematical analysis is that the five-pointed star structure has sharp corners. It is assumed that there is. This assumption eliminates one parameter, namely the corner curvature. and combine the analytical solution for the straight rod section with appropriate boundary conditions at the corners. can be done.

細いロッドにわたっての横方向の弾性波の伝播は次式により表現される。The propagation of a transverse elastic wave across a thin rod is expressed by the following equation.

yはロッドに対して直角の移動であり、Xはロッドに沿った座標の測定長さで、 ρは密度で、Eはロッド材料のヤング係数、aはロッドの直径である。下記する ように長手方向運動を適当に補正された上記等式は五線星形におけるロッドの各 直線部分の挙動を示し、単に、(i)2本のロッドが出合う曲げ部と、(ii) 五線星形の自由端において課すべき適当な条件を残している。このように、実際 の問題をこのように概略表示することに対する分析による解法は通常モード周波 数を単純かつ迅速に計算しつるようにして達成することができる。y is the movement perpendicular to the rod, X is the measured length of the coordinate along the rod, ρ is the density, E is the Young's modulus of the rod material, and a is the diameter of the rod. Do the following The above equation, with appropriate correction for longitudinal motion, is It shows the behavior of a straight section and is simply defined as (i) a bend where two rods meet, and (ii) There remains an appropriate condition to be imposed at the free end of the stave. In this way, actually The analytical solution to this general representation of the problem is usually the mode frequency This can be achieved by simply and quickly calculating numbers.

等式(1)を検討すると、その一般的な解法を下記式の形で書くことができるこ とを示している。Examining equation (1), we can see that its general solution can be written in the form of the following equation. It shows.

y、 (x) =a、 cos kx+β、 cosh kx +7. sin  kx+δ、 5inh kx (2)kは、以下の式により角周波数に関して 式(1)および(2)から与えられる波数である。y, (x) = a, cos kx + β, cosh kx +7. sin kx+δ, 5inh kx (2) k is expressed in terms of angular frequency by the following formula: It is the wavenumber given by equations (1) and (2).

下付き符号nを付したロッドの部分を言及する式(2)において、α1、β1、 γ、およびδ、の量は定数であり、それらの値はロッドのこの部分の2つの端部 における境界条件によって決まる。In equation (2) referring to the part of the rod with the subscript n, α1, β1, The quantities γ and δ are constant and their values are determined by the boundary conditions at .

しかしながら、式(2)はロッドの軸線に対して直角の移動のみを記している。However, equation (2) only describes movement perpendicular to the axis of the rod.

振動の説明を完全にするためには、ロッドの軸線に対して平行の移動の可能性も 考えねばならない。ロッドの部分nに対して、平行の移動を示すためにε、の符 号か用いられている。各ε、は関連のロッドの長さにわたって一定と考えられ、 ロッド材の長手方向の波のi′I丁能性が否定されていることを意味する。この ことは、長手方向の波に関連する通常モードの周波数が曲げモードの周波数より はるかに高く、従って調律すべきモードか位置している周波数範囲の外なので、 物理的に正当化される。To complete the explanation of the vibrations, the possibility of movement parallel to the axis of the rod is also considered. I have to think about it. For the part n of the rod, the sign of ε is used to indicate the parallel movement. The number is used. Each ε, is considered constant over the length of the associated rod, This means that the ability of waves in the longitudinal direction of the rod material is denied. this This means that the frequency of the normal modes associated with longitudinal waves is higher than the frequency of the bending modes. much higher and therefore outside the frequency range in which the mode to be tuned is located. Physically justified.

五線星形構造のロッドには5個の真直部分があるので、25個の未知の係数があ る。しかしながら、五線星形構造は第1図において軸線oCで示す対称形の平面 を任していることに注目すべきで、このことはモードがこの平面に対して対称か 非対称のいずれかであるべきことを意味している。この条件を適用することによ り未知の係数の数を15に減らす。Since the five-star-shaped rod has five straight parts, there are 25 unknown coefficients. Ru. However, the five-line star structure is a plane of symmetry indicated by the axis oC in Figure 1. It should be noted that the mode is symmetric with respect to this plane. This means that it should be either asymmetrical. By applying this condition This reduces the number of unknown coefficients to 15.

しかしなから、前記の15個の係数は問題のダイナミックスを記述するには十分 てない。特に、五線星形構造の隅部で力とモーメントを適度に均衡させる必要が ある。曲げモーメントは(i)弾性係数、(11)ロッドの半径、および直角の 移動yの第2の導関数とに関して適正に記述される。剪断力も同様に弾性係数お よび直角移動の第3の導関数を含む。しかしなから、ロッドの引張力についての 説明は、各ロッドの長さにわたって変動する引張力Tの導入を必要とする。従っ て、隅部ての適合条件のみについても別の5個の独立した量を導入する。第1図 を参照すれば、これらは隅に対して(あるいは中心に対して使用されているO) 使用されている記号および、”rl’l ”rlAI Tt’、”r2’l T s’のようなロッド番号について指示することかできる。自由端Cにおけるテン ションは明らかに消滅する。対称を考えれば、五線星形の半分に対するテンショ ンのみ規定すればよい。However, the above 15 coefficients are sufficient to describe the dynamics of the problem. Not. In particular, it is necessary to appropriately balance the forces and moments at the corners of the five-line star structure. be. The bending moment is determined by (i) the elastic modulus, (11) the radius of the rod, and the right angle is properly written in terms of the second derivative of the movement y. Similarly, the shear force also depends on the elastic modulus and and the third derivative of orthogonal movement. However, regarding the tensile force of the rod, The explanation requires the introduction of a tensile force T that varies over the length of each rod. follow Therefore, another five independent quantities are introduced for only the corner compatibility conditions. Figure 1 These are O used for corners (or for centers) Symbols used and "rl'l rlAI Tt',"r2'l T You can also specify the rod number, such as s'. Ten at free end C tion will clearly disappear. Considering the symmetry, the tension for half of the musical star is It is only necessary to specify the

15個の独立した移動に関するパラメータに5個の引張りの量を追加すれば、単 純化した細いロッドモデルのダイナミックスを規定するに必要な合計20個の独 立したパラメータを提供する。このように、これらの量に関する20個の直線的 に独立した式が必要とされる。一旦これらが書き出され、かつ解決されると、波 数にの非直線式か提供され、あるいは同等に周波数ωにおいて、その解が五線星 形に対するモード周波数である式が提供される。Adding the 5 tension amounts to the 15 independent movement parameters results in a simple A total of 20 unique elements are required to specify the dynamics of the purified thin rod model. Provide set parameters. Thus, the 20 linear equations for these quantities An independent expression is required for Once these are written out and resolved, the A nonlinear equation is provided for the number, or equivalently, at frequency ω, the solution is a five-ray star. An expression is provided that is the mode frequency for the shape.

さて、2個の曲げ部A1およびB(第1図参照)の各々に対して、ロッドあるい はロッドの部分は連続的に(2個の式の場合)に相互に接合すること、およびそ れらの傾斜θy/δXが適合(1個の式の場合)、そのため曲げ角度が歪みられ ないこと(曲げ角度の歪みは接合点の周りで不定なモーメントを取得するように させる)か必要である。さらに、曲げ部におけるロッドの小さい要素を検討すれ ば、その運動か育成のままである場合、接合部における2本のロッドの曲げモー メントは等しくあらねばならず、θ8y/θx!(1式)の連続性を意味する。Now, for each of the two bent parts A1 and B (see Figure 1), is that the parts of the rod are continuously (in the case of two formulas) joined to each other, and that Their slopes θy/δX are matched (in the case of one equation), so the bending angle is distorted. (as the distortion in the bending angle gets an indeterminate moment around the junction point) ) is necessary. Additionally, consider small elements of the rod in bends. For example, the bending motion of two rods at the joint if their motion or growth remains must be equal, θ8y/θx! It means the continuity of (1 formula).

最後に、2本のロッドにより要素に加えられる力は平面の二対角方向に均衡する はずである(θ”y/&x”、Tおよび曲げ角度を含む2個の式を提供する)。Finally, the forces exerted on the element by the two rods are balanced diagonally across the plane. (provide two equations including θ"y/&x", T and bending angle).

このため、Aにおいて6個の式と、Bにおいて別の6個の式と、合せて12個の 式を提供する。Therefore, there are 6 equations in A and another 6 equations in B, for a total of 12 equations. Provide a formula.

自由端Cにおいては、曲げモーメントと剪断力の双方共消滅するはずで、a2y /δx”=0およびa”y/θX”=0の(さらに別の2個の式)を提供する。At the free end C, both the bending moment and shear force should disappear, and a2y /δx"=0 and a"y/θX"=0 (two further equations) are provided.

引張力− は、未知数にそれを含めないことにより既に0と等しいように設定さ れている。The tensile force − is already set equal to 0 by not including it in the unknowns. It is.

2つの端部における引張りの間の差の影響による各ロッドあるいは各部分の長手 方向の運動を以下検討する。引張りのこの差はロッドの質量と加速との積に等し く、そのため移動量(ε)、ロッドの長さ、断面および密度、並びに周波数の二 乗とに比例する(3個の式)。The length of each rod or section due to the effect of the difference between the tensions at the two ends The motion in the direction will be considered below. This difference in tension is equal to the mass of the rod times its acceleration. Therefore, the travel distance (ε), rod length, cross section and density, and frequency It is proportional to the power (3 equations).

このため、合計17個の直線的に独立した式を提供する。細いロッドモデルのダ イナミックスを規定するに必要なパラメータを決定するに要する残りの3個の式 は対称面での点0に対して導かれ、対称モデルと非対称モデルとに対して相違す る。対称モデルに対しては、明らかにay/ax=0であり、θ”y/ax’= 0である。一方質量の固定中心の必要性はT1゜二〇を要する。逆対称モデルの ケースに対しては、対称がy=o、a”y/F3x寞=0およびFj’y/δx ’=0であるようにする。いずれの場合も、3個の別の式か提供される。Therefore, a total of 17 linearly independent equations are provided. Thin rod model da The remaining three equations required to determine the parameters necessary to define the dynamics is derived with respect to point 0 on the plane of symmetry, and is different for symmetric and asymmetric models. Ru. For a symmetric model, clearly ay/ax=0 and θ”y/ax’= It is 0. On the other hand, the need for a fixed center of mass requires T1°20. antisymmetric model For the case, the symmetry is y=o, a”y/F3x寞=0 and Fj’y/δx ’=0. In each case, three separate equations are provided.

外部からの力は含まれていないので、20個の式は同次であり、実際の解を存す る必要かつ十分な条件はこれら係数の行列式か零になることである。この行列式 は数式(2)から、係数が、例えばcos ka’F’cosh kaのような 量を含むことが判るように、複雑なのである。本発明の発明者は、一旦その要素 に数学の形が与えられると、kの量を選択することにより行列式を評価するため に、(1986年ニューヨークのケンブリッジ大学出版局−Cambridge  UniversityPress、 New York−が出版した)「数量 法」 (“Numerical Recipes”)という名称のダブリュ エ イチ ブレス(llf HPress)、ビー ビイ フラネリ(BPFlan nery) 、ニス ニートイコルスキ(S A Teukolsky)、およ びダブリュ ティ ベツタリング(W T Vetterling)による書物 の39頁に発表されているコンピュータプログラムの中の1つを用いた。選U< したプログラムを用いて行列式を零にするためのkの値をめた。次に数式(3) を用い、弾性常数の値を挿入しこれらのkの値を周波数に変換した。この演算を 実行するための個別のコンピュータプログラムを書き込んだ。マイクロソフト  クイックベーシック(Mi crosof tQuickBasic)を用いて AT互換性マイクロコンピュータにおいて極数分間で良好な精度で最初の6乃至 7音階の周波数を提供した。分析のこの部分の速度は、まず代数的操作を用いて 行列式の順位を下げることにより更に向上させえた。対応するイ[限lx計算の ある種の実行において存在する、余分の制約条件を要し、かつ剛性本体モードを 排除することについての問題は無かった。Since no external forces are involved, the 20 equations are homogeneous and there is no actual solution. A necessary and sufficient condition for this is that the determinant of these coefficients be zero. This determinant From formula (2), it can be seen that the coefficient is, for example, cos ka'F'cosh ka. It is complex, as you can see that it involves quantities. The inventors of the present invention believe that once the elements Given the mathematical form of , to evaluate the determinant by choosing the quantity k (Cambridge University Press, New York, 1986) Published by University Press, New York) “Quantity A double book called “Numerical Recipes” Ichi Breath (llf HPress), Bibi Flaneri (BPFlan) Nery), Varnish Nietoikolsky (SA Teukolsky), and Books by W.T. Vetterling One of the computer programs published on page 39 of . Selection U< Using this program, we calculated the value of k to make the determinant zero. Next, formula (3) Using , the values of the elastic constants were inserted and these k values were converted into frequencies. This operation Wrote a separate computer program to run. Microsoft Using Quick Basic (Microsof tQuickBasic) The first 6 to It provided frequencies of seven tones. The speed of this part of the analysis can be improved by first using algebraic operations. Further improvement could be achieved by lowering the rank of the determinant. The corresponding I[limit lx calculation Requires extra constraints and rigid body modes that exist in some implementations There were no problems with exclusion.

この分析法を用いて計算した結果は第2図に示されており、第2図は直径12゜ 7ミリで長さ1メートルの鋼製ロッドが徐々に長方形に曲げられ、次に反対方向 に曲げ返される際の最初の6音階周波数の変動を示す。第2図において、θとΦ の角度は第1図において定義されたものであり、部分の長さは下式のようになる ように選択されている。The results calculated using this analysis method are shown in Figure 2, which shows a diameter of 12°. A 7mm and 1m long steel rod is gradually bent into a rectangle and then bent in the opposite direction. This shows the fluctuation of the first hexatone frequency when it is bent back. In Figure 2, θ and Φ The angle of is defined in Figure 1, and the length of the part is as shown in the formula below. It is selected as follows.

音階の相対周波数には大きな変化かあることは明らかであって、相当数の音階周 波数の間で概ね倍音的関係を提供する形状か達成されつる強度の可能性のあるこ とを示唆している。このような分析近似法や下記する調律原理を使用することに より一次的に適当な形状を決定すると、隅部の明確な曲率を含めることにより形 状を精緻にするのは有限有索パッケージを用いる比較的簡単な作業である。It is clear that there are large changes in the relative frequencies of scales, and that there are significant changes in the relative frequencies of scales. A shape that provides approximately harmonic relationships between wavenumbers or a possible effect on the strength of the peaks achieved. It suggests that. By using such analytical approximation methods and the tuning principles described below, Once a suitable shape is determined more primarily, the shape can be modified by including distinct curvatures at the corners. Refining the shape is a relatively simple task using a finite-wire package.

前述のように、本発明による楽器を対称形に限定し、かつ曲げ部での曲率を変え る可能性に触れないようにすることにより、第1図から、本楽器を調律するのに 5個のパラメータ(al + at + ax l θおよびΦ)か利用しうる ことは明らかである。このことは、5音階を調律でき、さらに有用なのは基本ピ ッチと、それに対する4音階の周波数の比を調律できることを示している。これ は基本的には教会の鐘や、あるいはカリョンの純において明らかに調律されてい る音階の数である。As mentioned above, the musical instrument according to the present invention is limited to a symmetrical shape, and the curvature at the bending part is changed. By avoiding the possibility of Five parameters (al + at + ax l θ and Φ) can be used That is clear. This means that you can tune the pentatonic scale, and even more usefully, you can tune the basic pitch. This shows that it is possible to tune the pitch and the ratio of the frequency of the four-tone scale to it. this Basically, it is clearly tuned in the church bell or in the carolon. is the number of scales.

第1図に示す五線星形においては、基本ピッチは組み合わされた部分(a、+2 at+2as)の全長により決定される。この楽器を調律するためにパラメータ のセットを(R21t Rs++ θ、Φ)とすると都合がよい。但し、R41 =at/a、およびR41=at/atである。In the five-line star shown in Figure 1, the basic pitch is the combined part (a, +2 at+2as). Parameters to tune this instrument It is convenient to set the set to (R21t Rs++ θ, Φ). However, R41 =at/a, and R41=at/at.

鐘あるいはゴング系の打楽器においては、全体的聴音や分析的聴音として公知の 二通りの方法で音を聴くことかできる。全体的聴音においては知覚対象は十分に 画定された音楽的ピッチと、特徴的な音楽的質すなわち音色の質である。分析的 聴音においては、知覚対象は音を構成する個別の部分音のセットである。合格品 の楽器に対しては、部分音の間の関係は全体的聴音を活性化するようなものであ るへきて、このことは、最も顕著な部分音がその周波数が一体的(倍音的)であ るか、あるいは概ね一体の周波数の関係にある場合最も容易に達成される。For bell or gong-type percussion instruments, there is a technique known as global listening or analytical listening. You can listen to sounds in two ways. In global hearing, the objects of perception are sufficient. A defined musical pitch and a characteristic musical or timbral quality. analytical In listening, the object of perception is the set of individual partials that make up a sound. Accepted product For these instruments, the relationships between the partials are such that they activate global listening. This means that the most prominent partials are integral (harmonic) in frequency. This is most easily achieved when there is a substantially uniform frequency relationship.

そのような関係はプライム符号の積として書くことができ、n、 ml 8は小 さい正あるいは負の整数である。必要な調律の精度は、係数2が含まれている場 合のみ最大である(すなわち、調律によりオクターブにおいて顕著な部分音を発 生させる場合である)。2および3か発生した場合(すなわち、顕著な部分音が 5度音程および6度音程にある場合)可成り厳しいが、長調および単調の三度音 を含む二度、三度および五度音か発生するとそれはと厳しくなくなる。七度以上 の主音を含む音程の調整は協和音に関する限り余り問題ではない。音における部 分音の正確な順序と、それらの相対的強さが、分析的には一般に傾聴されない非 調律のより高度の部分音の強度および一般的な周波数分布と同様音質に対して大 きい影響を有している。Such a relationship can be written as a product of prime signs, where n, ml 8 is small is a positive or negative integer. The required tuning accuracy is: (i.e. the tuning produces pronounced partials in the octave) ). 2 and 3 occur (i.e., significant partials 5th and 6th intervals) fairly severe, but major and monotonous thirds It becomes less severe as it occurs, including second, third and fifth notes. Seven degrees or more The adjustment of the pitch including the tonic is not really a problem as far as consonance is concerned. part in sound The exact order of the articulations and their relative strengths are important analytically, as they are not commonly listened to. The higher the tuning, the stronger the partials and the general frequency distribution as well as the tonal quality. It has a strong influence.

表1は、第1図に示す五線星形楽器を調律する際の当該音楽ピッチに対する倍音 (すなわち「正当な」)周波数比率を記載している。Table 1 shows the overtones for the musical pitch when tuning the five-line star-shaped instrument shown in Figure 1. (i.e., “legitimate”) frequency ratios are listed.

表1 倍音すなわち「正当」なピッチ比 (最初の行はC3に関し、2番目の行はC3に関する)C+ E+ F+ G+  C*Es GI C4E4G4CI EbiEsGsI 5/4 4/3 3 /2 4 5 6 8 101216 96152024.25 .3125  .3333 .375 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 4.8  5 6表1においては、ピッチの符号に対する下付きの符号はそれらが発生する オクターブを示し、C4はピアノの鍵盤上の「中間のC」であり、C1は最下方 のCである。例えば、ピアノのような鍵盤楽器の音符は[平均律Jに調律されて おり、全ての五度音は約0. 1パーセントだけ半音を下げて(調律して)おり 、音階の全ての12個の音符は隣接のものに対して同じ周波数比21/l!を存 している。この結果、約lパーセントだけ倍冴比5/4および615と相違する 長調および短調の三度音を発生させる。Table 1 Overtones or “legal” pitch ratios (The first line is about C3, the second line is about C3) C+ E+ F+ G+ C*Es GI C4E4G4CI EbiEsGsI 5/4 4/3 3 /2 4 5 6 8 101216 96152024.25. 3125 .. 3333. 375 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 4.8 5.6 In Table 1, the subscripts for the pitch signs indicate where they occur. Indicates the octave, C4 is the "middle C" on the piano keyboard, and C1 is the lowest This is C. For example, notes on a keyboard instrument like the piano are tuned to [well-tempered J]. , and all fifths are about 0. It is lowered (tuned) by 1% by a semitone. , all 12 notes of the scale have the same frequency ratio to their neighbors 21/l! exists are doing. This result differs from the double power ratio 5/4 and 615 by about l percent. Generates major and minor thirds.

本発明による五線星形楽器を用いて満足のいく鐘状の音を発生させるためには、 鐘の呼称ピッチとして見做される特定の部分音−一般的に最強の低部分音−を用 いて少なくとも4個の顕著な部分音を小さい整数比に調律する。もしも目的か教 会の鐘のような音を発生させることである場合、この呼称ピッチに対して短調三 度音音程(6:5すなわちオクターブの中の1つ)を含むことか極めて望ましい 。In order to generate a satisfying bell-like sound using the five-line star instrument according to the present invention, The use of a particular partial, typically the strongest lower partial, that is considered the bell's nominal pitch. and tune at least four prominent partials to small integer ratios. What if it's a purpose? If the purpose is to generate a sound like the bell of a church, a minor third pitch is used for this nominal pitch. It is highly desirable to include a degree interval (6:5 or one in an octave) .

半径がaで、長さがして自由端を備えた真直なロッドに対しては、n番目の音階 の周波数は下式により提供される。For a straight rod with radius a and length and free end, the nth scale The frequency of is given by the equation below.

Aはロッドの材料の密度とそのヤング係数とによって変わる常数である。このよ うに、音階周波数は、0.36:1.00:1.96:2.56:3.24:− −−−−一と最も有用に書くことのできる順序に近い比率を有している。最低の 周波数は他の周波数から十分に除去されており、極めて効率的にラジェートされ る訳ではないので、第2音階の周波数を呼称ピッチを規定するものと考えること が論理的である。第2図から、折り曲げたロッドの最下方音階は同様に上方音階 から相対周波数から隔離され、そのため本発明の楽器に対して同じ呼称割当てを 採用しうることか判る。第2音階はまた、教会の鐘のピッチを規定するものと一 般的に考えられることも注目すべきである。A is a constant that varies depending on the density of the rod material and its Young's modulus. This way Uni, the scale frequency is 0.36:1.00:1.96:2.56:3.24:- --- has a ratio close to the order that can most usefully be written as one. lowest Frequencies are well removed from other frequencies and are radiated very efficiently. Therefore, the frequency of the second scale should be considered as defining the nominal pitch. is logical. From Figure 2, the lowest scale of the bent rod is similarly the upper scale. , and therefore the same designation assignment for the musical instrument of the present invention. Find out if it can be adopted. The second scale is also the same as that which defines the pitch of church bells. It is also worth noting that this can be considered generally.

従って、五線星形の調律された形態を選択する上での次の段階は四次元のパラメ ータスペースlR*+、R□、θ、Φ)を探索し、かつ基準としての第2音階に 対する周波数比か必要な単純形態を有する形態を見つけることである。この作業 は数量的には潜在的に極めて広範囲であるが、下記のように、一時に一音階進行 し、かつ一時に1個のパラメータを追加することにより大いに簡素化しうる。Therefore, the next step in selecting the tuned form of the stave is to consider the four-dimensional parameters. data space lR*+, R□, θ, Φ), and use the second scale as a standard. The goal is to find a form that has the frequency ratio or the required simple form. this work is potentially extremely wide-ranging in quantity, but as shown below, it is possible to progress one note at a time. and can be greatly simplified by adding one parameter at a time.

楽器と結合された音共鳴器(ラジェータ)は第2音階に対して調律でき、その場 合、この下位周波数においては殆んど放散することはないので、副次的な呼称第 1g階周波数は殆んど重要でない。従って、この副次的呼称周波数は無視するこ とができ、第4音階に対してより高い音階周波数のみを考慮すればよい。2個の パラメータ、例えば辺の長さ比、R21およびR11に対する合理的な値を想定 することにより約5X5点の格子にわたる音階周波数を81算することにより、 かつ必要な倍ffJ、!4波数関係が適合する(θ、Φ)形状を描くことにより 、2パラメータ(θ、Φ)の形状空間の数量的探索を可能とする。第3図に示す 三次元の形状空間の基礎平面は第2音階に対する例えば2:lあるいは3:lの ような許容周波数比における第3および第4音階に対する外形の例である。調律 の問題に対する解かあるとすれば、これらの2個の外形はアクセス可能の(θ、 Φ)空間内において点へにおいて交差する必要かある。The sound resonator (radiator) connected to the instrument can be tuned to the second scale, and can be tuned on the spot. In this case, there is almost no dissipation at this lower frequency, so the secondary name The 1g-order frequency is of little importance. Therefore, this secondary nominal frequency can be ignored. , and only the higher scale frequencies need to be considered for the fourth scale. 2 pieces Assuming reasonable values for parameters, e.g. side length ratio, R21 and R11 By calculating the scale frequency over the grid of about 5 x 5 points by 81, And the required times ffJ,! By drawing a shape (θ, Φ) that fits the four wave number relationships, , which enables quantitative exploration of a two-parameter (θ, Φ) shape space. Shown in Figure 3 The basic plane of the three-dimensional shape space is, for example, 2:l or 3:l for the second scale. This is an example of the outline for the third and fourth scales at such an allowable frequency ratio. tuning If there is a solution to the problem, then these two contours are accessible (θ, Φ) Is it necessary to intersect at a point in space?

残りのパラメータの中の1個、例えばR11の別の値に対して同様セットの許容 しつる(θ、Φ)形状を51算することにより位相空間を三次元まで展開するこ とかできる。このため三次元(θ、Φ、R1+)空間における面を、第3図に示 すように、音階3および4に対する周波数比の許容値に対応して描(ことができ る。Acceptance of a similar set for another value of one of the remaining parameters, e.g. R11 It is possible to expand the phase space to three dimensions by calculating 51 of the Tsuru (θ, Φ) shapes. You can do something like that. Therefore, the plane in the three-dimensional (θ, Φ, R1+) space is shown in Figure 3. The corresponding frequency ratio tolerances for scales 3 and 4 can be drawn as shown below. Ru.

もしも実際に解か存在するのであれば、これらの2つの面は曲線ABにおいて交 差する。If a solution actually exists, these two surfaces intersect at curve AB. Insert.

音階5の周波数に対する適当な比に対応して第3の面を第3図の空間において描 くことかできる。この面は、例えば点Sにおいて2音階3および4に対する解曲 線ABを切断するとすれば、この点は音階2に対する音階3.4および5に対す る満足な解を示す。次に、この過程を、残りのパラメータを含み、点Sを曲線中 へ延長させ、許容しつる周波数比において音階6に対して面との交差点を探索す ることにより継続させることができる。Draw the third plane in the space of Figure 3 corresponding to the appropriate ratio to the frequency of scale 5. I can write something. This surface is, for example, the solution for ditone scales 3 and 4 at point S. If we were to cut line AB, this point would be for scales 3, 4 and 5 for scale 2. We show a satisfactory solution. Next, repeat this process to include the remaining parameters and place point S into the curve. , and search for the intersection with the plane for scale 6 at the allowable frequency ratio. It can be continued by doing so.

この手順の利点は、各段階において探索する必要のある形状空間の量を先に設定 された曲線あるいは面に近い空間に限定させ、そのため所要計算時間を大きく低 下させることである。実際、直交する(θ、Φ)および(Rt+、Rs+)のサ ブスペースを順次繰り返し解を探索することは、形状空間における解の点の大体 の位置が識別されると効果的な方法である。このように、第4図は、正確な解の 比とは近いが、一致していない、Rz+=2、Rs+=1に対する(θ、Φ)空 間における部分を示す。このサブスペースにはS++S++およびSl、、と印 を付けた3個の領域か第4図にあり、これらの領域は特定の音階に対する個別の 解の面の多数の交差点に近接している。次に解に対する探索はこれらの領域の直 近に限定しつる。The advantage of this procedure is that the amount of shape space that needs to be explored at each stage is set in advance. This greatly reduces the required calculation time. It is to let it go down. In fact, the orthogonal (θ, Φ) and (Rt+, Rs+) Searching for a solution by sequentially iterating through the shape space means that the solution points in the shape space can be roughly This is an effective method if the location of the In this way, Figure 4 shows the correct solution. (θ, Φ) empty for Rz+=2, Rs+=1, which is close to the ratio but does not match Indicates the part in between. This subspace is marked S++S++ and Sl, . There are three regions marked with Close to many intersection points of the solution surface. The search for solutions is then carried out directly in these regions. Vine limited to nearby areas.

前述した方法を用いて、これらの解は、理想的な鋭い隅を調律するという課題に 対して精緻された。探索は完全になされた訳ではないので、大きく相違する辺− 長さ比に対してその他の解もありうる。領域S1に係わる解のみか基本的に正確 てあった。領域S I 1およびSl、1の場合、解の面は解の点を全て通過す るのでなく、単にそれに近づくだけである。初期解の詳細を表2および表3に列 挙する。Using the methods described above, these solutions address the problem of tuning ideal sharp corners. It was elaborated against. The search has not been completed completely, so there are some very different edges. Other solutions for length ratios are also possible. Only solutions related to region S1 are basically accurate There was. In the case of region S I 1 and Sl, 1, the solution surface passes through all the solution points. rather than simply approaching it. Details of the initial solution are listed in Tables 2 and 3. enumerate.

表2 初期形状 R,、R□ θ Φ 解T 1.95 0.92 96° 93゜解11 2.20 1.07 13 5° 46゜解III 1.85 0.97 146° 106表3 初期音階周波数比 解! (0,35) 1.002.003.004.806.00ピツチ (F #、) C,C,G、 Eb、 G。Table 2 initial shape R,, R□ θ Φ Solution T 1.95 0.92 96° 93° Solution 11 2.20 1.07 13 5° 46° Solution III 1.85 0.97 146° 106 Table 3 initial scale frequency ratio Solution! (0,35) 1.002.003.004.806.00 pitch (F #,) C, C, G, Eb, G.

解 11 (0,32) 1.00 1.5皿 1.98 2.99 4.80 ピツチ (E+−F+) Cs G−C4G4 2b@解Ill (0,31)  1.00 1.25 1.462.494.04ピツチ (E、) C,E、  G、 E、 CI解■によれば(表2参照)、五線星形構造の2つの自由端が 重なる程トップアングルは閉じられている。このことは、五線星形構造平面から 僅かにずれて折り曲げることにより自由端が十分分離する必要がある。音階2か ら6までは、鋭い隅の近似法により正確に調律することができ、音階5において 短調三度音を含み、十分広げられたセットの音階を提供する。これらの音符の呼 称ピッチは、五線星形構造の呼称ピッチ全体をテノールC(C1)とすることに より指示される。残念ながら、副次呼称音階lはF#、に近い不協和音ピッチを 有しているが、前述の理由から無視することはできない。Solution 11 (0,32) 1.00 1.5 dishes 1.98 2.99 4.80 Pitzchi (E+-F+) Cs G-C4G4 2b@Solution Ill (0,31) 1.00 1.25 1.462.494.04 pitch (E,) C, E, According to G, E, CI solution ■ (see Table 2), the two free ends of the five-line star structure are The top angle is closed to the extent that they overlap. This can be seen from the five-line star structure plane. The free ends should be sufficiently separated by bending with a slight offset. Scale 2? up to 6 can be tuned accurately by the sharp corner approximation method, and at scale 5. Provides a well-expanded set of scales, including a minor third. the call of these notes As for the nominal pitch, the entire nominal pitch of the five-line star structure is tenor C (C1). more directed. Unfortunately, the subnominal scale l has a dissonant pitch close to F#, However, it cannot be ignored for the reasons mentioned above.

解]■は[コート ハンガ」形状の楽器を示し、該楽器は表3から判るように、 十分分配されたセットの音階周波数を存している。この場合の副次呼称は倍音周 波数の十分近傍に位置している。再び、短調三度音(この場合、音階6にある) があり、音階3は周波数比1. 5を有しているので、周波数比0.5で、精神 物理学的理由から呼称ピッチより1オクターブ下に暗黙の基音がある。Solution] ■ indicates a [coat hanger] shaped instrument, and as can be seen from Table 3, the instrument has the following shapes: There is a well-distributed set of scale frequencies. In this case, the secondary name is overtone frequency. It is located sufficiently close to the wave number. Again, a minor third (in this case at scale 6) There is a scale 3 with a frequency ratio of 1. 5, so the frequency ratio is 0.5, and the spirit For physical reasons, there is an implied fundamental pitch one octave below the nominal pitch.

Φの小さい値のため極めて平坦な形状を存する解I11において、音階周波数は 1、 0から2,5の範囲内に濃密に集中しており、呼称ピッチに対して3個以 上の長調三度音を含んでいる。これらの音階周波数比の間隔が近接しているため 主たるピッチは再び呼称ピッチ以下となりつる。しかしながら、この五線星形は 、特に丸味のある隅部を検討することになる場合、実用上の理由からは満足のい くものでない。このため、解IIIは本発明の発明者は追求しなかった。In solution I11, which has an extremely flat shape due to the small value of Φ, the scale frequency is 1. Densely concentrated within the range of 0 to 2.5, with 3 or more for the nominal pitch. Contains the upper major third. Because the intervals of these scale frequency ratios are close, The main pitch is again below the nominal pitch. However, this five-line star shape , which is unsatisfactory for practical reasons, especially when rounded corners are considered. Not a spider. For this reason, solution III was not pursued by the inventors of the present invention.

打楽器か鋳造されたり、あるいは鋭い隅部を備えて成形されるとすれば必要でな い、数学モデル化法における最終の段階は解lおよび11を修正して隅部に丸味 をもたせることの効果を含ませることである。設計実施のこの部分に対して(オ ーストラリヤ、N5W2007、ウルチモ、スメイルストリート3、スィート3 07のジ−アンドディコンピユーテイング−〇 & D Computing、  5uite 307、 3 Sm1l 5treet、 UItiox+、N 5W2007. Au5tralia−によって製造されている)有限要素パッ ケージ「ストランド5」をAT互換性マイクロコンピュータにおいて使用した。Not necessary if the percussion instrument is cast or molded with sharp corners. The final step in the mathematical modeling method is to modify solutions l and 11 to round the corners. It is to include the effect of having . For this part of the design implementation ( - Strariya, N5W2007, Ultimo, Smale Street 3, Suite 3 07 G&D Computing, 5unit 307, 3 Sm1l 5treet, UItiox+, N 5W2007. Finite element pack (manufactured by Au5tralia) The cage "Strand 5" was used in an AT compatible microcomputer.

このパッケージは、その構造によって全てのファイルや実行可能モジュールにア クセスが可能であり、そのため初期解■およびIIの直近て形状空間の必要探査 を実行するためのバッチプログラムの書込みが比較的容易であるためこの計算に は特に適当である。それは五線星形に対する外部制約を含める必要はない。この 方法を用いて、隅部に丸味をつけることの効果に対して五線星形を最適化するこ とはA型的には単に数時間を要するのみである。This package has access to all files and executables by its structure. Therefore, the necessary exploration of the shape space in the immediate vicinity of the initial solutions ■ and II This calculation is used because it is relatively easy to write a batch program to execute is particularly appropriate. It is not necessary to include external constraints on the stave. this method to optimize the staff shape for the effect of rounding the corners. For type A, it simply takes several hours.

数学モデル化に隅部を丸くすることの効果を含めるべき場合、曲率をとのように 測定するかを定義する必要がある。その選択は(f)曲率中心の間、(ii)ロ ット断11の軸線の交差点の間、および(iii)その他の何らかの方法から行 われる。If the effect of rounded corners should be included in the mathematical modeling, the curvature should be It is necessary to define what to measure. The selection is (f) between the centers of curvature, (ii) between the between the intersections of the axes of cut cut 11, and (iii) from any other method. be exposed.

選択は、隅部の半径か大きかったり、あるいは曲げ角か大きい場合、結果に対し て顕著な影響かある。The selection will affect the result if the corner radius is large or the bend angle is large. Is there a noticeable impact?

鋼製のロッドに対しては、最小の合理的に達成しつる曲げ半径はロッドをそれ自 体の周りで曲げることに対応し、ロッドの直径と概ね等しい中間部分の曲げ半径 を提供することにより、少なくともこの大きさに対する真直の辺対長さの比を修 正することである。曲げ半径は絶対的1階を問題とするので、ロッドの全長を規 定する必要かあり、それは100Oミリとされた。12.7ミリの直径のロッド に対して曲げ半径か15ミリとされた場合、五線星形の形状変更は殆んど必要で ない。For steel rods, the smallest reasonably achievable heel bend radius is The bending radius of the middle part corresponds to bending around the body and is approximately equal to the diameter of the rod. Fix the straight edge-to-length ratio for at least this magnitude by providing It's about correcting. Since the bending radius is concerned with the absolute first order, the total length of the rod is specified. It was determined that it was necessary to set a value of 100 mm. 12.7mm diameter rod If the bending radius is set to 15 mm, there is almost no need to change the shape of the five-line star shape. do not have.

しかしなから、このため単純にスケールを合わせた小さい五線星形に対しては曲 げ半径に柔軟性かない。従って、中立部分の曲げ半径γは(20ミリの内側曲げ 半径に対応する)100Oミリのロッドに対して26ミリとし、そのため同じロ ットを才から作ったより小さい五線星形の曲げは厳しくなった。これらを前提と して、解Iおよび11は先に示したように精緻された。採用した26ミリの半径 はロッドの断片の長さと曲げ角の双方において著しい変更を要した。最後の解を 表4に示し、表4は曲げ角と共に、直線部分の長さ、あるいは隅部に対する曲率 中心の間の距離を提供している。However, for this reason, it is not possible to curve a small five-line star by simply matching the scale. There is no flexibility in the radius. Therefore, the bending radius γ of the neutral part is (20 mm inner bending 26 mm for a rod of 100 mm (corresponding to the radius), so the same rod The bending of the smaller staves made from scratch became severe. Based on these assumptions Solutions I and 11 were then refined as shown above. 26mm radius adopted required significant changes in both the length and bending angle of the rod segments. the final solution Table 4 shows the length of the straight section or the curvature of the corner along with the bending angle. Provides the distance between the centers.

表4 最後の実用的な設計 寸法 a+(an) at(nn) as(mm)θ Φ r(an)設計解  1 1t13 258 109 90° 90° 26設計解 II 113  250 100 13G° 19° 26解Iの場合、隅部を丸くするには直線 の辺の長さを極少し調整し、内角を減少させ、2パーセント以上良好な精度に対 して設計上の音階周波数を近づける必要かある。その結果が第5図に示されてい る。それは基本的には長方形で、大きい方の辺が重なっている。解]Iの調整し た形状を第6図に示す。この場合、下方の隅部を丸くすることにより’iU?L の分布を著しく変化させる。これは、鋭い隅部の形懇に対して角部Φを著しく低 減させることを要する。それにもかかわらず、元の計算した音階周波数は1パ一 セント以上良好に復元されている。しかしながら、この角度変更程度によって、 解I11に対応する五線星形はロッドを単純に曲げることによるだけでは多分作 ることができないとの見解を支持している。Table 4 The last practical design Dimensions a+(an) at(nn) as(mm) θ Φ r(an) Design solution 1 1t13 258 109 90° 90° 26 Design Solution II 113 250 100 13G° 19° 26 For solution I, use a straight line to round the corner. Adjust the side lengths very slightly and reduce the interior angles to achieve better accuracy than 2%. Is it necessary to bring the designed scale frequencies closer together? The results are shown in Figure 5. Ru. It's basically a rectangle, with the larger sides overlapping. Solution] Adjustment of I The resulting shape is shown in Figure 6. In this case, by rounding the bottom corner, 'iU? L significantly changes the distribution of This significantly reduces the corner Φ relative to the shape of the sharp corner. need to be reduced. Nevertheless, the original calculated scale frequency is 1 part It has been well restored over cents. However, depending on the degree of this angle change, The five-line star shape corresponding to solution I11 cannot be produced by simply bending the rod. supports the view that it is not possible.

有限要素法に適用された平坦制約条件を緩和することにより、実用上の重要性は 限定されているものの平面音階に追加して面外振動モードの周波数を計算するこ とか可能である。これらの非調和の面外音階によって演奏者に楽器の質をある程 度制御できるようにする。その理由は、調和のとれた面内モードに対してこれら 音階の振幅を最小、あるいは最大とするようにたたくことができるからである。By relaxing the flatness constraint applied to the finite element method, the practical importance is reduced to Calculating the frequency of the out-of-plane vibration mode by adding it to the plane scale is limited. It is possible. These non-harmonic out-of-plane scales allow the performer to understand the quality of the instrument to a certain degree. be able to control the degree. The reason is that these This is because it is possible to strike to minimize or maximize the amplitude of the scale.

前述のように設計した五線星形楽器は手作業での調律を必要とせず、それらの音 階周波数はそれらの基本形状によって規定されている。同じことかある程度伝統 的な教会の鐘についてもいえるが、教会の鐘の音階周波数の微調整は、旋盤で鐘 の内面の金属を少量削り落とし、次に長い経験で確立された処置を行うのが概ね 助界的な方法である。最初の六音階のずれを残り調律し、また恐らくより高い音 階のあるものを調律するある種の手順を五線星形楽器についても使用しうろこと は明らかである。The five-line star instrument designed as described above does not require manual tuning; The floor frequencies are defined by their basic shape. Same thing or some tradition The same can be said for traditional church bells, but fine tuning of the scale frequency of church bells is done by turning the bells on a lathe. Generally, a small amount of metal is removed from the inner surface of the This is a helpful method. Tuning the first hexatonic deviation and possibly higher notes A certain procedure for tuning scales is also used for five-line star instruments. is clear.

鐘の場合の前述のような調律問題に対する実践的なアプローチはアール・ノー・ ノエイ ミルズ(RG J Mills)によって展開され、1989年度米国 音響学会;! (Journal of the Acoustical 5o ciety of America)の巻85の2630〜2633頁に発表さ れている[jlIl形δ1画法による鐘の調律」 (ゴuni口g of Be 1lsby a Linear Progranwning Method”  )という題名の彼の論文に記載されている。A practical approach to the above-mentioned tuning problem in the case of bells is Developed by Noei Mills (RG J Mills) and released in the United States in 1989. Acoustical Society;! (Journal of the Acoustical 5o Society of America) Volume 85, pages 2630-2633. [Bell tuning using the δ1 stroke method] 1lsby a Linear Programming Method” ) in his paper entitled.

このアプローチは、鑵の内面にわたっての多数の帯域の各々から少lの金属を除 去することの全ての音階の調律に対する効果を評価することを含む。次に線形計 画法を用いて、最適の調律を提供する金属除去計画を画定する。そのような方法 は、有限要素パッケージを用いて種々の個所でのロッドから金属を削り落したこ とによる効果を検出することにより、折曲げロッドからなる五線星形楽器に対し て直ちに実行しうる。鋳造した金属あるいは成形したセラミック製の五線星形楽 器の場合も、五線星形の部分の断面11法や形状を変えたり、あるいはある部分 の適当位置に広幅断面の「ウェイト」を含めることにより微調律を行うことがで きる。[ウェイト」を溶接することによっても金属製五線星形楽器を微調律する ことも可能である。しかしなから、本発明の発明者の信じるところでは、実際に は一般的に微調律は必要ではない。This approach removes a small amount of metal from each of a number of bands across the inner surface of the iron. This includes evaluating the effect of tuning on all scales. Then the linear meter A drawing method is used to define a metal removal plan that provides optimal tuning. such a method used a finite element package to remove metal from a rod at various locations. By detecting the effect of can be executed immediately. Cast metal or molded ceramic five-line star music In the case of vessels, the cross-section 11 method and shape of the five-line star-shaped part may be changed, or certain parts may be changed. Fine tuning can be achieved by including a "weight" with a wide cross section at an appropriate position. Wear. Finely tuning a metal five-line star-shaped instrument by welding [weights] It is also possible. However, the inventor of the present invention believes that in fact generally does not require fine tuning.

ある想定したサイズの五線星形楽器に対して一旦適当な設計が達成されると、音 階に対する呼称ピッチの必要セットを提供するに必要なサイズまでこの設計をス ケール合わせすることかできる。可能な方法は三つある。Once a suitable design has been achieved for a staff-star instrument of a given size, the sound Scale this design up to the size required to provide the required set of nominal pitches for the floors. You can also mix it with kale. There are three possible ways.

概念的には、最も簡単な方法は五線星形の全ての寸法(ロットの長さ、直径およ び曲げ半径)を均等にスケール合オ)せすることである。数式(4)から、音階 周波数はスケール係数と反比例して変動することが判る。この方法の実践上の難 しさは、セントの各五線星形に対して異なるロッド径や曲げ半径を要することで ある。Conceptually, the simplest method is to include all dimensions of the musical star (lot length, diameter and The aim is to evenly scale the bending radius and bending radius. From formula (4), the musical scale It can be seen that the frequency varies inversely with the scale factor. Practical difficulties with this method The stiffness is due to the fact that each stave star requires a different rod diameter and bending radius. be.

一方極端には、ロッド径と曲げ半径の双方は一定にしておき、ロッド部分の長さ のみスケール合わせしてもよい。この場合、セットの異なる各部材に対して隅部 の丸味を含めるために個別に有限要素法により最適化を実行する必要があり、曲 げ半径を固定することによって課せられる制限は、その結果得られた五線星形楽 器の上音構造をある呼称ピッチにおいて変更を要することを意味し、このことは 極めて首尾よいとはいえない。On the other hand, at the extreme, both the rod diameter and bending radius are kept constant, and the length of the rod section is You may adjust the scale only. In this case, for each different member of the set, It is necessary to perform a separate finite element optimization to include the roundness of the curve. The restriction imposed by fixing the radius is that the resulting stave radius This means that the overtone structure of the instrument must be changed at a certain nominal pitch; It is not very successful.

最も実用的に魅力のあるスケーリング寸法は従って、全ての五線星形楽器に対し て同じ直径のロッドを用い、ロッドの長さと曲げ半径とをスケール合わせし、こ の場合音階周波数がスケール係数の二乗に逆比例して変動することを示す、スケ ーリング法則式(4)を再度用いることである。各サイズの五線星形楽器に対し て異なる曲げダイを作る必要があるものの、この方法は経済的な利点がある。The most practically attractive scaling dimension is therefore for all five-star instruments. Using rods with the same diameter, scale the rod length and bending radius, and If , the scale frequency is inversely proportional to the square of the scale factor. -Ring's law equation (4) is used again. For each size of five-line star instrument Although it requires making different bending dies, this method has economic advantages.

表5は、計算された画形隅部の設計に基き本発明の発明者により構成された最初 の2個の五線星形楽器における測定された音階周波数比を示す。計算された周波 数からの測定されたずれは、ロッドが簡単な治具により手で曲げられたため、五 線星形楽器の所望形状からの小さなずれに太き(起因している。設計原則を確認 するだけて対応は十分である。Table 5 shows the initial structure constructed by the inventor of the present invention based on the calculated image corner design. Figure 2 shows the measured scale frequency ratios for two five-line star instruments. calculated frequency The measured deviation from the number is due to the fact that the rod was bent by hand with a simple jig. Line star shape thick (due to small deviations from the desired shape of the instrument. Check the design principles That alone is enough.

表5に示すように、平面音階のものと混り合う一連の非倍音音階を形成する面外 5階の周波数が示されている。実際には、解Iにおいて端を重ねたことによる必 然的な第5図に示す五線星形楽器の平面性の欠除にもかかわらず、概ね排他的に 面内あるいは面外音階を励起させるように楽器をたたくことは容易に可能である 。面外音階の大きな不調和性は極端な異音を発生させ、演奏者にある種の興味あ る効果を手中にさせる。As shown in Table 5, the out-of-plane scale forms a series of non-overtone scales that intermingle with those of the plane scale. The fifth floor frequency is shown. In fact, the necessity due to overlapping the edges in solution I is Despite the natural lack of flatness of the five-line star instrument shown in Figure 5, almost exclusively It is easily possible to strike an instrument in such a way as to excite in-plane or out-of-plane scales. . The large inharmonicity of out-of-plane scales generates extreme abnormal sounds, which can be of some interest to the performer. Get the effect you want.

表5 五線星形楽器 1 0.35 1.00 2.01 3.05 4.79 5. 93(測定ずみ) 面外音階 0.39 1.43 2.40 ? 4.97 9.57(測定ずみ ) 五線星形楽器 II O,331,001,491,963,054,75(測 定ずみ) 面外前# 0.83 1.06 1.42 2.57 4.03 5.17(I l11定ずみ) 音楽的な作動性を評価する場合、伝統的な西欧の教会の鐘の音のシミュレーショ ンを試みるか、あるいは単に音が楽しければよいとするか、単に主観的に判断さ れる問題である。Table 5 Five line star shaped instrument 1 0.35 1.00 2.01 3.05 4.79 5. 93 (measured) Off-plane scale 0.39 1.43 2.40? 4.97 9.57 (measured ) Five-line star-shaped instrument II O, 331,001,491,963,054,75 (measured fixed) Before out-of-plane # 0.83 1.06 1.42 2.57 4.03 5.17 (I l11 set) When evaluating musical actuation, a simulation of the sound of a traditional Western church bell can be used. It's just a matter of subjective judgment, whether you want to try it out or just want the sound to be enjoyable. This is a problem.

伝統的な教会の鐘については、I&初の5音階は(i)第2音階に対して周波数 が1=2でハム音すなわち低音、(ii)基準周波数である基音、(iii)第 3音、すなわち短調三度音(6: 5)、(iv) 5度音程、すなわち完全5 度音および(V)呼称音すなわちオクターブ(2: l)である。本発明の発明 者によって構成された最初の2個の五線星形楽器のいずれもこの周波数のセット に近づいていない。解Iは第1音階の場合を除いて、短調3度音を含む、2の二 乗以内までの正しい周波数比を含んでいるが、それらは集中するのでなくむしろ 数オクターブにわたって分布されている。解■は音階周波数をさらに緊密に集中 させており、これも短調3度音を存している。解IIIは音階周波数か教会の鐘 のようにさらに集中しているか、前述のように、この設計は実用的には実施され ていない。従って、本発明の音楽的作動性は正確なシミュレーションの対象とは なりえず、適当な主観的な鐘のような音の発生に依存せねばらない。For traditional church bells, the I & first pentatonic scale is (i) frequency relative to the second scale. When 1=2, it is a hum sound, that is, a low tone, (ii) the fundamental tone, which is the reference frequency, and (iii) the th 3 tones, i.e. minor third (6: 5), (iv) 5th interval, i.e. perfect 5th degree and (V) vocative, or octave (2:l). Invention of the present invention Both of the first two five-line star instruments constructed by Not even close. Solution I is for the second scale of 2, including the minor third, except for the first scale. contains the correct frequency ratios up to the power, but they are not concentrated but rather distributed over several octaves. Solution■ focuses the scale frequencies more tightly This also has a minor third tone. Solution III is scale frequency or church bell. , or as mentioned above, this design is not practically implemented. Not yet. Therefore, the musical actuation of the present invention is not subject to accurate simulation. cannot, and must depend on the generation of an appropriate subjective bell-like sound.

要約すれば、最初の数音階が倍音的に関連した周波数を有する一連の音階を形成 するように五線星形楽器の枠組の形状を最適化する方法を説明してきた。この方 法は比較的単純であって、より多くの楽器部分が使用されるとすれば、対象パラ メータは急速に増加するものの、五線星形楽器に対する種々セットの音階を調律 するか、あるいは異なる形状の枠組内のあるセットの音階を調律するかいずれか に対して一般化することができる。In summary, the first few scales form a series of scales with harmonically related frequencies. We have explained how to optimize the shape of the framework of a five-line star-shaped musical instrument. This person The method is relatively simple and given that more instrument parts are used, the target parameters Although the meter rapidly increases, tuning various sets of scales for the five-line star instrument. either tune a set of scales within a framework of different shapes. can be generalized to.

最初の2個の「五線星形」楽器を作って以来、本発明の発明者は第7図に概略図 示するように、13個の「五線星形」楽器を備えた打楽器を構成した。各五線星 形楽器は第6図に示す形態で構成され、ナイロン糸を用いてフレーム6Kから吊 り下げられている。五線星形楽器はまた、広帯域の非共鳴性共鳴板62に接続さ れ、空洞すなわち共鳴室63を背後に備えて楽器の音伝播性を高めている。共鳴 板と共鳴室の双方共低音端から高音端まで傾斜がつけられ、(非中心線に沿った 点において共鳴板に取り付けられた)弾性の弦により五線星形楽器に結合されて いる。共鳴板は、ギターあるいはハープシコードと同様、裏面に糊付けされたリ ブによって支えられている。これらのリブの分布や背後の空洞すなわち共鳴室の 容積は、当該楽器の演奏範囲にわたって適当形状の音放散応答性があるようにし たものである。13個の段階をつけたサイズの五線星形楽器は、本楽器が全音階 にわたって演奏できるように「調律」した。Since creating the first two "staff star" instruments, the inventor of the present invention has shown a schematic diagram in FIG. As shown, a percussion instrument was constructed with 13 "staff-star" instruments. Each five-ray star The musical instrument is constructed in the form shown in Figure 6, and is suspended from a frame 6K using nylon thread. It has been lowered. The five-line star instrument is also connected to a broadband non-resonant sounding plate 62. A cavity, that is, a resonance chamber 63 is provided at the back to improve the sound propagation of the instrument. resonance Both the board and the resonance chamber are sloped from the bass end to the treble end (along the non-center line). connected to a five-line star instrument by an elastic string (attached to the soundboard at the point) There is. The soundboard, like a guitar or harpsichord, has a glued backing. It is supported by The distribution of these ribs and the cavity behind them, that is, the resonance chamber, The volume should have a suitably shaped sound dissipation response over the playing range of the instrument. It is something that This five-line star-shaped instrument has 13 steps, and this instrument has a diatonic scale. The instrument was ``tuned'' so that it could be played over a period of time.

この楽器は、硬質の槌でたたかれて五線星形楽器が励起されるとやわらかで美し い調和した音を発生させる。演奏者が軟質の槌を用いると、楽器はあたたかいハ ーブ状の音を発する。ばち、すなわち小槌の硬度を増すことにより、発生する音 のより高周波数分を増加させることにより、五線星形楽器が硬質の小槌でたたか れると鐘状の音が発生する。五線星形楽器が一方の側でたたかれるとすれば、よ り衝撃的な音が発生する。面外振動音階が倍音関係に調整されていないことは、 演奏者に対して有用な程度まで全体的自由度、すなわち、各五線星形楽器を鋼ロ ッドから作る代りに長方形の鋼バーから作ることによって高めうる可能性を提供 することが判明した。This musical instrument is soft and beautiful when struck with a hard mallet to excite the five-line star-shaped instrument. Generates a harmonious sound. When the performer uses a soft mallet, the instrument has a warm tone. Makes a buzzing sound. The sound produced by increasing the hardness of the drumstick, i.e. the gavel. By increasing the higher frequencies of When it hits, a bell-like sound is produced. If a five-line star instrument is struck on one side, then A shocking sound is generated. The fact that the out-of-plane vibratory scale is not adjusted to harmonic relationships means that To the extent that it is useful to the performer, the total degree of freedom is Providing increased possibilities by building from rectangular steel bars instead of from rods It turns out that it does.

第7図に示す楽器の共鳴室内に多数のマイクロフォンを設置した。これらのマイ クロフォンは本楽器が音響共鳴器、電子増幅器、あるいは発生する音の音響的お よび電子的の双方による増幅と共に用いることができるようにする。A large number of microphones were installed in the resonance chamber of the musical instrument shown in FIG. These my The Crophon is a musical instrument that uses an acoustic resonator, electronic amplifier, or It allows for use with both electronic and electronic amplification.

本説明を完結するために、(後て採用するスケーリング法を検査するために本発 明の発明者が用いた)五線星形楽器のスケーリングの一例を、本発明による「五 線星形」楽器と共に音ラジェータを使用することに関する情報と共に下記する。In order to complete this discussion (in order to test the scaling method that will be adopted later), An example of the scaling of the five-line star instrument (used by the Ming Dynasty inventor) is Below is information regarding using a sound radiator with a "line star" instrument.

スケーリング例 このスケーリング例の目的はE+ =41. 2Hzの音符に対する解■の形状 (第5図を参照)の楽器を作ることであった。五線星形楽器の形状に解Iを選択 した理由は、それが第6図に示す形状(解11)よりもコンパクトで、かつロッ ド材の使用量が少ないからであった。五線星形楽器はかなり大きいので、十分な 重量と剛性を提供するために14ミリ径の鋼ロッドを用いた。Scaling example The purpose of this scaling example is E+ = 41. Shape of solution ■ for 2Hz note (See Figure 5) Select solution I for the shape of the five-line star-shaped instrument The reason is that it is more compact than the shape shown in Figure 6 (Solution 11) and has a smaller lock. This was because the amount of wood used was small. The five-line star instrument is quite large, so 14 mm diameter steel rods were used to provide weight and stiffness.

原型の解■の五線星形楽器はθ=Φ=90度て形状は長方形であった。ロッドの 全長は813ミリである。直線部分に対して測定した部分の長さはa+=85ミ リ、at=212ミリ、as=89ミリである。各隅部には曲げ半径が26ミリ である中立部分かあった。12.6ミリ径のロッドから作られると、この五線星 形楽器は約20ミリの内側曲げ半径を提供した。五線星形楽器は合理的に良好な 調律を有し、約185tlzの周波数が測定された。この五線星形楽器は音符E 1に対して必要な下位ピッチを発生させるようにスケール合わせを行った。The five-line star-shaped instrument of the original solution (2) had a rectangular shape with θ = Φ = 90 degrees. of the rod The total length is 813 mm. The length of the part measured against the straight part is a+ = 85 mm. ri, at=212 mm, as=89 mm. Each corner has a bending radius of 26mm There was a neutral part. When made from a rod with a diameter of 12.6 mm, this five-pointed star The shaped instrument provided an internal bending radius of approximately 20 mm. Stave star instruments are reasonably good It was in tune and a frequency of approximately 185 tlz was measured. This five-line star-shaped instrument is the note E. The scale was adjusted to generate the necessary lower pitch for 1.

原型の楽器がロッド長さ11、バー径d8周波数f、を存していたとの想定で、 新規な楽器はバー径d2て設計周波数1.であるとすれば、新規の楽器に対する ロッド長さ1.は下記のスケーリングアルゴリズムによって与えられる。Assuming that the original instrument had a rod length of 11, a bar diameter of d8, and a frequency of f, The new instrument has a bar diameter of d2 and a design frequency of 1. If so, for a new instrument Rod length 1. is given by the following scaling algorithm.

ロッドの長さに対するこの関係を用いることにより、同等の内側曲げ半径38ミ リおよび内側曲げ角度が90度で残る新規な五線星形楽器が首尾よく構成された 。Using this relationship for rod length, an equivalent inner bend radius of 38 mm A new five-line star-shaped instrument has been successfully constructed that remains with a 90-degree internal bend angle. .

音の伝播性を向上させるために本発明の打楽器に多数の種々音ラジェータの中の いずれかを適合させることかできるが、経験によれば、当該楽器が単一の五線星 形楽器からなる場合、広帯域ラジェータよりも共鳴構造体の方か好ましい。最も 単純な共鳴構造体はダイヤフラム結合パイプ共鳴器である。しかしながら、チュ ーブ装荷空洞共鳴器あるいは空気装荷共鳴ダイヤフラムを用いてもよい。これら の代案を以下検討する。In order to improve the propagation of sound, the percussion instrument of the present invention includes one of a number of different sound radiators. Either one can be adapted, but experience shows that the instrument in question is For shaped instruments, resonant structures are preferred over broadband radiators. most A simple resonant structure is a diaphragm-coupled pipe resonator. However, A tube-loaded cavity resonator or an air-loaded resonant diaphragm may also be used. these We will consider alternatives below.

41.2Hzにおいては、規準音波長は約8.25メートルであり、そのため高 インピーダンスとして励振される四分の一波パイブ共鳴器は2060ミリの音波 長を存する。この長さは折曲げを要する程長いが、依然として実用的である。共 鳴器か内径dのパイプから作られているものと想定すると、その物理的長さLは L=2060−0.3d m て、dもミリ表示である。もしもパイプが2個の直角の曲げを用いて折り返され る場合、その長さはパイプの中心線に沿って大略測定する。パイプを恐らく3゜ Oミリだけ長くして、余分の部分の長さにわたって直径の約1/3のところでス ロットを切設することが最良である。次に、このスロットは徐々に被覆して(あ る種のオルガンのパイプと同様)パイプを調律することができる。代替的に、パ イプの上を摺動してその長さを増すようにパイプの外側に調律スリーブを装着す ればよい。パイプの被動端を被覆しているダイヤプラムは、それが振動すべき周 波数は極めて低いのて中程度に緊張させるべきである。ダイヤフラムの厚さとテ ンションとの最適の組合せは実験して決めることを要する。At 41.2 Hz, the nominal sound wave length is approximately 8.25 meters, so the high A quarter-wave pipe resonator excited as an impedance has a sound wave of 2060 mm. have a long life. Although this length is long enough to require bending, it is still practical. Both Assuming that the sounder is made from a pipe of internal diameter d, its physical length L is L=2060-0.3d m Also, d is expressed in millimeters. If the pipe is folded back using two right angle bends, If the pipe is piped, its length is measured approximately along the centerline of the pipe. The pipe is probably 3° Extend the length by O millimeter and cut the strip about 1/3 of the diameter over the length of the extra section. It is best to cut the lot. This slot is then gradually coated ( (similar to the pipes in some types of organs) can be tuned. Alternatively, the Attach a tuning sleeve to the outside of the pipe so that it slides over the pipe and increases its length. That's fine. The diaphragm covering the driven end of the pipe is The wavenumber should be very low and moderately strained. Diaphragm thickness and It is necessary to experiment to determine the optimal combination with the options.

比較的大きい容積を有するが、その形状は重要ではなく、調律バイブを介して大 気と接続され、その基部あるいは側壁においてメンブレンによって励振されてい るヘルムホルツ空洞共鳴器を設計するには、その空洞の容積をV(立方メートル )とし、接続が長さLおよび直径d(双方共メートル)によって実行されている ものと想定する。41.2Hzの選択された周波数において、前記共鳴器のパイ プ長さは下記の関係により与えられる。Although it has a relatively large volume, its shape is not important and it can be connected to the air and excited by the membrane at its base or side wall. To design a Helmholtz cavity resonator, the volume of the cavity must be V (cubic meters). ), and the connection is carried out with length L and diameter d, both in meters. Assume something. At a selected frequency of 41.2 Hz, the resonator's pi The loop length is given by the following relationship:

容積が約0. 6m’で、パイプ径が100ミリの空洞に対して、必要なパイプ 長さは約270ミリである。この長さの中のある部分は空洞の内部へ突出しつる 。The volume is approximately 0. Required pipes for a cavity with a length of 6m and a pipe diameter of 100mm The length is approximately 270 mm. Some part of this length protrudes into the interior of the cavity. .

また、パイプの長さを調律する手段を提供することも有利である。It would also be advantageous to provide a means to tune the length of the pipe.

単一の五線星形楽器と共に用いつる別の形式の共鳴ラジェータはティンパニのメ ンブレンおよびケラトル、あるいはより単純な形態においてはバスドラムのメン ブレンと類似である。メンブレンは、ティンパニと同様、五線星形楽器の正規ピ ッチに調律される。五線星形楽器の取付は弦は、ティンパニを打つために選択し た位置の周り、すなわち縁部から約】73人った点であって、メンブレンの中心 でないところでメンブレンと出合う必要かある。Another type of resonant radiator used with single-staff instruments is the timpani system. membrane and cerator, or in its simpler form, the bass drum member. Similar to Bren. The membrane is the regular pitch of a five-line star instrument, similar to the timpani. It is tuned to the pitch. The installation of a five-line star-shaped musical instrument selects the strings to strike the timpani. around the edge, i.e. from the edge to the center of the membrane. Is it necessary to encounter membranes in other places?

バスドラム共鳴器も同様である。もっとも調律はそれほど厳しくなく、取付は点 は一方の側に片寄るのてなく、むしろメンブレンの中心にある。しかしながら、 概ね倍音関係で数音階を有するティンパニ型共鳴器よりも与える共鳴音は劣る。The same goes for the bass drum resonator. However, the tuning is not so strict, and the installation is difficult. is not offset to one side, but rather in the center of the membrane. however, Generally speaking, the resonant sound it provides is inferior to that of a timpani-type resonator, which has several scales related to overtones.

楽器の製造および数学モデル化の技術分野の専門家には、 「五線星形」という 用語の採用は、当該構造体が第6図に示す形状を存し、(「開放隅部」の)第5 の角度か非数学者には直ちに明らかではないので多分不適切と認めるであろう。For experts in the technical fields of musical instrument manufacturing and mathematical modeling, there is a term known as the "staff star". The adoption of the term means that the structure has the shape shown in Figure 6 and that the fifth Since the angle of is not immediately obvious to non-mathematicians, they will probably agree that it is inappropriate.

しかしながら、本発明の発明者は(a)使用される数学モデル化法、および(b )オーケストラ用トライアングルに対する本発明の関係を考えてこの用dnの使 用を好む。また、前述した本発明は本明細書に特に記載し、かつ図示したちの以 外の変更や修正も可能なることか認められ、かつ本発明は請求の範囲内に入る全 ての変更や修正も含むことを理解すべきである。これらの変更や修正には、当該 楽器の部分の形成に硬質プラスチックや改良材料を使用すること、1個以上の弧 状あるいは湾曲状部分や、チューブ状構造の部分を提供すること、多段鋳造技術 により数個の接続された五線星形(あるいはその他の多数の部分からなる楽器) を製造すること、および第7図に示す形式の楽器の場合は楽器に取り付けられた り、あるいはそこから分離された機械的ばちを含むことか含まれている。以上の 列挙はそれて全てという意味ではない。However, the inventors of the present invention are aware of (a) the mathematical modeling method used, and (b) ) Considering the relationship of the present invention to the orchestral triangle, the use of this dn is I like business. Further, the present invention described above is not particularly described or illustrated in this specification. It is recognized that other changes and modifications may be made, and that the invention covers all that come within the scope of the claims. It should be understood that this includes any changes or modifications. These changes or modifications shall be made in accordance with the applicable the use of hard plastics or modified materials in the formation of parts of musical instruments; the use of one or more arcs; Providing shaped or curved sections, tubular structures, multi-stage casting techniques several connected musical stars (or other multi-part instruments) and, in the case of an instrument of the type shown in Figure 7, a or include a mechanical drum separate from it. More than Listing doesn't mean everything.

FIG、 1 (’IJ $ も FIG、 7 手続補正書(自発) 平成6年11月15日瞼遣FIG. 1 ('IJ $ too FIG. 7 Procedural amendment (voluntary) November 15, 1994 Eyelid transfer

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.3個以上の複数の部分を含み、前記部分が、概ね共平面で非共直線性であっ て、室温においては剛性で振動特性を有する材料から一体形成され、前記部分の 1個が小槌でたたかれると音楽的に調和した音を発する打楽器。1. Contains three or more parts, and the parts are generally coplanar and non-collinear. The part is integrally formed from a material that is rigid and has vibration characteristics at room temperature, and A percussion instrument that emits a musically harmonious sound when one piece is struck with a gavel. 2.5個の部分を有する、請求の範囲第1項に記載の打楽器。A percussion instrument according to claim 1, having 2.5 parts. 3.前記部分の長さと、隣接する部分に含まれる角度が、前記部分の1個が打撃 具によってたたかれ、前記楽器の前記部分の平面に位置する振動音階を励起する と、前記楽器によって発せられる音が一連の倍音的に関連した周波数を有するよ うなものである、請求の範囲第1項または第2項に記載の打楽器。3. The length of said parts and the angle included in adjacent parts are such that one of said parts is struck struck by a tool to excite a vibratory scale located in the plane of said part of said instrument and the sound emitted by said instrument has a series of harmonically related frequencies. The percussion instrument according to claim 1 or 2, which is a percussion instrument. 4.各部が概ね均等な断面であり、楽器の前記部分が基本的に同じ断面形状と寸 法を有している、請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項に記載の打楽 器。4. Each part has a generally uniform cross-section, and each part of the instrument has basically the same cross-sectional shape and size. The percussion instrument according to any one of claims 1 to 3, which has a vessel. 5.前記部分が金属あるいは合金のロッドあるいはバーからなる部分であり、前 記楽器が金属あるいは合金のロッドあるいはバーを曲げることによって形成され る、請求の範囲第4項に記載の打楽器。5. The said part is a part consisting of a metal or alloy rod or bar, and the front A recording instrument is formed by bending a metal or alloy rod or bar. The percussion instrument according to claim 4. 6.前記金属が軟鋼である、請求の範囲第5項に記載の打楽器。6. 6. A percussion instrument according to claim 5, wherein the metal is mild steel. 7.前記部分が溶融金属を鋳造することにより形成される、請求の範囲第1項、 第2項、第3項あるいは第4項のいずれか1項に記載の打楽器。7. Claim 1, wherein the portion is formed by casting molten metal. The percussion instrument according to any one of paragraphs 2, 3, and 4. 8.前記金属が青銅である、請求の範囲第7項に記載の打楽器。8. 8. A percussion instrument according to claim 7, wherein the metal is bronze. 9.前記楽器が(a)少なくとも一種類のセラミック材と一時的結合剤との粒体 の混合物を加圧成形して楽器の必要形状を有するグリーン本体を形成し、(b) 前記グリーン本体を高温で焼成し、次に(c)焼成された本体に大きな亀裂が形 成するのを阻止するに十分な速度で前記の焼結された本体が室温まで冷却しうる ことにより機械的に強力なセラミック材の打楽器を形成することにより形成され る、請求の範囲第1項、第2項、第3項または第4項に記載の打楽器。9. The musical instrument comprises (a) granules of at least one ceramic material and a temporary binder; (b) press-molding the mixture to form a green body having the required shape of the musical instrument; The green body is fired at a high temperature, and then (c) large cracks are formed in the fired body. The sintered body may be cooled to room temperature at a rate sufficient to prevent the sintered body from forming. It is formed by mechanically forming a strong ceramic material percussion instrument. A percussion instrument according to claim 1, 2, 3, or 4. 10.前記楽器が半径が26ミリの鋼ロッドを曲げることにより作られ、かつ5 個の部分を有しており、 (a)5個の部分が中央の部分の中心点に対して対称形の形状を形成し、(b) 中央の部分が長さa1を有し、 (c)前記中央部分に隣接した各部分が長さa2を有し、(d)前記中央部分か ら遠い方の各部分が長さa3を有し、(e)前記中央部分と各々の隣接する部分 の間の開先角度がθであり、(f)長さがa2およびa3である部分の間の開先 角度がΦであり、(g)a1:a2:a3の比が概ね1.00:2.50:1. 06であり、(h)θおよびΦが概ね90度である ことを特徴とする請求の範囲第1項から第9項までのいずれか1項に記載の打楽 器。10. The instrument is made by bending a steel rod with a radius of 26 mm, and It has several parts, (a) the five parts form a symmetrical shape about the center point of the central part; (b) the central portion has a length a1; (c) each portion adjacent to said central portion has a length a2; and (d) each portion adjacent to said central portion has a length a2; (e) said central portion and each adjacent portion; The groove angle between them is θ, and (f) the groove between the parts whose lengths are a2 and a3. The angle is Φ, and (g) the ratio of a1:a2:a3 is approximately 1.00:2.50:1. 06, and (h) θ and Φ are approximately 90 degrees Percussion music according to any one of claims 1 to 9, characterized in that: vessel. 11.前記楽器が直径26ミリの鋼ロッドを曲げることによって作られ、かつ5 個の部分を有しており、 (a)5個の部分が中央部分の中心点に対して対象形である形状を形成し、(b )前記中央部分の長さがa1であり、(c)前記中央部分に隣接した各部分の長 さがa2であり、(d)前記中央部分から遠い各部分の長さがa3であり、(e )前記中央部分と各隣接部分との間の開先角度がθであり、(f)長さがa2お よびa2である部分の間の開先角度がΦであり、(g)a1:a2:a3の比が 概ね1.00:2.21:0.88であり、(h)θが概ね136度であり、Φ が概ね19度であることを特徴とする、請求の範囲第1項から第9項までのいず れか1項に記載の打楽器。11. the instrument is made by bending a steel rod with a diameter of 26 mm, and It has several parts, (a) The five parts form a shape that is symmetrical to the center point of the central part, and (b ) the length of the central portion is a1; (c) the length of each portion adjacent to the central portion; (d) the length of each part far from the central part is a3; and (e ) The groove angle between the central portion and each adjacent portion is θ, and (f) the length is a2 or The groove angle between the parts called and a2 is Φ, and (g) the ratio of a1:a2:a3 is It is approximately 1.00:2.21:0.88, (h) θ is approximately 136 degrees, and Φ is approximately 19 degrees. The percussion instrument described in item 1 above. 12.前記複数の部分を支持する手段を含む、請求の範囲第1項から第11項ま でのいずれか1項に記載の打楽器。12. Claims 1 to 11 include means for supporting said plurality of parts. The percussion instrument described in any one of the above. 13.前記部分が前記楽器による音発生効率を高めるために音ラジエータに音響 的に結合されている、請求の範囲第1項から第12項までのいずれか1項に記載 の打楽器。13. The said part is acoustically connected to the sound radiator to increase the efficiency of sound generation by the musical instrument. Claims 1 to 12, which are combined percussion instruments. 14.前記音ラジエータが共鳴ラジエータである、請求の範囲第13項に記載の 打楽器。14. 14. The sound radiator according to claim 13, wherein the sound radiator is a resonant radiator. Percussion instruments. 15.前記音ラジエータが電子増幅手段を含む、請求の範囲第13項に記載の打 楽器。15. 14. A sound radiator according to claim 13, wherein the sound radiator comprises electronic amplification means. musical instrument. 16.請求の範囲第1項から第11項までのいずれか1項に記載の複数の打楽器 の組立体を含み、前記組立体の各打楽器は前記組立体における他の各打楽器の特 性ピッチと相違する特性ピッチをそれぞれ有しており、各打楽器は機械的あるい は音響的に音響ラジエータあるいは個々の音響ラジエータに結合されている、打 楽器。16. A plurality of percussion instruments according to any one of claims 1 to 11. each percussion instrument in said assembly has a characteristic of each other percussion instrument in said assembly. Each percussion instrument has a characteristic pitch that is different from the normal pitch, and each percussion instrument has a mechanical or is acoustically coupled to an acoustic radiator or to an individual acoustic radiator. musical instrument. 17.各音響ラジエータと関連した電子増幅手段を含む、請求の範囲第16項に 記載の打楽器。17. Claim 16 including electronic amplification means associated with each acoustic radiator. Percussion instruments listed. 18.添付図面を参照して概ね前述してきた、請求の範囲第1項または第16項 に記載の打楽器。18. Claims 1 or 16 generally as hereinbefore described with reference to the accompanying drawings. Percussion instruments listed in.
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