KR101429784B1 - 스틸팬 악기 및 이를 포함하는 앙상블 - Google Patents
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Abstract
전통적인 어쿠스틱 스틸팬의 종래 기술을 현저히 개선한 어쿠스틱 스틸팬 악기들의 앙상블이 개시된다. 상기 개선들은 G-팬들의 집합체를 가로지르는 노트 범위의 확장과, 스틸팬의 음역을 효과적으로 커버하는데 요구되는 스틸팬의 갯수의 상당한 감소와, 복합 디자인의 사용을 포함하여, 악기의 개별적 구성 부품들, 특히 연주면, 차임, 후방 부착물, 또는 스커트부 및 연주 스틱이나 채가 그 특정한 기능과, 비음악적 공명을 제거하거나 감소시키기 위한 다양한 기술들의 적용, 및 다양한 기계적이고 음향적인 공명기 설계의 포함에 최적화되어, 상기 악기의 소리 전파를 최적으로 개선한다.
연주면, 노트, 지지망
Description
본 발명은 전체적으로, 전통적인 어쿠스틱(acoustic) 스틸팬 드럼 악기들의 종래의 야금 기술을 상당히 혁신하고 개선하는 새로운 어쿠스틱 악기에 관한 것이다. 본 발명은 타악기 모드로 연주되는데, 이 모드에서는 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 드럼 악기와 같은 방식으로 금속 노트(note)를 제공하는 표면 상의 물리적으로 규정된 노트 연주 영역을 타격함으로써 멜로디 소리가 발생된다.
스틸팬(steelpan)은 트리니다드와 토바고 공화국(Republic of Trinidad and Tobago)에서 비롯된 전통 예술 형태로 생각되며, 스틸팬은 이 공화국에서 국가적인 악기로 공포되었다. 본 발명의 전개에 있어서, 종래 기술은 종래의 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 드럼 악기에 의해 완전히 규정된다. 어쿠스틱 스틸팬 또는 전통적인 스틸팬은 이하 연주면이라고도 불리는 한개 이상의 연속적인 금속 노트를 제공하는 표면들 위에 명확한 음조의 잘 규정된 노트 연주 영역들을 제공하는 악기이다.
지금까지 언급된 악기는 타악기 모드에서 연주되고 1930년대 말 트리니다드와 토바고 공화국의 트리니다드섬에서 처음 발명되었다. 발명의 정확한 날짜는 악기의 기원이 구전에 의한 것이므로 알려져 있지 않은데, 이 악기는 노동 계급으로서 일반적으로 기술교육을 받지 못한 개인들에 의해 처음 만들어졌다. 그러나, 이 악기가 최초로 발표된 보고서가 1940년 2월 6일 트리니다드 가디언 신문에 인쇄되었다.
본 발명의 선조로서, 첫 스틸팬들은 미군이 버린 빈 기름통으로 형성되었고 지금까지도 강철 컨테이너 제조 기술분야의 당업자에게 알려진 것으로부터 만들어지는데, 밀폐된 헤드의 원통형 강철통이나 드럼통으로 만들어진다 (킴 로이 옹의 강철드럼: 포크웨이스(Folkways) 레코드 FI-8367 및 FS-3834와 영화 "오일 드럼으로부터의 음악"을 반주하기 위한 입문 매뉴얼, 시거, 피 및 로이 옹, 케이 지음, 뉴욕; 오크출판사, 1961 참조). 상기 드럼들은 상단 및 하단을 냉간압연하여 드럼 또는 통의 원통형 몸체로 만들어진다. 따라서 형성된 조인트는 강철 컨테이너 제조분야의 당업자들에게 차임(chime)으로 알려져 있다.
본 발명과 관련하여, 연주면은 해머 또는 충격 연장 또는 프레스 형성 장치를 이용하여 드럼 헤드들 중 한개를 먼저 수동으로 싱킹(sinking)하여 형성함으로써 제조된다. 음악적 노트 연주 영역들은 그래서 그루브들의 형성에 의해 노트를 제공하는 표면 위에 명확히 규정된다. 전술된 노트를 제공하는 표면은 그 후에 열처리 및 냉각된다. 이어서, 상기 노트 영역들은 타격시 명확한 음조의 음악적 노트들을 만들어 내는 영역을 생성하기 위해 팬 조율사에 의해 요구되는 형상으로 신중하고 솜씨 있게 망치질하여 조율된다.
원래 드럼의 원통형 몸체는 스틸팬의 스커트부로 알려진 것을 형성하기 위해 유지되지만 주로 어쿠스틱 공명기의 역할을 수행하기 위해 다양한 길이들로 잘려진다. 원형 연주면은 전형적으로 직경이 55.88cm/22in 에서 68.58cm/27in이고 스커트 부의 길이는 15.24cm/6in에서 91.44cm/36in이다. 더 큰 크기들과 더 작은 크기들이 사용되었지만 채택된 구현예들은 아마 생물공학적 이유 및 연주의 편리함을 위해 위에 언급된 범위들을 사용한다.
본 발명의 발달에 미치는 영향에 있어서, 상술된 것과 같이 형성된 드럼들은, 음역이 다른 부분들을 커버하기 위하여 다양한 스틸팬 악기들을 형성하도록 그룹지어진다. 이런 이유로, 스틸팬 악기는 노트들이 수개의 드럼들에 걸쳐 분배되는 악기이다. 스틸팬 악기내 드럼들의 갯수는 원하는 음악적 노트의 진동수들에서 공명을 위해 요구되는 노트 영역의 크기를 결정하는 적용가능한 과학법칙들의 제한에 의해 영향을 받는다.
전통적인 스틸팬 집단에는 적어도 열한개의 스틸팬 악기들이 있다. 아홉개 베이스의 스틸팬은 전형적으로 A1에서 B3까지의 총 27개의 노트들을 위하여 각각 세개의 노트들을 구비한 아홉개의 드럼들로 구성된다. 더 흔한 여섯개 베이스 스틸팬은 전형적으로 A1에서 D3까지의 총 18개의 노트들을 위하여 각기 세개의 노트들을 구비한 여섯개의 드럼들로 구성된다. 테너 베이스 스틸팬들은 전형적으로 G2에서 D4까지의 범위를 커버하기 위하여 네개의 드럼들로 구성된다. 첼로 스틸팬들은 바리톤 범위을 커버하고 두가지 종류가 있다. 3-첼로 스틸팬은 전형적으로 세개의 드럼을 통해 B2에서 G4까지의 범위를 커버하는 반면 4-첼로 스틸팬은 전형적으로 4개의 드럼을 통해 B2에서 D5까지의 범위를 커버한다.
4채널 방식의 스틸팬은 B2에서 Bb 5까지의 범위를 커버하기 위하여 4개의 드럼을 사용하는 최근의 신기술이다. 더블 기타 스틸팬은 C# 3에서 G# 4까지의 범위를 커버하기 위해 두개의 드럼들을 사용한다. 더블 세컨드 스틸팬은 F3에서 Bb 5까지의 범위를 커버하기 위해 두개의 드럼들을 사용한다. 더블 테너 스틸팬들은 A3에서 C# 6까지의 범위를 커버하기 위해 두개의 드럼들을 사용한다. 로우 테너는 C4에서 Eb 6까지의 범위를 커버하기 위해 한개의 드럼을 사용한다. 하이 테너는 D4에서 F6까지의 범위를 커버하기 위해 한개의 드럼을 사용한다. 역사적인 이유들로 인하여, 사실상 소프라노 범위 내의 노트들을 갖는 테너 팬으로 이름지어진 예외가 존재한다.
팬 연주자가 좋은 음악적 품질을 얻을 수 있도록 하기 위하여, 노트를 제공하는 표면들과 접촉하는데 사용되는 스틱 또는 채의 끝부분은 통상 고무의 경도를 갖는 연질 재료로 덮이거나 감싸지거나 또는 코팅된다. 만약 사용된 재료가 너무 단단하다면 생성된 소리는 불협화음이고 거칠게 되는 경향이 있다. 만약 사용된 재료가 너무 부드럽다면 생성된 소리는 억제될 것이다. 따라서 스틱의 설계가 문헌(스틸팬 튜닝, 크로만 유 지은, 뮤직뮤세트, 스톡홀름, 1994)에서 접촉 시간으로 규정된, 스틱이 충격점에서 노트 위에 머무르는 시간을 결정한다. 접촉 시간보다 짧은 싸이클 주기를 구비한 진동수들을 갖는 노트의 배음(partial)들이 억제되는 반면 접촉 시간보다 긴 주기를 구비한 진동수들을 지닌 것들은 억제되지 않는다.
최초 스틸팬들의 연주면은 볼록한 형상이었다. 그러나, 이것은 연주에 몇가지 어려움을 제공한다. 악기가 발달함에 따라, 연주자들 및 스틸팬 조율사들은 현재 보편적으로 표준으로서 채택된 오목한 형상에 대한 강한 선호를 나타냈다.
배경 기술에 관련된 것으로서, 현재의 스틸팬 디자인에 있어서, 연주면은 드럼의 한쪽 편평한 끝을 망치로 오목한 사발형상부 안쪽으로 타격함으로써 만들어진다. 이 공정을 싱킹(sinking)”이라 부른다. 싱킹 공정은 연주면의 두께를 감소시키고 재료의 탄성을 원하는 노트의 범위를 지원하기 위해 요구되는 수준으로 조절한다. 그래서 싱킹된 표면은 싱킹된 끝의 가장자리 아래 적당한 거리에서 스커트부를 절단함으로써 드럼의 나머지로부터 분리된다. 드럼의 다른 절반은 버려지거나 별도의 스틸팬을 만들기 위해 사용된다.
노트를 제공하는 영역들은 종종 펀치로 노트 영역들 사이에 홈들 또는 경로들을 새김으로써 경계설정될 수 있다. 이 단계는 절대적으로 필요하지는 않고 팬 연주자들이 노트 영역들을 쉽게 식별하는 수단으로만 기능한다. 더 중요한 것은 노트들 사이의 분리 및 격리 정도이다; 이것은 노트들 사이의 진동 에너지 전달을 감소시켜서 악기의 정확성을 개선시키는 어쿠스틱 장벽을 제공하기 때문에 좋은 소리를 내는 악기에 필수적이다. 명확히 하기 위하여, 정확성이란 관련된 노트를 제공하는 영역이 자극을 받았을 때, 의도된 음악적 노트 및 오직 의도된 노트들만의 생성을 용이하게 하는 악기의 특성을 말한다.
1976년도에 페르난데즈(Fernandez)에게 허여된 트리니다드와 토바고 특허 제 33A호(소멸) "망고 팬(mango pan)"은 특별한 방법으로 각각의 노트에 접촉하는 자석들에 의한 강철 드럼들의 자기적 조율의 결과물로서, 여러 크기를 갖는 자석들이 노트들의 특정영역들에 맞추어질때 팬들은 2개의 톤(tone)을 멀리 떨어뜨림으로써, 즉 C에서 E, 또는 E에서 C로 떨어드림으로써 한 키에서 다른키로 변경될 수 있다. 톤의 품질은 자석의 규제에 의해 변경될 수 있다. 1983년에 역시 페르난데즈로에게 허여된 트리니다드와 토바고 특허 제32호(소멸) "구멍난 팬(bore pan)"은 노트 영역의 주변부를 따라 구멍을 내고 노트 주변 영역을 열처리함으로써 경계를 강화한다.
스틸팬의 노트 제공 표면들에서, 노트 분리란 노트와 노트를 분리하는 정도를 말한다; 불충분하게 분리된 노트들의 경우, 하나의 노트에 타격에 의해 전달된 에너지 중 상당히 큰 비율이 다른 노트에 전달되는데, 이는 두번째 노트에 의해 발생된 소리가 인식할 수 있을 만큼 크다. 불충분한 분리에 의해 노트 그룹들의 원하지 않는 자극이 초래될 수 있다.
협화음 및 불협화음은 두개 이상의 노트들이 동시에 자극을 받을 때 생성된 혼합된 소리의 조화 및 유쾌함을 묘사하는데 사용되는 용어로서, 이는 다수의 노트들이 같은 표면을 공유하여 다수의 노트들이 상술한 것처럼 에너지 커플링을 통해 우연히 자극받을 수 있는 스틸팬의 독특한 가능성에 기인한다. 협화음의 톤들은 즐겁게 들리는 반면 불협화음의 톤들은 불쾌하게 들린다. 그래서, 협화음과 불협화음의 개념은 다소 주관적이다.
종래 기술에서, 불협화음은 두 노트들의 일부가 진동수의 임계 대역 내에 있을 때 발생하는 것으로 일반적으로 받아들여 지고 있다. 비록 이 대역의 범위는 음계(musical scale)에 따라 변하지만, 전형적으로는 약 30Hz에서 40Hz까지이다. 그러므로 협화음 및 불협화음은 직접적으로 음정들에 관련되고, 이런 이유로, 어떤 음악적 음계 내에서도 일어나는 협화음의 수준들이 있다. 특히, 서양 음악에서, 음정의 협화음은 협화음을 감소시키는 것 또는 불협화음을 증가시키는 것으로 등급이 나눠진다.
옥타브(대부분 협화음임), 완전 오도, 완전 사도에 대응하는 음정들은 완전한 협화음에 속하는 것으로 알려져 있는 반면, 장 육도, 장 삼도, 단 육도 및 단 삼도에 대응하는 음정들은 불완전한 협화음에 속하는 것으로 알려져 있다. 가장 불협한 음정들은 불협화음이 감소하는 순서로 일반적으로 단 이도(가장 불협화음임), 장 칠도, 장 이도, 단 칠도 그리고 삼온음(증음된 4도 또는 반음줄인 5도)인 것으로 여겨진다.
만약 타격된 노트로부터의 일부의 에너지가 타격된 노트와 협화음이 아닌 오버톤들을 갖는 다른 노트에 전달된다면 불협화음의 소리들이 발생될 수 있다. 연주면 위의 노트들의 반음계의 배열들이 일반적으로 회피되는 것은 이 이유 때문이고 그래서 모든 노트들이 단 이도 떨어져 있게 될 것이다.
본 발명에 관련된 것으로서, 조율사들이 각각의 노트에 의해 생성된 오버톤들을 변경하기 위해 노트들 상호간의 커플링을 이용한다는 것이 강조되어야 한다. 이것은 대부분의 커플링이 노트들의 협화음 그룹들 사이에서 생기는 것을 보장하기 위하여 노트들 사이의 영역의 선택적 장력 조절 및 악기의 연주면 위에 있는 노트 들의 적절한 배열 또는 배치에 의해 행해진다.
본 발명에서, 노트 분리 문제는 스틸팬 드럼 상의 노트들의 값(value) 및 위치를 결정하는 노트 배치에 관한 고안의 핵심이다. 복수의 노트 배치안이 수년간 사용되어 왔다. 이러한 노트 배치구성들 중 어느 것을 채택할지에 있어서 주요 고려사항은 음악 연주가 용이하고 불협화음의 제어가 수용가능한 수준으로 용이한 것인가 하는 것이다.
수년간 종래 기술의 발달에 영향을 미쳐오고 있으므로, 팬연주자들은 특별히 주어진 물리적인 노트 배열에 대한 선호를 증명했다. 바람직한 배열은 트리니다드 와 토바고 표준국에 의해 발행된 표준들 내에 실려있다(스필팬 관련 임시 스펙 위원회(1989): 트리니다드와 토바고 표준 제안 - 스틸팬 관련 용어 해설. TTS 145000, 트리니다드와 토바고 표준국). 이들 중 가장 중요한 것은 테너 스틸팬 위에 사용하기 위한 사도 및 오도 배열로서, 이는 상기 악기 위에서 불협화음을 최소화 하면서 음악 연주를 용이하게 하는 것으로 알려져 있다. 상기 배치에서, 인접한 노트들은 일반적으로 에너지 커플링을 최대로 경험할 노트들로서, 옥타브, 사도 또는 오도의 음정으로 설정되는데, 이 음정들은 네개의 가장 협화음인 음정들이다.
노트의 결정설정 후, 드럼은 약 300°C로 가열되어 싱킹 과정에서 발생된 기계적 응력들을 경감시킨다. 스틸팬은 그 후 담금질에 의해 신속히 냉각되거나 공기중에서 더 천천히 냉각된다. 가열 과정의 변형예는 제조업자에 따라 차이가 있다. 다음으로, 선택된 영역들을 신중하게 망치질함으로써 개별적인 노트들이 형성된다. 노트 음조 및 배음들을 정의하기 위한 노트 영역들의 크기 및 형상으로 미세하게 조절된다. 스틸팬의 조율은 쌍방향의 과정이고 청각 또는 기계적이거나 전기적인 조율 장치들의 도움을 받아 수행된다.
종래 기술의 스틸팬 악기는 조율사가 임의의 주어진 노트들의 배음들을 개별적으로 조율할 수 있기 때문에 음색 및 소리에 약간의 변화를 허용한다. 이 과정은 "화성적 조율"로 알려져 있다. 그래서 본질적으로, 스틸팬은 소리의 합성을 구현하는 기계적인 수단이다. 화성적 조율은 또한 여러 위치에 있는 노트를 제공하는 표면들을 타격함으로써 노트 음색의 더욱 민감한 변화를 생성할 수 있는 연주자에게 이롭다.
종래 기술에서, 상기 전통적인 어쿠스틱 스틸팬의 스커트부는 연주면과 동등한 직경의 튜브 또는 파이프의 형태를 취한다. 연주면 상의 노트들이 진동함으로써 생성된 소리의 전달 및 어쿠스틱 커플링을 달성함에 있어서 그 역할은 음향학의 잘 알려진 이론들을 엄격히 적용함으로써 설명될 수 있다. 요구되는 분석은 극히 복잡하지만 두개의 주요한 메커니즘들을 고려함으로써 본 명세서의 목적을 위해 단순화 될 수 있다.
첫째로, 스틸팬 드럼은 오직 하나의 단부만이 폐쇄된 튜브로 모델링될 수 있다. 이것은 음향학 분야의 당업자에게 폐쇄-개방 튜브로서 알려져 있는데, 통 안에 들어있는 공기의 공명 특성을 나타낸다. 이상적인 폐쇄-개방 튜브는 다음의 진동수(f1)에서 기본공명을 같는다.
여기서 d는 튜브 직경이고, L은 튜브 길이이며 ν는 공기중의 음속이다. 인자 0.3d는 튜브 끝에서 소리의 분산을 보상하기 위해 사용되는 단부 보정인자이다. 인자 L+0.3d는 따라서 기본공명 진동수의 ¼파장에 대응한다.
종래 기술에 있어서, 스틸팬에 중요한 것은, 이상적인 폐쇄-개방 튜브는 또한 기본공명 진동수의 홀수 배수에서 공명의 피크를 나타내고 기본공명 진동수의 짝수 배수에서 공명이 0이 된다. 실제로, 튜브의 진동수 응답은 기본공명 진동수들의 홀수 배수들에서 최대값을 나타낼 것이고 기본공명 진동수들의 짝수 배수들에서 최소값을 나타낼 것이다.
표시된 공명들의 강도 및 이에 상응하는 진동수 응답의 최대값과 최소값 사이의 차이는 스커트부 길이에 대한 반경의 비율이 감소함에 따라 더욱 뚜렷해진다. 이런 이유로, 공명 효과의 기여는 전형적으로 기다란 스커트부를 갖는 더 낮은 음조의 스틸팬들에 대해 증가된다.
그리고, 소리는 테두리를 통해 연주면으로부터 스커트부로 전달된 음향 에너지에 상응하여 스커트부 자체의 벽들로부터 전달된다. 스커트부는 이 스커트부가 공명하는 특성 음계의 진동수에 의해 규정된 고유한 음계 거동에 의해 자연적으로 특징지어지는 반면, 연주면 위의 노트를 제공하는 영역에 의해서 생성된 진동수들에서도 마찬가지로 진동할 것이다. 이들 진동들의 강도는 노트가 얼마나 세게 타격되는지 및 연주면 상에서 결과적으로 발생하는 진동들의 합성진동수들이 스커트부의 공명 진동수들에 얼마나 가까운지에 달려있다.
스커트부 공명 진동수에 가장 가까운 진동수 성분들은 그렇지 않은 것들보다 진동 수준에서 더 큰 증폭을 겪는 경향이 있을 것이다. 스커트부의 음장(sound field)에 대한 순수한 기여는 스커트부 전체 영역에 걸쳐서 이 진동들이 혼합된 효과에 따른 결과때문일 것이다. 특히, 비록 스커트부의 어떤 주어진 점에서의 진동 수준이 일반적으로 작더라도, 스커트부의 큰 표면적에 걸친 결과적인 기여는 완전히 인식할 수 있는 소리의 수준이 되게 할 것이다.
하이 테너 스틸팬의 경우, 팬이 만들어지는 드럼의 스커트부는 길이가 11.60cm/4in 내지 15.24cm/6in로 절단된다. 전술된 스커트부의 길이는 음역이 낮아짐에 따라 증가하여, 6-베이스의 경우 전형적인 길이는 86.36cm/34in에 달한다. 이 과정의 최종 단계에서 상기 악기에는 보호용 코팅이 형성된다. 이것은 페인트, 통상적으로 니켈 또는 크롬의 전기도금 마무리, 또는 분무되어 베이크처리된(baked) 플라스틱 마무리를 포함할 수 있다. 조율의 단음계 조절이 이 과정 후에 종종 요구된다.
전통적인 어쿠스틱 스틸팬의 스틸팬 조합에서 테두리(rim)로 불려지는 상기 스틸팬의 연주면의 주변부는 드럼 및 통 컨테이너 제조 분야의 당업자에게 차임(chime)으로 알려져 있고 연주면 및 스커트부를 포함하는 재료들은 주름잡기 또는 압연에 의해 만들어지는 것에 대응한다. 연주되는 동안 전통적인 스틸팬의 연주면이 타격되면, 충격 에너지 중 일부가 드럼의 한개 이상의 비틀림 모드들을 여기시킨다. 상술한 바와 같이 테두리를 구비한 대부분의 전통적인 스틸팬들에 사용되는 직경이 55.88cm/22in인 드럼들의 경우 상기 비틀림 진동은 약 15 Hz의 아음속의(subsonic) 진동수 성분을 갖는다. 상기 진동은 정상의 연주 충격들에 대해 현저하고 악기의 테두리를 만질 때 실제로 느껴질 수 있다.
진동의 비틀림 모드로 인한 전통적인 스틸팬 드럼의 연주면의 결과적인 요동 형상 왜곡은, 특히 연주면의 가장자리에 가장 가까운 노트들에서, 시간에 따라 나타나는 노트 음조 진동수 변화의 주된 원인이며 따라서 노트의 명쾌함 및 정확함에 부정적으로 영향을 미친다. 그리고 만일 악기의 테두리가 외부에서 인가된 힘 또는 온도 변화에 의해 발생된 응력 때문에 왜곡된다면 전통적인 스탤팬들은 조화를 벗어날 것이다.
페러다임의 변천에 의해, 스틸팬 악기의 발명 및 진행중인 개발은, 개발도상국으로부터 제1 세계 국가들로 스틸팬의 수출을 육성하는 것은 별도로 하고, 세계적으로 야금기술의 새로운 시대를 예고하였다. 1940년대 트리니다드와 토바고에서 발명이 있기까지, 강철 쉘(shell) 및 강철판으로 만든 악기들은 징, 심벌즈 및 종과 같은 리듬 악기들로서만 사용하는 것으로 격하되었다.
그러나 동역학적으로, 강철 시트(sheet)의 변형 및 처리를 제어하고 연주에 사용되는 스틱들이나 채들을 매우 신중하게 설계하여, 고품질의 멜로디 톤들을 생성하는 것이 가능하다는 것을 설득력 있게 보여줌으로써, 각각의 노트를 제공하는 표면들을 타격함에 있어 야금기술 지식의 세계적 보고에 스틸팬 악기의 출현이 추가되었다. "스틸팬 기술"이라는 용어는 관련된 복잡한 야금 과정들을 체계적으로 정리하고 요약할 절실한 필요성으로 트리니다드와 토바고에서 만들어졌다.
전통적인 스틸팬 제조 실무에 대하여 용이하고 알기 쉬운 확장들이 많이 있다. 이 악기는 전통적으로 행해졌던 것 같이 기름 드럼통으로부터 제조될 필요는 없다. 사실상 전체 악기는 적절한 형상을 갖는 지지부에 궁극적으로 연주면을 형성할 금속 상단을 형성하여 부착함으로써 금속판들로부터 만들어질 수 있다. 예를 들어 부착은 용접 또는 주름잡기에 의해 달성될 수 있다. 싱킹은 하이드로포밍(hydro-forming) 또는 스핀 포밍(spin-forming)과 같은 다양한 표준 산업 공정에 의해 달성될 수 있고 그리고 달성되었다.
그 독창성 및 매력에도 불구하고, 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 악기는 몇가지 단점들을 갖는다. 첫째로, 전통적인 스틸팬들의 집단 내에 있는 각 스틸팬의 음역은 전형적으로는 삼옥타브보다 작다. 이것은 특히 종종 작곡 부분들의 조옮김에 의해 보상받을 수 있는 독주연주에 대한 제한이며, 이 때 그 요구된 노트들은 연주되는 악기의 범위를 벗어난다. 그리고, 어떤 연주자들은 두개의 다른 스틸팬 범위들을 이용하여 동시에 연주함으로써 이 부족함을 보충한다.
게다가, 필요에 따라 현존하는 스틸팬들이 대체로 임시 방법으로 발전되었고, 지금까지, 전체 음역을 커버하기 위하여 적어도 열한개의 악기들이 요구되었다는 사실 때문에 외견상 혼란함이 존재한다. 이 혼란함은 노트의 배치 스타일들의 과도한 변형예를 고려할 때 더욱 심화된다.
노트 배치 스타일의 상기 변형예들은 오케스트라에서 넓은 범위의 스틸팬 악기들을 연주하고자 하는 개인들이 겪는 어려움에도 기여한다. 게다가, 그것은 연주자의 이동성에 반하여 작용하는데, 이 이동성은 다른 노트 배치들을 구비한 스틸팬들을 갖는 여러 스틸팬 오케스트라 들에서 연주하기 위한 연주자의 능력이다.
어쿠스틱 스틸팬 제조를 위한 전통적인 방법은 그 주된 원재료를 위한 강철 컨테이너 제조 산업에 의지하는데, 상기 원재료는 완성된 사용 또는 미사용 강철 드럼통이고, 보통 55 갤런 종류이다. 그러나, 상기 강철 컨테이너 제조업자들에 의해 만들어진 드럼통들은 엄밀히 말하자면 컨테이너 시장용으로 설계된 것인데, 이 컨테이너 시장의 주요 관심사는 충격 응력을 받았을 때 파열에 견디는 드럼의 능력이다. 그러므로, 상기 제조업자들은 인장강도에 대해 걱정하는 것보다 드럼통들을 제조하기 위해 사용된 강철의 야금학적 특성들에 대해 더 적게 걱정한다. 그래서, 전통적인 제조에서 사용된 강철은 높은 품질의 스틸팬 악기를 만들기 위해 요구되는 탄소 함량, 결정 크기, 및 순도 등의 넓은 범위에서 변하는 야금학적 특성을 가질 수 있다. 이것은 그런 드럼통들로부터 만들어진 스틸팬 악기의 음악적 품질의 변화에 분명히 영향을 준다.
그리고, 전통적인 드럼들은 컨테이너 산업을 위해 만들어진 통들로부터 주로 제조되고, 전통적인 스틸팬들은 최적의 설계는 아니며, 상기 설계는 최고의 음악적 정확성 및 연주를 위한 악기 제조를 위하여 스틸팬의 주요 부품의 요구되는 특징들을 고려하는 것이 특징이다. 상기 주요 부품들은 연주면, 차임 그리고 스커트부이다.
전통적인 어쿠스틱 악기의 제조에 있어서 연주를 최적화시키기 위해 차임 및 스커트부를 변경 및 적응시킬 필요성에 대한 어떤 주의도 기울여지지 않았다. 그리고, 연주면은 음악적 노트 영역들을 형성한다는 단독의 목적만을 갖고 형성된다. 이 세개의 구성요소들은 악기가 연주중 타격될 때 고유의 자연 구조적 음계의 진동수들에서 공명함에 따라 악기의 음악적 정확성을 손상시킬 수 있다. 상기 음계의 진동수들은 15Hz 만큼 낮은 진동수에서 측정되었다. 이 자연적인 진동모드들이 연주면의 음계의 변형에 관련되어 있기 때문에, 연주면에 형성된 노트들의 지오메트리(geometry)가 변형되어 노트 진동수들의 낮은 진동수 변화를 가져온다.
변화 효과에 더하여, 스커트부의 비음악적 진동들은 특히 음악적 품질을 손상시키는 소음에 기여한다. 특히, 높은 진동수 공명들은 노트들이 타격될 때 자주 식별될 수 있고 심지어 발생된 소리의 성분들이 대체로 쇠퇴한 후에도 매우 자주 식별될 수 있다. 이 공명들은 노트 영역들로서 조율되지 않은 연주면의 부품에서, 그리고 차임 및 스커트부로부터 주로 발생된다. 이것은 전통적인 스틸팬과 관련된 이슈로서 해결책이 요구되며 또한 예리한 음악적 청각을 가진 여러 전문가들에 의해 손쉽게 식별된다.
게다가, 스커트부를 형성하는 폐쇄-개방 튜브의 진동수 응답은 첫번째 공명의 홀수 배수들에서 최대값들을 갖고 첫번째 공명의 짝수 배수들에서 최소값들을 갖는다. 그리고, 최대값들과 최소값들 사이의 차이는 통의 반경 및 길이의 비가 감소함에 따라 증가한다. 상기 반경/길이 비율은 전형적으로 베이스용의 경우 0.32:1에서 테너 스틸팬용의 경우 1.83:1까지 변화한다. 따라서, 비록 베이스 악기들에서 더 강한 공명이 존재하지만, 형성된 폐쇄-개방 튜브의 진동수 응답은 더 짧은 스커트부를 사용하는 더 높은 음조의 악기들의 경우보다 훨씬 더 고르지 않다. 이것은 음조의 구조에 해로운 영향들을 가질 수 있다.
클라리넷이나 플룻과 같은 관악기들에 사용된 폐쇄-개방 튜브 설계의 고르지 않은 고유진동수 응답으로부터 발생하는 공명 효과는 노트들의 생성과 이에 상응하는 화성의 오버톤들을 위해 절대적으로 필수적이다. 상기 악기들은 0.04:1의 크기로 반경/길이 비율들을 갖는다.
그러나, 동일하고 고르지 않은 고유진동수 응답의 덕분으로, 전통적인 스틸팬에 적용될 때 스커트부를 형성하는 튜브는 전형적으로 연주면 상의 노트들을 위해 존재하는 오버톤들의 동시 스펙트럼을 위한 최적화된 어쿠스틱 공명기가 아니다. 예를 들어, 만약 스커트부의 길이가 첫번째 공명이 주어진 드럼 상의 가장 낮은 노트의 음조에 대응하도록 조절된다면 상기 노트의 옥타브는 진동수 응답의 최소 결과로 억제될 것이다. 이 문제는 보통 베이스의 연주면 상의 다른 노트일 수 있는 다섯번째 및 그 배음들의 효과를 고려하면 복잡하다.
그 결과, 상기 모든 것들은 전통적인 스틸팬 제조 기술들이 악기의 어쿠스틱 설계에 충분히 집중하지 않는다는 점과 더 효과적인 스커트부의 설계가 필요하다는 점을 시사한다.
유감스럽게도, 전통적인 어쿠스틱 스틸팬들은 유지관리, 운송, 또는 악기 소리 방사 특성의 변화를 용이하게 하기 위한 스커트부의 용이한 제거 및 교체를 허용하지 않는다.
전통적인 어쿠스틱 스틸팬들은 보통 줄, 끈, 또는 와이어에 의해 특별히 설계된 스탠드로부터 지지된다. 미학적 개선에 대한 필요성은 별도로 하고, 이 배열은 스틸팬, 지지대 및 이 지지대가 놓여진 바닥 사이의 바람직하지 못한 진동 에너지의 커플링을 촉진시킨다. 이 원하지 않는 커플링은 특히 지지대, 또는 다른 그런 구조물로부터 추가된 부가적인 소음 성분을 통해 음악적 품질을 더욱 손상시킬 수 있다.
그리고 스틸팬이 지지되는 줄, 끈, 또는 와이어는 보통 악기의 테두리에 붙여지므로, 줄이 부착되는 지지대의 상단이 테두리 위에 돌출해야 하고 따라서 연주자의 연주를 어느정도 방해한다. 게다가, 비록 높이 조절의 메커니즘을 구비한 지지대들이 존재하지만, 상기 전통적인 지지 방법은 악기 자세의 쉬운 조절을 용이하게 하지 못한다. 이것은 악기의 인간공학적 사용에 거스르는 것이다.
렉스(Rex)에게 허여된 미국특허 제4,214,404호는 어쿠스틱 또는 기계적인 수단을 사용하여 음악적 소리를 만드는 타악기 장치들을 설명하는 수많은 발명들 중 하나로서 단일 봉입공간에 다수의 공명 챔버들을 구비하고 이 공명 챔버들의 개방에 반하여 조여질때 복잡한 막을 효과적으로 형성하는 드럼 헤드에 의해 자극되는 드럼이다. 그래서 개시된 상기 발명은 그 소리발생 메카니증으로서 튜브들의 어쿠스틱 공명을 사용하며, 따라서 소리를 만들기 위해 연속적인 표면 상의 외피 압입(shell indentations)의 음계의 특성들을 사용하는 종래의 스틸팬들 또는 설명한 바와 같은 본 발명의 스틸팬들과는 설계가 다르다.
샐배이더(Salvader) 및 피터스(Peters)에게 허여된 캐나다 특허 제1209831호(소멸)는 종래구조에서 발견된 결점들을 완화하기 위해 채택된 드럼을 제공한다. 더 상세하게는, 상기 발명은 각각의 개별적인 노트의 화성적인 모드들이 비화성적인 모드들보다 우세하도록 하기 위해 조율가능한 직사각형의 노트들을 포함하는 음악적 노트를 제공하는 표면을 갖는 드럼을 제공한다.
슐츠(Shculz) 및 바이덴스도르퍼(Weidensdorfer)에게 허여된 독일특허 제 DE20013648U호는 중간 C에서 윗쪽 C까지의 한 옥타브(온음계인)를 나타내는 여덞개의 톤 필드(tone field)들(1-8)의 바깥쪽 링을 갖는 강철 드럼을 약술한다. 이 드럼은 또한 다섯개의 톤 필드들, 즉 위쪽의 D, E 및 F(9-11)을 포함하는 안쪽의 소위 중앙영역과 그리고 B플랫 또는 A샵 및 G플랫 또는 F샵을 커버하는 두개의 영역들을 갖는다. 그래서 음역은 중간 C에서 위쪽 C위의 E까지의 심도와 2개의 임시음, 즉 B플랫 또는 A샵 그리고 G플랫 또는 F샵이다.
램셀(Ramsell)에게 허여된 미국특허 제5,814,747호 "음악적 톤을 만들 수 있는 타악기"는 다양한 길이를 갖는 다수의 합성 튜브들을 구비하고 채로 타격되었을 때 여러 진동수들에서 공명하는 장치이다. 그래서 개시된 이 발명은 음악적 톤들을 만드는 타악 장치이지만 그 소리 발생 메커니즘으로서 튜브들의 어쿠스틱 공명을 사용하며 따라서 소리를 만들기 위해 연속된 표면 상의 외피압입의 음계 특성들을 사용하는 종래의 스틸팬들 또는 설명한 바와 같은 본 발명의 스틸팬들과는 설계가 다르다.
매트유즈(Matthews)에게 허여된 미국특허 제5,973,247호는 "휴대용 스틸드럼 및 캐리어"를 설명하고 있는데, 이 장치는 사람의 몸에 장착된 두개의 스틸팬 드럼들을 운반하기 위해 설계된 장착구에 열여덟개의 노트들을 구비한 두개의 스틸팬 드럼들을 구비한다. 개시된 이 발명은 전체 음역을 커버하지 않으며 또한 전통적인 스틸팬의 범위를 확장하지도 않고 또한 사용된 스틸팬 드럼들의 연주면, 테두리 및 스커트부의 최적설계를 고려하지도 않고 또한 소리전달을 달성하기 위한 스커트부의 설계를 고려하지도 않는다.
킹(King)에게 허여된 미국특허 제6,750,386호는 사도 및 오도의 싸이클에 기초한 노트 배치를 사용하는 스틸팬인 "오도 스틸팬의 싸이클"을 설명한다. 개시된 이 발명은, 노트들의 배치방식에서만 종래 기술과 다른데, 반시계 방향으로 오도 음계들이 펼쳐지는 바, 이 특허문헌에 설명된 발명은 물론 전통적인 테너 스틸팬도 반시계 방향으로 오도 음계들이 펼쳐지는 노트들을 배치한다. 개시된 이 발명은 전체 음역을 커버하지 않으며 또한 전통적인 스틸팬의 범위를 확장하지도 않고 또한 사용된 스틸팬 드럼들의 연주면, 테두리 및 스커트부의 최적설계를 고려하지도 않고 또한 소리전달을 달성하기 위한 스커트부의 설계를 고려하지도 않는다.
화이트마이어(Whitmyre) 및 프라이스(Price)에게 허여된 미국특허 제6,212,772호 "캐리비안 스틸팬의 제조"는 연주면을 하이드로포밍함으로써 스틸팬 악기의 대량 생산을 용이하게 하는 제조공정을 설명한다. 이 공정은 유지관리, 휴대성 및 음색 특성들의 변화가 용이하도록 스커트부를 쉽게 분리하는 수단들을 구비한 악기를 제공할 수 있게 한다. 그러나 전술된 특허의 설명은, 전통적인 스틸팬의 범위를 확장하지도 않고 오케스트라에 요구되는 스틸팬의 갯수를 줄이지도 않고, 비음악적 공명들의 감소를 위해 사용된 스틸팬 드럼들의 연주면, 테두리 및 스커트부의 최적화된 설계를 고려하지도 않으며, 소리 전달을 달성하기 위한 스커트부의 설계를 고려하지도 않고, 어떻게 스틸팬들이 현가되는지의 이슈를 다루지도 않는다.
특히, 종래 기술에서는 스틸팬의 품질은 조율사들에 의해 접근가능하지만 특히 포장용으로 제조된 드럼통 및 통들의 불일치에 의존하는 반면에, 본 발명의 앙 상블은 특히 그것의 제조를 위해 선택된, 인증된 높은 품질의 강철들을 사용하여 현저히 개선된 연주면에 특징이 있다.
그리고 연주면은 위쪽의 음역들에 있는 노트들의 생성을 지원하기 위해 복합적인 설계를 갖는다. 본 발명은 악기의 구성품들을 심사숙고하여 신중하게 설계한 후 세개의 분리된 구성품들로 구성된 물품으로서 드럼을 취급하여 드럼을 일체의 존재로서 생각하는 종래의 개념을 깨드리는데, 기능의 최적화를 통해 종래기술의 결점을 극복한다.
본 발명은 주로 공학적 구조는 물론 음악의 신중한 적용과, 적절한 야금학과 음향학 기술을 통하여 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 악기를 개선한다.
본 발명의 설계 철학은, 후자가 재료의 선택 및 구성을 통해 포장이라는 단일 목적을 위하여 자주 설계되는 제작전 단계의 통들로부터 만들어지는 종래기술과는 다르다. 이렇게 사용된 재료들은 종종 스틸팬을 위해 최적이 아니며 흔히 알려져 있지 않고 변할 수 있는 품질과 야금학적 조합의 것이다.
반면에, 본 발명의 어쿠스틱 스틸팬 드럼들의 앙상블은, 후방 부착물에 고정되는 단단한 차임에 의해 결합된 연주면을 구성하는 부품들로부터 제조된 복합 설계 및 구성의 것이다. 연주면은 각각의 그러한 스틸팬 드럼 상의 노트들의 넓은 범위를 더 잘 이용할 수 있도록 하는 복합 설계의 것이다. 특히, 연주면은 본 발명의 앙상블의 임의의 주어진 악기의 최고 범위들에서 노트들을 지지하기 위해 특별하게 가공되고 형성된 인서트(insert)를 통합한다. 본 발명은 세가지 타입의 후방 부착물 옵션(option)을 특징으로 하고 과학적 이론들을 사용하여 각 악기로부터 어쿠스틱 방사 수준을 증가시킴으로써 음악적 연주를 강화하는 공명기 및 어쿠스틱 방사기를 제조한다. 특히 연주면을 제조하는 데 사용되는 재료는 최적으로 적용되도록 특별히 선택된다.
동시에, 본 발명의 후방 부착물들은 종래 기술에서 전형적인 비음악적 공명들의 수준을 상당히 감소시키면서 원하지 않는 후방 부착물 공명들을 감소 또는 최소화하기 위하여, 당업자에게 알려진 감쇠 방법들을 사용한다. 상기 공명들은 종종 그런 공명들을 억제하기 위하여 종래 기술에서 어떤 방법으로도 취급되거나 변경된 적이 없는 전통적인 악기의 스커트부로부터 종종 발생한다. 따라서 본 발명의 후방 부착물 설계는 단일 통 또는 튜브인 후방 부착물에 속박되는 종래 기술을 상당히 개선한 것이라 할 수 있다.
본 발명에서, 연주면은 종래 기술에서 종종 음악적 품질을 손상시키는 진동 메커니즘인, 연주면과 스커트부 사이에서 연주면을 가로지르는 커플링을 감소시키는 단단한 차임에 의해 지지되고 이다. 이 단단한 차임은 또한 종래 기술에 사용된 기계적인 주름 차임 설계를 망치는 경향이 있는 온도 변화에 기인한 재조율의 필요성을 감소시킨다.
연주를 위한 조립 및 휴대성 고려함으로써 유용성이 더욱 강화된다. 특히, 전통적인 악기가 줄, 끝, 실 또는 지지대에 지지하기 위한 유사 장치에 의해 지지되는 반면, 본 발명은 지지대의 아암들(arms) 위에 장착된 수용부 안으로 삽입되는 휠 형태의 내장형 서스펜션 메커니즘을 제공하여 연주를 위해 본 발명을 신속하게 원스텝으로 조립하는 과정을 용이하게 한다. 본 발명에서 연주할 준비가 되게 하기 위해서는 휠들을 수용부 안쪽으로 삽입하기만 하면 된다. 상기 휠 및 수용부의 배열은 임의 특징의 악기에서도 유일하고 연주자들에 의해 전통적으로 요구되는 자유로운 스윙(swinging) 동작을 용이하게 한다.
본 발명은 연주면의 반경에서 측정된 바와 같이 소정 범위 내에서 반음계의 연속 노트를 지지하기 위해 요구되는 드럼의 크기를 용이하게 결정하는 설계 방정식 세트를 기초로 하는 새로운 설계 방법론을 이용한다. 추가로, 스틸팬 설계 방적식이라 불리는 이 방정식은 소정 범위 내에서 반음계의 연속 노트를 지지하기 위해 필요한 소정 크기의 드럼의 갯수를 연역적으로 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에서 구체화된 새로운 설계 기술은 스틸팬 앙상블의 위쪽 및 아래쪽 음역을 충분히 확장하는 스틸팬 악기의 앙상블을 만들기 위해 발생기 방정식의 도움으로 적용된다. 게다가, 본 발명의 앙상블의 각각의 악기의 범위는 전형적으로 3 옥타브 또는 36개의 노트인, 다수의 노트를 효과적으로 커버한다. 결과적으로, 전체 음악 스펙트럼을 커버하기 위해 단지 4개의 악기만이 필요한 반면, 전통적인 어쿠스틱 악기에서는 7개 이상의 악기가 필요하다.
그리고, 종래 기술의 현존하는 스틸팬 집합체의 위쪽 및 아래쪽 음역들을 넘어서서 악기들의 전체 앙상블의 음역의 필연적인 확장이 있다. 본 발명의 노트들의 넓은 범위를 이용할 수 있게 하기 위하여, 드럼들은 인간공학적 고려 및 연주의 유용성에 의거하여 단일 드럼의 경우 대략적인 최대 크기는 직경이 67.31 cm/26.50 in로 설계된다.
본 발명을 엄격히 적용하는 오케스트라의 바람직한 실시예는 두가지를 보완하는 물리적인 노트 배치 철학을 지원하는 악기를 사용한다. 전통적인 스틸팬 오케스트라에 공통적으로 영향을 미치는 문제로, 상기 오케스트라에서 연주자가 다른 스틸팬 악기에 익숙해져야 하는 배치 스타일의 수를 감소시킨다. 주된 노트 배치 철학은 전통적인 테너 스틸팬 또는 두개의 드럼들을 이용하는 전통적인 더블 세컨드 스틸팬 위에 존재하는 두개의 전체 노트 음계들을 위해 얻어진 것과 같이 단일 드럼 위에 사도 및 오도의 음악적 원에 의해 유발된다. 이 배치 스타일들은 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들을 갖는 스틸팬들에 균일하게 적용될 때 사도 및 오도는 인접한 노트들 사이에 최소의 불협화음 커플링을 만들기 때문에 서로 보완하는 반면, 전체 톤 음계 배치는 두개 또는 네개의 드럼으로 이루어지는 스틸팬 집합체에 균일하게 적용될 때, 인접한 노트들 사이의 최소의 불협화음 커플링을 만든다.
이 노트 배치 패턴들은 가능한 한, 노트들의 상대적인 위치를 보존하는 방식으로 더 많은 드럼들을 구비한 스틸팬들로 복제되고 확장된다. 양 배치 스타일들에서, 노트들은 "거미줄" 효과를 만들기 위해 반복되는 원 안에 배치되고, 이에 의하여 노트들의 싸이클은 연주면의 중심을 향해 움직임에 따라 링당 한 옥타브씩 증가하는 노트 음조를 구비한 동심의 링들 안에 배치된다.
본 발명의 설계 철학은, 후자가 재료의 선택 및 구성을 통해 포장이라는 단일 목적을 위하여 자주 설계되는 제작전 단계의 통들로부터 만들어지는 종래기술과는 다르다. 이렇게 사용된 재료들은 종종 스틸팬을 위해 최적이 아니며 흔히 알려져 있지 않고 변할 수 있는 품질과 야금학적 조합의 것이다.
반면에, 본 발명의 어쿠스틱 스틸팬 드럼들의 앙상블은, 후방 부착물에 고정되는 단단한 차임에 의해 결합된 연주면을 구성하는 부품들로부터 제조된 복합 설계 및 구성의 것이다. 연주면은 각각의 그러한 스틸팬 드럼 상의 노트들의 넓은 범위를 더 잘 이용할 수 있도록 하는 복합 설계의 것이다. 특히, 연주면은 본 발명의 앙상블의 임의의 주어진 악기의 최고 범위들에서 노트들을 지지하기 위해 특별하게 가공되고 형성된 인서트(insert)를 통합한다. 본 발명은 세가지 타입의 후방 부착물 옵션(option)을 특징으로 하고 과학적 이론들을 사용하여 각 악기로부터 어쿠스틱 방사 수준을 증가시킴으로써 음악적 연주를 강화하는 공명기 및 어쿠스틱 방사기를 제조한다. 특히 연주면을 제조하는 데 사용되는 재료는 최적으로 적용되도록 특별히 선택된다.
동시에, 본 발명의 후방 부착물들은 종래 기술에서 전형적인 비음악적 공명들의 수준을 상당히 감소시키면서 원하지 않는 후방 부착물 공명들을 감소 또는 최소화하기 위하여, 당업자에게 알려진 감쇠 방법들을 사용한다. 상기 공명들은 종종 그런 공명들을 억제하기 위하여 종래 기술에서 어떤 방법으로도 취급되거나 변경된 적이 없는 전통적인 악기의 스커트부로부터 종종 발생한다. 따라서 본 발명의 후방 부착물 설계는 단일 통 또는 튜브인 후방 부착물에 속박되는 종래 기술을 상당히 개선한 것이라 할 수 있다.
본 발명에서, 연주면은 종래 기술에서 종종 음악적 품질을 손상시키는 진동 메커니즘인, 연주면과 스커트부 사이에서 연주면을 가로지르는 커플링을 감소시키는 단단한 차임에 의해 지지되고 이다. 이 단단한 차임은 또한 종래 기술에 사용된 기계적인 주름 차임 설계를 망치는 경향이 있는 온도 변화에 기인한 재조율의 필요성을 감소시킨다.
연주를 위한 조립 및 휴대성 고려함으로써 유용성이 더욱 강화된다. 특히, 전통적인 악기가 줄, 끝, 실 또는 지지대에 지지하기 위한 유사 장치에 의해 지지되는 반면, 본 발명은 지지대의 아암들(arms) 위에 장착된 수용부 안으로 삽입되는 휠 형태의 내장형 서스펜션 메커니즘을 제공하여 연주를 위해 본 발명을 신속하게 원스텝으로 조립하는 과정을 용이하게 한다. 본 발명에서 연주할 준비가 되게 하기 위해서는 휠들을 수용부 안쪽으로 삽입하기만 하면 된다. 상기 휠 및 수용부의 배열은 임의 특징의 악기에서도 유일하고 연주자들에 의해 전통적으로 요구되는 자유로운 스윙(swinging) 동작을 용이하게 한다.
본 발명은 연주면의 반경에서 측정된 바와 같이 소정 범위 내에서 반음계의 연속 노트를 지지하기 위해 요구되는 드럼의 크기를 용이하게 결정하는 설계 방정식 세트를 기초로 하는 새로운 설계 방법론을 이용한다. 추가로, 스틸팬 설계 방적식이라 불리는 이 방정식은 소정 범위 내에서 반음계의 연속 노트를 지지하기 위해 필요한 소정 크기의 드럼의 갯수를 연역적으로 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에서 구체화된 새로운 설계 기술은 스틸팬 앙상블의 위쪽 및 아래쪽 음역을 충분히 확장하는 스틸팬 악기의 앙상블을 만들기 위해 발생기 방정식의 도움으로 적용된다. 게다가, 본 발명의 앙상블의 각각의 악기의 범위는 전형적으로 3 옥타브 또는 36개의 노트인, 다수의 노트를 효과적으로 커버한다. 결과적으로, 전체 음악 스펙트럼을 커버하기 위해 단지 4개의 악기만이 필요한 반면, 전통적인 어쿠스틱 악기에서는 7개 이상의 악기가 필요하다.
그리고, 종래 기술의 현존하는 스틸팬 집합체의 위쪽 및 아래쪽 음역들을 넘어서서 악기들의 전체 앙상블의 음역의 필연적인 확장이 있다. 본 발명의 노트들의 넓은 범위를 이용할 수 있게 하기 위하여, 드럼들은 인간공학적 고려 및 연주의 유용성에 의거하여 단일 드럼의 경우 대략적인 최대 크기는 직경이 67.31 cm/26.50 in로 설계된다.
본 발명을 엄격히 적용하는 오케스트라의 바람직한 실시예는 두가지를 보완하는 물리적인 노트 배치 철학을 지원하는 악기를 사용한다. 전통적인 스틸팬 오케스트라에 공통적으로 영향을 미치는 문제로, 상기 오케스트라에서 연주자가 다른 스틸팬 악기에 익숙해져야 하는 배치 스타일의 수를 감소시킨다. 주된 노트 배치 철학은 전통적인 테너 스틸팬 또는 두개의 드럼들을 이용하는 전통적인 더블 세컨드 스틸팬 위에 존재하는 두개의 전체 노트 음계들을 위해 얻어진 것과 같이 단일 드럼 위에 사도 및 오도의 음악적 원에 의해 유발된다. 이 배치 스타일들은 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들을 갖는 스틸팬들에 균일하게 적용될 때 사도 및 오도는 인접한 노트들 사이에 최소의 불협화음 커플링을 만들기 때문에 서로 보완하는 반면, 전체 톤 음계 배치는 두개 또는 네개의 드럼으로 이루어지는 스틸팬 집합체에 균일하게 적용될 때, 인접한 노트들 사이의 최소의 불협화음 커플링을 만든다.
이 노트 배치 패턴들은 가능한 한, 노트들의 상대적인 위치를 보존하는 방식으로 더 많은 드럼들을 구비한 스틸팬들로 복제되고 확장된다. 양 배치 스타일들에서, 노트들은 "거미줄" 효과를 만들기 위해 반복되는 원 안에 배치되고, 이에 의하여 노트들의 싸이클은 연주면의 중심을 향해 움직임에 따라 링당 한 옥타브씩 증가하는 노트 음조를 구비한 동심의 링들 안에 배치된다.
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도 1은 본 발명의 앙상블의 단일 어쿠스틱 스틸팬 드럼의 바람직한 실시예의 분해도로서, 어떻게 상기 드럼이 휠 및 수용부 부착물들을 이용하여 장착되는지에 대한 설명을 포함한다.
도 1a는 구성부재를 나타내는 전형적인 G-팬 집단의 드럼의 분해도를 도시한다.
도 1b는 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 악기들의 경우에 전형적인 G-팬 집단이 어떻게 지지될 수 있는지를 도시한다.
도 1c는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 정면 분해도를 도시한다.
도 1d는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 측면 분해도를 도시한다.
도 1e는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 앙상블의 단일 드럼에서 연주면의 바람직한 실시에의 상세한 구조를 도시하는 분해도이다.
도 3은 타입 1의 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 4는 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 4a는 튜브 다발을 노출시키기 위해 후방부착물의 바깥 껍질부를 절개한, 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 4b는 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예의 배면도를 도시한다.
도 4c는 타입 2a의 후방 부착물을 형성하는 프레임과 튜브 다발을 도시한다.
도 5는 조율된 후방 부착물 구성요소들 또는 부분들을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6은 포트를 갖는(ported) 후방 부착물 설계를 구비한 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6a는 단면 I-I를 도시하는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 6b는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 측면 사시절개도를 도시한다.
도 6c는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 정면도를 도시한다.
도 7은 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도로서, 요구된 계산에 사용된 변수의 명칭들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 앙상블의 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 앙상블의 G-세컨드 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 10은 본 발명의 앙상블의 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 11은 본 발명의 G-6베이스 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 1a는 구성부재를 나타내는 전형적인 G-팬 집단의 드럼의 분해도를 도시한다.
도 1b는 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 악기들의 경우에 전형적인 G-팬 집단이 어떻게 지지될 수 있는지를 도시한다.
도 1c는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 정면 분해도를 도시한다.
도 1d는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 측면 분해도를 도시한다.
도 1e는 G-팬을 부착시키기 위해 사용된 시스템의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 앙상블의 단일 드럼에서 연주면의 바람직한 실시에의 상세한 구조를 도시하는 분해도이다.
도 3은 타입 1의 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 4는 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 4a는 튜브 다발을 노출시키기 위해 후방부착물의 바깥 껍질부를 절개한, 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도를 도시한다.
도 4b는 튜브 다발로 만들어진 후방 부착물을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예의 배면도를 도시한다.
도 4c는 타입 2a의 후방 부착물을 형성하는 프레임과 튜브 다발을 도시한다.
도 5는 조율된 후방 부착물 구성요소들 또는 부분들을 사용하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6은 포트를 갖는(ported) 후방 부착물 설계를 구비한 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 6a는 단면 I-I를 도시하는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 6b는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 측면 사시절개도를 도시한다.
도 6c는 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 정면도를 도시한다.
도 7은 포트를 갖는 후방 부착물을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도로서, 요구된 계산에 사용된 변수의 명칭들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 앙상블의 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 앙상블의 G-세컨드 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 10은 본 발명의 앙상블의 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
도 11은 본 발명의 G-6베이스 스틸팬의 바람직한 실시예를 위한 노트 배치를 도시한다.
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G-팬과 이의 바람직한 실시예가 아래에 기술된다.
G-팬 악기는 G-팬 악기를 구성하고 있는 드럼의 물리적인 구조와 설계에 의해 형성된다. 상기 드럼은 각각의 악기에 높은 음질을 갖는 넓은 범위의 노트들을 제공한다. 특히, G-팬 설계 개념을 사용하는 각각의 악기는 적어도 3개의 인접한 옥타브 또는 36개의 반음계로 연속되는 노트의 음역을 목표로 한다. 추가로, 각각의 악기의 모든 노트는 음악적으로 매우 명쾌할 것이다. 이러한 점에 있어서, 음악적 명쾌함은 음악적 기본음 및 종래 기술과 비교할 때 상당히 비음악적 공명을 넘어서는 2개 이상의 화성적으로 관련된 배음 진동수를 포함한다.
전통적인 스틸팬 드럼은 전형적으로 사발형상부(bowl)의 상부를 가로질러 측정할 때 직경이 55.88cm/22in인 반면, 상기 G-팬의 연주면은 직경이 67.31cm/26.50in이다. 증가된 직경은 더 큰 사발형상부 깊이를 확보하는데 유연성을 더욱 제공하고 그 결과 연주면의 표면적은 더 많은 수의 노트들을 수용한다.
전통적인 현악 테너 팬의 경우, 조율사들은 전형적으로 20.32cm/8in의 사발형상부 깊이를 형성한다. 회전타원체 모양의 사발형상부을 가정하고 이에 상응하는 다음 식을 사용하는데,
Sa = π(r2+d2)
여기서, Sa는 회전타원체 모양의 사발형상부의 표면적이고, r은 사발형상부 상부의 반경이고, d는 사발형상부의 깊이일때, 전통적인 테너 스틸팬을 위한 사발형상부의 표면적은, 노트 구분에 앞서, 3749.2cm2 / 581.2in2이 될 것이다. G-소프라노의 경우, 5585.2cm2/865.7in2의 표면적 또는 대략 49%의 표면적 증가를 가져오는 25.4cm/10in의 깊이는 쉽게 달성될 수 있다. 이는 수용가능한 노트들의 갯수와 범위에서 전통적인 악기보다 더 많은 유연성을 허용한다.
특정 악기를 이루는 다수의 드럼에 노트들을 할당할 필요성은 노트가 주어진 기본음 진동수에서 진동을 지원하기 위해 최소 크기이어야 하다는 것과, 결과적으로 더 낮은 음역의 노트들이 더 높은 음역의 노트들보다 크기가 더 크다는 것을 지시하는 악기 설계의 물리학의 법칙에 의하여 결정된다. G-팬 드럼 및 악기의 설계는 명시된 노트 범위를 위해 필요한 연주면 형상을 명시하는 방법에 의해 단순해진다.
아래는 미리 명시된 범위의 노트를 지지하기 위해 드럼의 앙상블로 구성된 악기에 필요한 드럼의 수뿐만 아니라 명시된 음역을 만들기 위해 필요한 드럼의 반경과 깊이를 용이하게 추정할 수 있게 하는, 스틸팬 설계 방정식이라 불리는 2개의 방정식이다. 전통적인 악기의 경우에서와 같이, 이 방정식들은 오케스트라 내의 모든 악기들이 G-소프라노에 사용되는 단일 드럼과 동일한 크기의 드럼을 사용한다고 가정한다.
첫번째 방정식은 단일 악기를 구성하기 위해 필요한 드럼의 수를 명시한다. 이것은 정수 ndrums 는 아래의 부등식에 따르는데,
여기서, rument는 임의의 악기에서 원하는 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 전체 표면적이고, Ssoprano는 G-소프라노에서 원하는 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 표면적이다.
두번째 방정식은 주어진 범위의 음악적 노트를 지지하기 위해 필요하고 일반적인 방정식으로부터 결정되는 연주면 Sinstrument를 명시하고, 기하학적인 합계는
으로 주어진다. 여기서 AB1은 B1노트의 면적이고, 크로만4을 참조한 도면에서 이것은 전형적으로 1575㎠이며,
α는 피치 내에서 각각의 반음 증가를 위해 노트 영역이 감소되는 것에 의한 인수이다. B1 에서 B5 범위 내에 있는 노트의 평균 크기를 관찰해보면, 크로만4에 의해 추정된 것에 따라 α=0.94 보다 α=0.93 이 더 잘 맞다. Sinstrument의 값은 α의 값에 매우 민감하다는 것을 주의해야 한다.
J는 드럼의 가장 낮은 노트에 대응되는 B1으로부터의 반음 간격이다.
Sinstrument는 구형 캡으로 가정한, 반경 r 및 깊이 d인 드럼의 연주면 면적이다.
n은 악기의 인접한 노트의 갯수이다.
k는 연주면의 노트들 사이 즉, 지지망을 보정하는 인수이다. 베이스 악기 외에 모두 k=1.1이다. G-6베이스와 같은 베이스 악기에서, k=1.05로 노트 형역을 형성할 때 종종 더욱 가깝게 배치되는 경향이 있다.
G-소프라노에서, 가장 큰 쾌적 깊이는 d=10in 또는 25.4cm 라는 것이 알려져 있다. 예컨대 A3의 최저 노트는 J=22 및 3옥타브 범위를 필요로 하고,
는 적어도 4646.4㎠이고 필요한 반경은 
즉, 32.7 ㎝/12.9in 이다. 그러므로 연주면은 베이스 반경 r 및 깊이 d의 구형 캡으로 설계되고 따라서 표면적 S = π(r2+d2)을 갖는다. 이는 또한 최저 노트가 A3보다 높은 임의의 배치를 수용할 것이다. 특히, G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예의 테이블 1에서 명시된 범위인, C4에서 B6 범위를 수용할 것이다.
만약 다음으로 낮은 범위 악기가 최저 노트 A2를 갖는다면 3-옥타브 범위 A2에서 Ab 5를 가질 것이다. 전체 면적은 Sinstruent=11100㎠이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=3 이다. 이것은 G-3미드에서 발생된다.
만약 다음으로 낮은 악기가 최저 노트 G1를 갖는다면 3-옥타브 범위 G1에서 F# 4를 가질 것이다. 전체 면적은 Sinstruent=29265.56㎠이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=7 이다. 이것은 휴대성을 위해서 그리고 다수의 드럼을 구비한 악기를 연주하는 것에 많은 어려움이 있다는 것을 고려하여 실현가능한 한편, 우리는 드럼의 갯수를 6개로 줄일 수 있도록 음역을 감소되게 선택할 수 있다. 만약 이 범위가 G1에서 C# 4까지 2.5옥타브로 감소된다면 필요한 전체 면적은 Sinstruent=27535㎠ 이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=6 이다. 이는 G-6베이스에서 발생된다.
스틸팬 설계 방정식을 재배열함으로써, 드럼의 갯수 nT를 명기할 수 있고, 지지될 수 있는 최저 노트를 결정할 수 있다. 이 노트는 B1으로부터 J반음이고,
이다.
G-소프라노, G-3미드 및 G-6베이스 3개의 악기는 G1에서 B6까지의 범위에 걸쳐 있다. 그러나 소프라노 범위를 지원하는 증가된 음악적 연주 솜씨를 제공하기 위해 2개의 드럼을 갖는 악기가 추가될 수 있다. 상술된 방정식 내의 nT=2를 사용하면, 이러한 악기는 B1으로부터 적어도 12개의 반음들, 즉 B2인 최저 가능 노트를 지지한다. 이것은 G-세컨드에서 발생된다.
본 발명의 스틸팬의 G-팬 앙상블은 더 큰 드럼을 사용하여 상기 각 악기에 더 넓은 범위의 노트들을 제공한다. 전통적인 악기는 전형적으로 사발형상부의 상부를 가로질러 측정할 때 직경이 55.88cm/22in인 반면, G-팬에 사용된 드럼의 바람직한 실시예의 연주면은 직경이 67.31cm/26.5in로 앞서 계산된 직경인 65.4cm/25.8in보다 미세하게 크다. 증가된 직경은 외부 노트의 형성하는 것에 있어서 그리고 G-소프라노에 더 큰 내부 노트 공간을 제공하는 것을 통해서 더 좋은 품질을 용이하게 하는 것으로 알려져 왔다.
사발형상부가 형성되는 금속시트 블랭크는 두께가 1.2mm 에서 1.5mm이고 탄소함량비가 0.04% 에서 0.06%이다. 사용되는 금속시트 블랭크의 실제 두께는 요구되는 음색과 톤의 범위에 좌우된다.
더 기느다란 블랭크가 더 높은 음역에 있는 노트의 생성을 용이하게 하며 따라서 이 블랭크는 G-소프라노와 G-세컨드 스틸팬들을 위해 선호된다. 두꺼운 블랭크는 단위 면적당 더 큰 질량 때문에 높은 음정의 오버톤을 억제하는 것을 용이하게 한다. 후자는 또한 전체 드럼의 구조상 굴곡에 의해 초래되는 노트 진동수 변조를 최소화하는 경향이 있다. 본 발명의 앙상블의 바람직한 실시예에서, G-소프라노 와 G-세컨드 스틸팬들은 1.2mm 블랭크로 제작되고, G-3미드 스틸팬은 1.4mm 블랭크로 제작되고, 그리고 G-6베이스 스틸팬은 1.5mm 블랭크로 제작된다.
노트 지오메트리와 배치 및 조율의 결과에 따라, 본 발명의 각 G-팬 스틸팬 악기는 그 독특한 화성적 특성을 갖고 있어서 일반적인 음역내 보이싱(voicing)의 변화를 가져온다. 또한 보이싱의 다른 변화들은 악기를 연주하기 위해 사용되는 채 또는 막대기의 선택을 통해 그리고 더욱 선택적인 형상결정과 상대적인 위치결정과 노트들의 분산과 조율에 의해 가능하다.
도 1은 G-팬 군 내의 전형적인 드럼의 구성과 적용을 나타낸다. 도 1a는 구성 부품들을 나타내는 상기 전형적 드럼의 분해도를 제공한다. 도 1b는 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 악기들의 경우에 상기 드럼이 어떻게 지지될 수 있는지를 나타낸다. 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 스틸팬을 지지대에 부착시키기 위해 바람직한 방법에서 사용되는 지지 휠과 지지 컵의 상세 사시도를 나타낸다.
도 1a를 참조한다. 드럼은 그 위에 연주면(1)의 조율된 부분들인 노트들(1a)이 배치되는 연주면(1)과, 연주면을 위한 지지부와 단단한 경계를 제공하는 차임(13)과, 전통적인 스틸팬의 스커트부를 대체하는 후방 부착물(14)로 구성된다. 도 1a에 나타낸 후방 부착물(14)는 여러가지의 선택가능한 설계들 중 한가지 에 불과하다.
연주면(1) 위의 상기 노트들은 그러한 목적으로 만들어진 스틱이나 채와 같은 적절한 도구로 타격될 때 음악을 만들어 낸다. 연주면은 도 1에 나타낸 사발형상부 모양을 만들기 위해 형성된 금속판으로부터 제조된다. 본 실시예는 0.04% 에서 0.15% 까지의 탄소 함량비를 갖는 금속판을 이용한다.
연주면(1)의 영역이 노트들 사이에 존재하며 따라서 조율되지 않은 연주면(1)의 부분은 본 명세성에서 지지망(1b; support web)으로 정의된다. 지지망(1b)은 타격되었을 때 어떠한 별개의 음악적 피치(pitch)도 부담하지 않지만 차임(13)에 전체 구조물을 연결시키면서 연주면(1) 상의 노트들(1a)을 물리적으로 분리 및 지지하는 기능을 한다.
연주면(1)을 형성하는데 사용된 싱킹 방법은, 가장 높은 피치를 구비한 노트들이 위치될 연주면(1)의 중심부가 가장 얇은 단면이 되는 것을 보장하는 최후의 두께 프로파일이 되게 하여야 한다.
연주면(1)의 사발형상부 모양은 그 위에 연주면(1)이 구축되는 강체 껍질부의 형성을 용이하게 해주는데, 껍질부의 강성은 시트 금속으로서 발생하는 자연적인 경화(hardening)에 의해 더 개선되며 최후의 형태로 가공된다.
연주면(1)의 사발형상부 모양은 상기 연주면(1)을 위한 인간공학적 형태를 구축하는 것 역시 용이하게 해주는데, 76.2cm/30in 정도의 팔 길이를 갖는 평균적인 팬 연주자로 하여금 자신들의 팔과 손목의 자연스러운 뻗기 능력 내에서 모든 노트들에 접근하는 것을 허용한다.
연주면(1)의 제조에 적용된 성형 과정은 최대 가공, 알갱이 사이의 분리 또는 재료의 가공이 재료의 경화를 허용해서는 안된다. 성형은 최종 형태에 요구되는 깊이와 두께에 따라 발생하므로 소재의 응력 완화를 하기 위한 중간의 열처리가 필요할 수 있다.
특히 높은 음역에 있는 노트들이 배치되는 연주면(1)의 안쪽 부분에, 요구되는 프로파일과 두께를 얻기 위해 밀링 또는 연마가 사용된다. 전통적인 싱킹 방법들은 사발형상부의 중심에서 두께가 원래 금속 시트 블랭크 두께의 절반 또는 0.60mm/0.024in가 되게 하므로 G-소프라노 팬 상의 여섯번째 옥타브 내의 노트들에 특히 필수적인데, G-소프라노 팬의 경우 제한된 톤 조절을 갖는 고도의 깨끗함과 양호한 음질의 노트들을 얻기 위해 0.30 mm에서 0.45mm의 균일한 두께가 요구된다는 것으로 결정되었다.
상기 노트들을 서로 연결하는 재료에 의해 산출되는 응력의 감소 및 커플링을 최소화하기 위하여 연마와 밀링이 노트 영역으로 제한된다. 추가로, 얇게 된 부분의 강도는 화학처리 또는 열처리에 의해 증가되어 그 강건함이 개선되고 그리고 전통적인 조율에 의해 얻어질 수 있는 음계 진동수들이 증가된다.
도 1a를 다시 참조하면, 차임(13)은 다음의 작용을 한다:
(a) 외부 힘과 온도 변화로 인한 정적인 형상의 비틀림을 최소화하고, 가장 중요하게는, 연주 스틱의 충격에 의해 자극받으며 그리고 노트 조절에 상당히 기영하는 비틀림 모드들에 의해 생성된 일시적 형상 비틀림을 최소화하며,
(b) 후방 부착물(3)을 연결하기 위한 지지 구조를 제공한다.
상기 차임(13)은 단면이 둥글거나 사각형, 직사각형 또는 타원형인 고체 또는 속이 빈 지지 링(13a)과, 서스펜션 휠(13c)의 부착을 용이하게 하는 지지 링(13a)의 구조적 확장부를 제공하는 한쌍의 접합부(13b)를 구비한다. 전기적 작용으로 인한 부식의 위험을 제거하도록 차임은 연주면과 같은 강철 구성으로 만들어져야 한다. 그러나, 악기가 연주됨에 따라 전통적인 악기에서 발생하는 비틀림 진동의 정도를 상당히 줄여주는 강체 프레임이 그 결과이고 당업자에게 알려진 적절한 부식 방지의 예방책들이 이용되는 한 알루미늄과 같은 다른 재료들이 사용될 수 있다.
차임(13)은 용접하기, 주름잡기, 꿰매기, 접착하기, 기계적 화스너의 사용 또는 이들의 조합을 사용하여, 그리고 링과 연주면의 상대적인 움직임 및 진동을 막는 방법을 사용하여 연주면에 부착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 차임(13)은 반경이 66.68cm/26.25in인 원으로 형성된 두께가 0.64cm/0.25in인 연강(mild steel)으로부터 너비가 2.54cm/1.00in로 된다. 접합부(13b)들은 주변 지지 링(13)의 교차점을 따라, 그리고 드럼이 지지될 점들을 형성하는 지지 링(13a)의 직경 라인을 따라 추가된다. 서스펜션 휠(13c)들은 상기 서스펜션 휠(13c)들의 자유로운 회전을 허용하는 축(13d)들을 구비한 접합부에 붙는다. 서스펜션 휠(13c)의 직경은 5.04cm/2.00in에서 7.62cm/3in 사이에 있다.
접합부(13b)와 서스펜션 휠(13c)은 서스펜션 휠(13c)의 상단이 차임(13)의 상단에 또는 그 아래에 있도록 위치된다. 후자의 요구조건은 접합부 근처의 노트들이 연주될 때 스틸팬 드럼이 배치되는 지지대(15)로부터 생길 수 있는 어떠한 방해물도 제거하며, 이는 종래기술에서 최금에 얻은 개선물로서 이에 의해 지지대의 직립부(15a)가 차임(13)의 상단 위로 돌출한다.
차임(13)은 (a) 물리적인 충격으로부터 팬의 사발형상부을 보호하는 것 및 (b) 후방 부착물(14) 자체의 진동에 의해 직접적으로 또는 그 어쿠스틱 설계에 의하여 연주면(1)에서 나오는 소리의 음향 방사를 개선시키는 수단을 제공하는 2가지 목적을 이하여 기능하는 후방 부착물(14)과의 연결을 허용하기 위해 설계되고 맞추어진다.
후방 부착물(14)은 악기 소리에 부정적으로 기여할 수도 있는 어떠한 공명도 줄이거나 제거할 수 있도록 충분히 단단해야 한다. 이런 진동은 후방 부착물(14)의 공명 모드들에 대응하는 비-음악적 진동수들에서 전형적으로 일어날 것이다. 이것은 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 악기를 괴롭히는 하나의 문제로서, 이에 의해 연주자의 타격 동작에 의해 전달된 에너지는 악기의 스커트부 상에서 비음악적 모드들을 여기시킨다.
사실상 연주면(1)의 상당 부분을 적절히 커버하는 강체 디자인의 후방 부착물(14)은 물리적 충격으로부터 팬의 상기 연주면(1)을 보호하는 목적을 위해 작동할 것이다. 특히, 전통적인 실린더 모양의 튜브 설계는 연주면(1)을 보호한다는 점에서 충분하다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 후방 부착물(14)을 일체화하는데, 이 후방 부착물은 도 1a에 도시된 것처럼 구멍 또는 포트(14b)를 구비한 사발형상부 형상으로서, 그 바닥부가 절단되어 포티드(ported) 어쿠스틱 외피를 형성하며, 세부사항은 후술한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 후방 부착물(14)의 구부러진 표면은 종래기술의 개선물인데, 전통적인 스틸팬에 사용된 원통형 튜브 디자인보다 본래 더 강하다. 원통형 또는 튜브형 구조에 대한 돔(dome)형상 또는 사발형상 구조의 개선된 강도는 구조적 진동 제어의 영역에 정통한 사람들에게 잘 알려져 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 후방 부착물의 더 높은 강도는 외부 힘에 의한 변형에 대하여 저항력이 증가되고 대한 같은 충격에 대하여 더 낮은 진동 세기를 갖는 공명을 생성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 진동에 대한 후방 부착물의 저항력은 진동 제어 기술분야의 당업자에게 알려진 다양한 물리적인 수단들을 통해 더욱 개선된다. 이들은 나무, 섬유유리, 복합재나 합성물 또는 적절한 두께의 금속 및 구조와 관련된 자연적인 진동 모드들을 감소시키거나 제거하도록 적절히 강화된 다른 재료 등의 진동에 견디는 재료들로부터의 제조를 포함한다. 그리고 후방 부착물(14)는 진동 흡수 패널이나 시트들 또는 다이나맷(Dynamat) 사로부터 상업적으로 구입가능한 것 등의 화합물로 덮일 수 있다.
후방 부착물(14)는 용접하기, 주름잡기, 꿰매기, 접착하기, 기계적 화스너의 사용 또는 이들의 조합 또는 링과 연주면의 상대적인 움직임 및 진동을 막는 임의의방법을 사용하여 차임(13)에 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 제거 및 교환이 가능한 후방 부착물(14)을 가지고 G-팬을 편리하게 하기 위하여 단단한 차임(13)에 기계적 화스너를 사용하는 것을 포함한다.
이제 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e를 참조하는데, 이 도면들에는 종래 기술에서 얻어지는 것과 같이 자유 진동을 용이하게 하는 G-팬의 현가(suspension)를 위한 바람직한 방법을 나타내고 있다. G-팬은 설명된 것과 같은 서스펜션 휠(13c)들 및 지지대(15)의 직립부(15a) 상단에 부착되는 지지컵(16)의 사용을 통해 이 특징을 제공한다. 도 1c는 도 1b의 사시도에 도시된 서스펜션 휠(13c)과 지지컵(16)의 전면 분해도를 나타낸다. 도 1d는 서스펜션 휠(13c)의 축(13d)을 통과하는 단면을 구비한 스틸팬에 가장 가까운 사시도에서 본 조립체의 측면 분해도이다. 도 1e는 조립체의 평면도를 나타낸다.
지지컵(16)들은 서스펜션 휠(13c)의 형상에 딱 맞게 끼워맞춰지는 단순한 반원형 디자인으로 되어 있다. 이 배열의 기능성은 폼(foam)과 같은 진동흡수재를 갖는 서스펜션 휠(13c)들을 사용하고 그리고 지지컵(16)을 라이닝(lining)함으로써 더욱 개선될 수 있다. 이는 스틸팬과 지지대(15) 사이에 전달되는 진동 에너지를 약하게 하여 전통적인 스틸팬에서 소음의 잠재적인 소스인 지지대의 공명을 감소시킬 것이다.
작동중에, 지지컵(16)들은 서스펜션 휠(13c)들을 제 위치에 유지시켜서 서스펜션 휠(13c)들의 축(13d)들을 결합시키는 라인에 의해 구축된 회전축에 대한 G-팬 드럼의 완전한 360°운동을 용이하게 한다. 이 설계는 G-팬이 연주할 준비가 되도록 서스펜션 휠(13c)들을 지지컵(16)들 내에 위치시켜야만 하므로 G-팬들의 신속한 원스텝 셋업도 용이하게 한다. 본 발명자가 알기로는. 상기 휠과 컵의 배열은 어떠한 자연계의 악기에서도 유일하다.
이론적으로, 접합부(13b)와 서스펜션 휠(13c)들의 대칭적인 배치는 0°의 평균자세를 갖는 G-팬 서스펜션을 가져온다. 사실상, 노트 영역(1a)들을 생성하기 위하여 연주면(1) 위에 형성된 비대칭적 형상 및 악기에 사용된 다양한 재료들의 특성의 정상적인 변화의 결과로서 회전축의 양쪽에서 G-팬 드럼의 두 부분들 상의 연주면(1) 및 차임(13)에 대한 질량의 불균일한 분포 때문에 항상 어느 정도의 불균형은 있을 것이다.
상기 불균일한 질량 분포는 균형이 달성되는 각도를 변경하기 위한 추가적인 질량들의 적용을 허용하고, 따라서 G-팬의 자세 조절을 위한 수단들을 용이하게 한다. 본 발명의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 따라서 자석(magbetic strip)이나 양면 테이프에 의해 후방 부착물(14)에 부착되는 자세 오프셋(offset) 추들의 사용을 통해 연주하는 동안 악기의 자세를 조절하는 단순한 수단들을 제공한다. 이것은 전통적인 팬의 자세가 제조시에 고정되는 종래 기술에 대한 개선임을 나타낸다.
자석은 신속하고 쉬운 조절을 허용하지만 자성 재료로 만들어진 후방 부착물(14) 에서만 사용될 수 있다. 반면, 양면테이프는 한번 부착되면 쉽게 옮길 수 없지만 비자성 재료로 만들어진 후방 부착물(14)에 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 가장 작은 악기인 G-소프라노의 경우 단지 0.11kg/0.25lb인 자세 오프셋 추를 사용하고, 이는 차임(13)의 바로 아래에 있는 후방 부착물(14)에 부착된다. 차임(13)의 바로 아래에 있는 자세 오프셋 추(14a)들의 위치결정은 그 가시성과 두드러짐을 줄여준다. 만약 모든 자세 오프셋 추(14a)들이 서스펜션 휠(13c)들 사이에서 중간에 배치된다면 가장 큰 자세 각이 달성될 것이다. 자세 오프셋 추(14a)들의 무게 선택은 G-팬의 실제 무게 분포 및 요구되는 자세 조절의 범위에 따른다.
전통적인 악기는 줄, 끈, 실 또는 지지대를 지지하기 위한 비슷한 고안품에 의해 지지되고 연주면에 있는 노트들이 타격됨에 따라 자유롭게 진동하는 것을 허용한다. 이 자유로운 진동 운동은 커다란 표현의 자유도를 허용함으로써 스틸팬 연주들에서 표준이 되었다. 연주하는 동안 G-팬을 지지하고 자유로운 진동 운동을 제공하기 위한 서스펜션 휠(13c)의 사용은, 본 발명자의 지식으로는, 참신한 아이디어이며 따라서 종래 기술에 비해 상당한 개선이다.
G-팬 연주면(1)의 바람직한 실시예의 절개 측면도를 나타내는 도 2를 참조한다. 종래 기술과 다르게, 연주면(1)의 바람직한 실시예는 네개의 개별적인 부분들을 갖는 사실에서 복합적이다. 이들은 주 사발형상부(1d), 격리 개스킷(1f), 보조 사발형상부(1g) 및 노트 커버(1c)들이다.
보조 사발형상부(1g)는 상업적으로 구입가능한 3M VHB 와 같은 산업용 등급의 양면 테이프로 만들어진 격리 개스킷(1f)에 의해 주 사발형상부(1d)에 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 보조 사발형상부(1g)는 연주면(1)의 연속성을 보존하기 위하여 연주면(1)을 형성하는 사발형상부의 안쪽면의 적절한 크기를 갖는 원추형(countersunk) 링 위에 삽입된다.
아래는 어떻게 보조 사발형상부의 개념이 A3 부터 시작하는 3-옥타브 범위를 요하는 G-소프라노에 적용되는지 도시한다. 이와 같이, 상기 G-소프라노 상의 보조 사발형상부는 노트의 세번째 옥타브에 대응되는 A5로부터 시작되는 12개의 노트를 지지해야 한다. 상기 G-소프라노가 4646.4㎠의 연주면 최소 면적, 32.7cm/12.9in의 반경 및 25.4cm/10in의 깊이를 갖는다는 것은 이미 결정되어 있다. 스틸팬 설계 방정식은 내부 사발형상부에 필요한 최소 면적이 직경 20.00cm/8.00in 및 깊이 8cm/3.1in의 표면에서 얻어진 501.8㎠인 것을 제안한다.
주 사발형상부(1d)는 명기된 범위 내의 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 드럼용 연주면을 먼저 형성함으로써 만들어진다. G-팬의 바람직한 실시예에서, 이것은 스틸팬 설계 방정식으로부터 결정된 것과 같은 필요한 깊이로 67.31cm / 26.50in의 직경을 갖는 원 형상의 시트 금속을 싱킹하는 것을 요한다. 싱킹 후, 직경이 20.00cm/8.00in인 구멍이 연주면(1)의 가운데에서 절취된다. 이 구멍의 주변부는 6in 이다. 내경이 20.00cm/8.00in이고 너비가 0.64cm/0.25in인 두께 0.32cm/0.125in의 원형 플랜지(1e)가 구멍의 싱킹된 주변부에 용접된다.
보조 사발형상부(1g)는 유사하게 정합하는 플랜지(1h)와 함께 형성된다. 드럼의 음역에 따라 보조 사발형상부(1g)의 두께 범위는 G-소프라노를 위한 0.35mm/0.13in부터 G-6베이스를 위한 0.7mm/0.26in까지 분포한다. 보조 사발형상부(1g)는 내경이 20.00cm/8.00in이고 두께가 0.64mm/0.25in이고 너비가 1.25cm/0.50in인 의 원형 플랜지(1h)를 직경이 21.59cm/8.5 in인 두께 1.00 mm/0.04 in의 원형 시트 금속 블랭크에 먼저 용접함으로써 제조된다. 플랜지(1h)에 부착되지 않은 시트 금속 블랭크의 부분은 보조 사발형상부(1g) 위에 요구되는 형상 프로파일을 생성하기 위해 싱킹된다. 그리고 보조 사발형상부(1g)는 원하는 두께 프로파일을 얻기 위해 연마된다.
보조 사발형상부(1g)는 드럼의 가장 높은, 일반적으로 본래의 복합적인 드럼의 노트 안쪽으로 집중된 링에 배치되는 노트들의 피치로 조율되는 미니어쳐 스틸팬으로 생각될 수 있다. G-소프라노 팬의 바람직한 실시예를 위하여, 예를 들어 이것은 여섯번째 옥타브에 대응할 것이다. 주 사발형상부(1d)용으로 사용된 것보다 얇고 그리고 열처리와 화학처리에 의해 경화되는 재료를 사용하면 각 드럼의 더 높은 음역에 노트를 형성하기 위한 개선된 수단을 제공한다. 상기 열처리와 화학처리는 야금학 분야의 당업자에게 알려진 공정들이다. 재료의 경화는 강철 내의 잔류 장력을 증가시켜서 기타(guitar) 줄을 팽팽하게 하여 생성되는 음역을 증가시키는 것처럼 더 높은 진동 진동수들을 허용한다.
플랜지(1e, 1h)는 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g)를 위한 보강재 역할을 한다.
격리 개스킷(1f)은 효과적인 기계적 화스너로서 작용하면서 보조 사발형상부(1g)로부터 주 사발형상부(1d)의 진동을 흡수(decoupling)하는 매우 중요한 기능을 수행한다. 실험에 따르면 노트들과 전체 구조 사이에 존재하는 강한 커플링 정도 때문에 전통적인 스틸팬의 가장 안쪽 노트들이 높은 수준의 음질로 제조되기 어렵기 때문에 이 흡수 기능은 필수적이다. 더 높은 음역을 발생시키기 위해 요구되는 잔류 장력의 결과로서 노트들이 상당히 딱딱해지는 경향이 있다는 사실로부터 고도의 커플링이 발생한다.
격리 개스킷 때문에 보조 표면과 주 표면 사이에서 전달된 진동 수준의 감쇄는 평행하게 연결된 스프링과 대시포트(dashpot) 상에 질량 지지됨으로써 만들어질 수 있다. 질량 m의 주요 부분은 보조 사발형상부으로 격리 개스킷은 탄성계수 k 및 대시포트 마찰 상수 b를 결정한다. 적용된 속도의 감쇠 V0, 주 사발형상부로부터의 최종 속도 V1, 임의로 주어진 사인파 진동수 ω는 다음과 같다.
감쇠율은 ω=0 에서 일정하고 ω가 ∞로 증가할수록 0에 가까워진다. 만약 보조 표면 상의 바람직한 관심 진동수가 주 표면 상의 최저 노트 또는 주 표면 상의 최저의 구조적 공진진동수에 대응되는 ω0이면, 주 표면이 적어도 ω0 rad/s의 진동수에서 진동할 때 b=mω0 및 k=mω0 2/4는 0.47 또는 6.5dB 또는 보다 좋은 감쇠를 가져온다.
격리 개스킷은 Vibrostop에서 판매하는 것과 같은 볼트 상의 진동 방지용 마운트(bolt-on anti-vibration mounts)에 의해 대체될 수 있다.
가장 안쪽의 더 높은 음역의 노트들이 작아지는 경향이 있는데, 전형적으로는 전통적인 테너 스틸팬의 경우 5.08cm/2.00in 에서 작게는 3.81cm/1.50 in 까지의 평균 직경 범위에 있다는 사실은 동일한 수준의 감쇠와 큰 노트와 같은 상세함을 갖도록 이 노트를 형성하고 빠른 악절 내의 이 작은 노트들을 정확하게 타격하는데 대단한 기술이 요구되기 때문에 연주는 물론 조율에 있어서 어려움이 따른다. 그리고, 연주면(1) 위의 다른 공진기들을 촉발하는것은 상당히 별론으로 하고, 연주면의 음파 반사는 연주면의 크기와 그리고 상기 음파들이 차임(13)에 의해 구축된 단단한 경계에 충격을 가하기 전에 진행해야 하는 상응하는 거리에 기인하여 현저한 반향을 초래할 수 있다. 실제로, 진동 수준들의 간섭계에 의한 측정들에 따르면, 몇개의 가장 안쪽 노트들의 음계 진동수들에서, 때로는 이 노트들보다 더 높은 진동 수준들에서 진동하는 연주면의 다른 부분들을 종종 보여준다.
보조 사발형상부(1g)의 사용은 관련 지오메트리들이 더 엄격하게 제어되는 더 작은 표면을 생성함으로써 이 문제들을 극복한다. 보조 사발형상부(1g)의 더 작은 표면은 음파들에 의한 진행 거리가 종래 기술의 경우보다 훨씬 작기 때문에 보조 사발형상부(1g) 재료 내의 음향 반사 효과를 감소시키는 작용도 한다.
전통적인 악기 상의 노트의 질량은 이제 더 넓은 영역에 분포될 수 있기 때문에 보조 사발형상부(1g)를 형성하기 위하여 더 얇은 재료를 사용하면 노트 크기의 적당한 증가를 용이하게 한다. 질량 보존의 원리에 의거하여, 인수 k만큼의 두께 감소는 같은 인수 k 만큼 보조 사발형상부(1g) 상의 영역 증가를 필요로 할 것이고 그리고 임의의 노트 크기에서
에 대응하는 증가를 필요로 할 것이다.
전통적인 테너의 중앙부의 전형적인 두께가 0.6 mm/0.024 in라면, 그리고 보조 사발형상부의 노트의 두께가 0.35 mm/0.015 in 라면, 노트 크기의 대응하는 증가는 약 30%가 될 것이다.
따라서 복합물 설계는 종래 기술에서 얻은 위쪽의 음역을 확장하는 G-소프라노 상의 노트들의 완전한 옥타브를 만드는 것을 용이하게 하는 것으로 보여진다. 그리고 상기 노트들이 전통적인 테너 팬에서 얻어진 것보다 30%만큼 더 크기 때문에, 노트들은 타격하기가 더 쉬어져서 연주가 개선되고 이 더 큰 노트들이 만들어내는 소리는 더 클 것이다.
도 2는 주 사발형상부와 같이 유사한 오목한 형태로 배치된 보조 사발형상부를 도시한다. 그러나 보조 사발형상부는 주 사발형상부에 부착되기 위해 볼록한 형태로 반전될 수도 있다. 이 볼록한 배치는 두가지 장점을 갖는다. 첫째로, 보조 사발형상부 상의 노트가 도 2에 도시된 것와 같은 오목한 배치를 갖는 보조 사발형상부의 노트보다 팬 연주자에 더 가깝게 위치된다. 두번째로, 비록 아래에 기술된 것과 같이 연주면의 중심을 가로질러 어쿠스틱 전달을 제한하기 위해 그렇게 하는 것이 타당할지라도, 보조 사발형상부를 수용하기 위해 주 연주면 상에 개구를 만드는 것이 꼭 필요하지만은 않다. 상기 보조 사발형상부는 보조 사발형상부, 플랜지, 및 격리 개스킷의 부착물을 수용하기 위해 주 사발형상부의 중심 부분을 충분히 준비한 후에 주 사발형상부에 단순하게 부착될 수 있다.
방사상으로 마주보는 G-미드 및 G-소프라노 팬 노트 다발들은 상기 노트들 사이의 에너지 전달의 결과로서 불협화음 수준을 초래할 수 있다. 이런 이유로, 노트들을 음향적으로 분리시켜서 이 악기들의 중앙을 가로지르는 소리 에너지의 전달을 줄이기 위한 구현 메커니즘이 요구된다.
이 모드의 어쿠스틱 커플링은 보조 사발형상부에 맞도록 형성된 플랜지에 의해 상당히 감소될 수 있는 한편, 연주면에 지지망을 선택적으로 질량 적재함으로써 그리고 어쿠스틱 에너지의 전달을 방해하기 위해 연주면에 인공물을 추가함으로써 훨씬 더 감소될 수 있다.
후자의 경우, 및 종래 기술에서처럼, 노트들은 조율되지 않은 강체 영역들, 그루브들, 구멍들, 슬롯들, 노트들과 노트들 근처의 지지망(1b)의 영역 위에 있는 단단한 부착물 사이의 영역들의 선택적인 국소 열 처리에 의해 분리될 수 있다.
뉴턴의 운동 제 1 법칙은
이고,
여기서 F는 가해진 힘이고, m은 힘이 가해지는 질량이고 a는 결과로 나타나는 가속도이다. 따라서 주어진 인수 x만큼 질량을 추가하면 같은 힘이 적용될 때 같은 인수 x만큼 가속도의 감소를 가져올 것이다. 이것은 낮은 수준의 진동을 초래하고, 이 진동의 양은 지지망(1b)의 특별한 부분에서의 질량이 증가된 인수에 의해 평가될 수 있다.
단단함 k 및 주어진 질량 m 을 갖는 스프링의 경우, 스프링에 매달린 질량 의 운동의 공명 진동수는 다음과 같이 알려져 있다.
따라서 질량의 추가는 비음악적 모드들에 기여하는 공명 진동수들도 감소시킨다.
본 발명은 따라서 연주면(1)의 지지망(1b) 내의 진동 흡수 처리의 수단으로서, 진동 제어 분야의 당업자에 의해 질량 로딩(loading)이라 명명된, 질량의 선택적 추가에 의한 고도의 노트 간의 격리 및 분리를 제공한다. 이 목적으로 사용된 질량들은 지지망(1b)의 특정 지점들에 집중되거나 상기 지지망(1b)를 가로질러 분포될 수 있다. 상기 처리는 또한 전통적인 악기에서 전형적인 높은 음조의 원하지 않는 비음악적 공명들을 억제하는 이점을 준다.
다이나맷 및 다이나맷 엑스트림((Dynamat and Dynamat Xtreme)과 같은 상업적 진동 흡수 처리들들을 사용하면 진동 에너지를 열로 변환하기 위해 마찰을 사용하는 재료들의 사용을 통해 증가된 질량의 진동 감쇠 특성이 더욱 강화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g) 위의 노트들은 지지망(1b)에 의해 전통적인 방법으로 분리된다. 상기 지지망(1b)은 구조의 강성을 증가시키기 위하여 국소 열처리나 화학 처리에 의해 강화되는데, 상기 처리는 야금학 분야의 당업자에게 잘 알려진 것이다. 게다가, 진동 흡수 처리들이 지지망(1b)에도 적용된다. 요구되는 질량과 진동 흡수 처리의 양은 레이저 간섭측정 기술이나 또는 진동 측정 분야의 당업자에게 알려진 다른 기술들을 사용하여 측정되는 노트 커플링의 정도로부터 결정된다.
넓은 범위의 재료들이 연주면(1)을 위해 사용될 수 있다. 재료들의 필수적 특성들은 (a) 높은 피로도 수행, (b) 수용할 수 있는 공명 평탄부(plateau), (c) 응력 진폭과 특정 감쇠 에너지 사이의 선형 관계, (d) 야금의 상태가 내부의 감쇠(싸이클 당 단위 체적당 손실 에너지)를 감소시키기 위해 변경될 수 있는 열처리가능한 재료들, (e) 균일한 감쇠 특성들이 존재하는 등방성 재료들이다.
가능한 재료들은 (a) 알루미늄 및 그 합금: 최대 2%의 마그네슘을 함유하고 있고 냉간압연된 알루미늄, (b) 구리 및 구리 합금: 99.95% 구리, 70% 구리 30% 아연, 65% 구리 35% 아연, (c) 망간 합금: 88% 마그네슘, 10% 알루미늄, 2%이상의 망간, 지르코늄, 아연, (d) 니켈, 티타늄과 같은 비철 금속들을 포함한다.
가능한 재료들은 또한 저유황(<0.001%)과 함께 0.04% 에서 0.15%의 탄소를 포함하고 있는 가공용의 탄소강, 최대 0.3% 탄소를 갖는 탄소처리된 강, 강화되지 않은 니오브(niobium) 또는 티타늄에 의해 안정화된 오스테니틱(Austenitic) 스테인레스 스틸인 스테인레스 강 등의 비철금속을 포함할 수도 있다.
주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g)는 같은 재료로부터 제조될 필요는 없다. 실제로, 각각의 사발형상부을 위해 사용된 금속들은 음역 및 가격에 의거하여 선택될 수 있다.
바람직한 실시예는 저유황(<0.001%)과 함께 0.04% 에서 0.15%의 탄소를 포함하고 있는 가공용의 탄소강을 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g) 양 쪽에 사용한다.
본 발명이 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 넓은 범위의 노트들을 제공하는 스틸팬들을 특징으로 하므로 각각의 노트로 전통적으로 조율되는 2개 또는 3개의 오버톤(overtone)들만을 여기시키고 그리고 상기 노트들에 자연적으로 존재할 더 높은 배음들을 여기시키지 않도록 선택되어야 하는 연주 스틱 또는 채의 설계에 있어서 대응하는 어려움이 있다. 상기 높은 배음들은 통상적으로 비음악적이고 종종 바람직하지 못한 금속성 소리를 제공한다.
타격에 대한 노트로의 응답은 포싱(forcing) 기능에 좌우되는 것으로 인식되어 있는데, 포싱 기능은 타격시 노트에 인가되는 시간에 대한 힘의 프로파일이다. 상기 포싱 기능은 연주자가 연주 스틱의 선택뿐만 아니라 타격을 실행하는 방식의 결과이다. 임계적인 스틱 특성들은 그 질량 및 컴플라이언스(compliance)인 것으로 알려져 있다. 이들은 접촉 시간과, 타격될 동안 연주스틱이 노트와 접촉하는 시간과, 타격될 동안의 최대 접촉영역에 영향을 미친다.
타격으로부터 나온 충격 에너지 중 낮은 비율이 접촉 시간보다 짧은 주기를 갖는 음계의 진동수들에 전달된다. 더 많은 부분들은 접촉 시간보다 긴 주기를 갖는 음계의 진동수들에 전달된다.
G-소프라노에서는, 예를 들어, 기본 노트 주기들이 8대1의 비율만큼 달라져서 하나의 스틱이 팬 위의 모든 노트들을 효과적으로 자극하기 어렵게 만든다. 안쪽의 노트들, 즉 높은 음역을 갖는 노트들은 높은 컴플라이언스를 갖는 것으로부터 기인하는 짧은 접촉 시간을 갖는 스틱, 즉 "딱딱한" 스틱을 요구한다. 그러나 같은 질량의 스틱의 경우, 바깥쪽 노트들, 즉 낮은 음역을 갖는 노트들은 낮은 컴플라이언스 헤드를 구비한 스틱을 갖는 것으로부터 기인하는 더 긴 접촉시간을 갖는 스틱, 즉 부드러운 스틱을 요구한다.
본 발명에서 이 요구조건들은 (a) 관련된 드럼 상에서 가장 높은 음역의 노트들을 위해 요구되는 컴플라이언스를 갖는 스틱을 이용하는 것과, (b) 더 낮은 음역의 노트들을 커버하기 위하여 적절한 컴플라이언스 및 두께를 갖는 재료로 만들어진 노트 커버(1c)들을 이용하는 것에 의해 충족된다. 본질적으로, 이 접근방법은 연주 스틱의 헤드로부터 몇몇의 유연한 재료를 제거하여 이를 노트 위에 위치시킨다. 노트 커버(1c)들은 노트 피치(pitch)에 영향을 미칠만큼 무겁지 않아야 한다. 니 커버들은 스틱으로 타격될 때 충분한 접촉 시간을 보장하도록 충분히 얇아야 한다. G-소프라노 스틸팬에서는, 예를 들어, 노트 커버(1c)들은 가장 바깥쪽 링인 링 0(1i) 및 중간 링인 링 1(1j) 위의 노트들에만 적용된다. 이것들은 이제 가장 안쪽 링인 링 2(1k) 상에서 최적의 사용을 위해 설계된 스틱 또는 채를 갖고 만족스럽게 연주될 수 있다. 심지어 특정 G-팬의 구현이 보조 사발형상부(1g)를 통합하는 복합적인 설계를 이용하지 않는다 하더라도 이 접근방법이 사용될 수 있다.
노트 커버(1c)들은 펠트, 고무, 실리콘 또는 다른 비슷한 합성 재료와 같은 유연한 재료로 만들어진다. 그러나, 실험들에 따르면, 노트 커버(1c)들은 이 커버들을 제조하는 유연한 재료가 고무재료나 대부분의 스틱에 사용되는 다른 유사한 합성재료가 아닌 펠트의 경도를 가질 때 가장 효과적이다. 적용되는 펠트의 두께는 단지 1 mm/0.025 in 이다.
게다가, 노트 커버(1c)들은 이것이 노트의 변형 및 진동에 영향을 미칠 수 있으므로 노트에 접합되지 않아야 한다. 대신, 노트 커버(1c)들은 노트에 꼭 맞추어져서 상기 노트의 경계를 형성하는 지지망(1b)의 부분들에서만 제 위치에 보지된다. 가장 좋은 결과는 재료가 커버링과 노트 사이에 공간이 없도록 노트에 맞게 형성되는 경우 얻어진다.
연주면(1)의 바람직한 실시예는 양면 테이프를 사용하여 노트 경계에서 연주면에 접합되는 두께가 0.5 mm/0.013 in 에서 1 mm/0.025 in 사이인 펠트를 사용한다.
도 1을 다시 참조한다. 전통적인 스틸팬의 스커트부는 통(barrel)들로부터 전통적인 악기를 제조한 결과이다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예는 실제로는 연주면의 뒷부분을 부분적으로 덮는 후방 부착물(14)의 사용을 통해 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 스틸팬을 위한 전통적인 튜브 설계에 대해 개선책을 제공한다.
이 목적을 위하여 돔 또는 사발형상부 구조들을 사용함으로써 요구되는 강도 및 강성을 제공한다. 돔 부착물은 고체 구조물이나 단단한 망형상체 또는 이 두개의 조합이 될 수 있다. 악기의 음악적 정확도 및 연주 특성들이 연주면에 나타나는 음향적 임피던스 로딩의 변화에 의해 손상되지 않는 것을 보장하기 위해 신중한 음향적 설계가 요구된다. 예를 들어, G-미드, G-세컨드, G-소프라노 스틸팬들의 고체 후방 부착물(14) 위에 신중하게 설계된 개구 또는 포트를 포함시키는 것은 선택된 방향으로 소리의 전파를 강화시키면서 음향적 임피던스 로딩을 최소화하는 역할을 할 것이다.
본 발명의 G-팬 스틸팬의 설계는, 악기의 소리 전파를 강화하는 다른 후방 부착물(14)의 설계를 용이하게 한다. 연구에 따르면, 전통적인 스틸팬 악기들의 방사 패턴들은 관객들이 전형적으로 위치할 곳으로 최대의 소리를 전파하는 것에 유리하지 않다는 것을 보여준다. 특히, 중간 및 위쪽 범위들을 커버하는 악기들에서, 방사 패턴들은 드럼의 주축을 따라서, 즉 연주면의 위쪽 및 뒤쪽을 향하여 집중되는 경향이 있다. 이것은 최대 소리 에너지가 연주자쪽으로 되돌아 오거나 또는 형적인 연주에서 악기 자세에 기인하여 플로어로 방출된다. 후자의 경우에, 소리는 플로어가 만들어진 재료에 따라 반사되거나 흡수된다.
후방 부착물(14)의 신중한 음향적 설계에 의해 악기의 음향적 방향성에서 상당한 개선이 있을 것이다. 주요 설계 제약은 연주면(1) 상의 음향적 임피던스 로딩은 로딩되지 않은 연주면(1)을 위해 얻어진 것과는 현저히 다르지 않아야 한다는 것이다. 게다가 후방 부착물(14)은 악기의 재조율을 용이하게 하기 위하여 연주면(1)으로의 용이한 접근을 제공해야 한다. 실제로, 음향적 임피던스 로딩의 변화는 후방 부착물이 제 자리에 있을 때 악기의 최종 조율에 의해 어느 정도 보상될 수 있다.
따라서 G-팬 설계의 철학은 사실상 세가지 종류의 후방 부착물(14)을 허용한다.
타입 1의 부착물들은 20 Hz 에서 20 kHz 까지의 전체 가청 범위에 걸쳐서 물리적 구조의 최대 가능한 감쇠를 특징으로 하는 강성의 후방 부착물(14) 설계를 사용하여 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하기 위해서만 설계된다.
원래 드럼의 몸체가 절단된 후 남아있는 전통적인 원통형 튜브 설계가, 만약 후방 부착물(14) 구조의 공명을 최소화하거나 제거하기 위해 적절히 강화된다면, 타입 1의 후방 부착물(14)의 예이다.
상기 원통형 튜브 설계를 위하여, 원하지 않는 진동들의 억제를 위해 요구되는 강성은 다양한 물리적 수단들에 의해 얻어질 수 있다. 이것들은 나무, 유리섬유, 복합재, 합성물 또는 알맞은 두께의 금속 등의 진동에 저항하는 재료, 이런 구조와 관련된 자연적 진동 모드들을 감소시키거나 제거하기 위해 적절히 강화된 재료 및 처리의 사용을 포함한다. 특히, 튜브의 개방된 끝은 상기 개방된 끝에서 파복(antinodes)을 갖는 자연적 진동 모드들을 감소시키거나 제거하기 위해 강화되어야 한다. 강화하는 것은 튜브 끝에 다양한 디자인의 강화용 버팀대(brace)를 부착함으로써 달성될 수 있다. 모든 경우에서, 상기 버팀대는 연주면의 뒤쪽으로의 접근을 제한하지 않아야 하고 필요에 따라 유지관리 및 재조율이 용이해야 한다.
도 3은 1.5 mm 연강으로 제조되는 원통형 튜브 설계를 사용하는 타입 1의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예를 나타낸다. 튜브가 제조되는 강판은 차임(13)에 부착하기 위해 적절한 직경으로 압연되어 원하는 길이로 절단된다. 타입 1의 후방 부착물은 음향적 이유보다는 연주면(1)의 보호를 위해서 설계된 것이므로, 그 길이들은 먼저 연주면(1)의 사발형상부 깊이에 대응하도록 선택되지만 이와 달리 전통적인 길이를 따를 수 있다. G-소프라노 스틸팬의 경우 길이는 전형적으로 20.3cm/8 in 이지만 25.4 cm/10in 를 넘지 않는다. G-세컨드 스틸팬의 경우 길이는 25.4 cm/10 in 이지만 35.6 cm/14 in 를 넘지 않는다. G-3미드의 경우 그 길이는 전형적으로 35.6cm/14 in 이지만 45.8cm/18in 를 넘지 않는다. G-6베이스의 경우 길이는 전형적으로 86.36 cm/34 in이어야 한다.
차임(13)에 부착되어야 하는 튜브 끝의 플랜지(14c)는 차임(13)으로의 부착을 용이하게 하는데 사용된다. 튜브 조립체는 튜브와 플랜지를 포함하는데, 압연 공정에 의해 생성된 내부 응력을 경감시키기 위해 열처리 된다. 피아노 또는 기타의 줄 장력의 감소와 함께 일어나는 음역의 감소와 유사하게, 내부 응력의 감소는 또한 상기 응력에 의해 정해진 음계의 진동수를 감소시키는 경향도 있다. 재료는 후방 부착물(14)의 진동 흡수 특성들을 더욱 강화하기 위하여 굵은 입자(grain) 크기를 갖는다.
플랜지를 차임(13)에 부착하는 것은 너트들 및 볼트들을 갖고 수행된다. 접촉 소음을 제거하기 위하여 너트와 볼트들이 플랜지 주변부를 따라 매 5 cm/2 in 마다 적용된다; 추가로 플랜지와 차임(13) 사이에 코르크, 고무, 펠트 또는 기타 진동 감쇠 재료로 제조된 개스킷이 사용된다.
진동에 대한 저항력은 사용된 강철의 표면에 주름을 잡음으로써 더욱 강화된다. 상기 주름링들은 시트 금속의 변형에 대한 저항성을 제공하는 버팀대의 역할을 수행한다는 것이 진동 분석 및 제어 분야의 전문가들에 의해 알려져 있다. 이와 같이 형성된 주름을 형성하는 봉우리들은 2.54 cm/1.00 in 의 최대 너비를 갖고 높이가 2.54cm/1.00 in 이며 이격거리가 7.62 cm/3 in미만이어야 한다. 타입 1 후방 부착물의 안쪽 표면은 다이나맷 익스트림과 같은 상업적으로 이용가능한 진동 흡수 매트 또는 코팅으로 코팅되어야 한다.
연주면 맞은편의 튜브의 끝은 개방된 채로 남겨지고 주변부에 끼워맞춰지는 링(14d)으로 강화된다. 상기 링(14d)은 1.25 cm/0.50 in 의 속이 빈 원형 단면의 연강으로 제조된다. 링을 위해 사용되는 강철의 최소 두께는 미국표준협회(ANSI) 일람표 40 이다.
타입 2의 후방 부착물(14)들은 이들이 부착되는 악기의 음역에 걸쳐 소리 에너지의 효과적인 방사체로 작용하도록 후방 부착물(14)의 적절한 설계를 통해 G-팬의 소리 방사 특성을 강화하는 동시에 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하도록 설계된다. 이 분류는 두개의 하위 분류로 나뉜다.
타입 2a의 후방 부착물(14)들은 관련된 악기 위에 존재하는 몇 개의 또는 모든 노트들에 조율된 다양한 디자인의 공명기들을 사용한다. 따라서 타입 2a의 후방 부착물(14)들의 이상적인 진동수 응답은 관련된 악기 위에 존재하는 다양한 노트 진동수들에서만 공명 피크들을 구성한다. 타입 2a의 후방 부착물(14)들에서 사용되는 상기 공명기들은 악기의 음색을 현저히 변경시킬 것이고 소리 세기의 레벨들을 증가시킬 것이다.
타입 2b의 후방 부착물(14)들은 가청 스펙트럼에 걸쳐 상기 후방 부착물(14)로부터 균일한 소리 수준 강도 방사를 보장하는 후방 부착물(14) 구조를 채용한다. 타입 2a의 후방 부착물(14)의 이상적인 진동수 응답은 임의의 상당한 공명 특성들을 피할 것이지만 사실상 밴드패스(band pass)일 것인데, 악기의 음역에 걸쳐 편평한 응답을 가지며 아래쪽과 위쪽 진동수 제한의 아래와 위로 롤오프(roll off)된다. 상기 타입 2b의 후방 부착물(14)들은 타입 1의 후방 부착물(14)들과 같이 극도의 감쇠를 채용하지 않지만, 설계된 공명 진동수들에서 진동 수준들이 피크가 되는 타입 2a의 후방 부착물(14)과 비교하여 자극의 모든 진동수들에서 상대적으로 낮은 진동 수준들을 여전히 나타낸다. 효과적인 소리 방사는 후방 부착물의 큰 표면적의 결과일 것이다.
타입 2a의 후방 부착물(14)을 갖는 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예는 도 8에 도시한 것과 같은 튜브(17)들의 다발을 사용한다. 도 8a는 튜브(17)들의 다발을 노출시키기 위해 부착물의 바깥 껍질부(18)를 절개한 측면도를 나타낸다. 바깥 껍질부는 상술한 전통적인 단일 튜브형 타입 1의 후방 부착물(14)과 정확히 같다. 튜브 다발은 전형적으로 5.08cm /2 in 에서 10.16 cm/8 in인 작은 직경의 개방된 끝을 가진 튜브(17)들의 그룹으로 이루어진다. 각 튜브(17)의 길이는 튜브의 공명이 기본 노트 진동수에 대응하는 것을 보장하도록 설정된다.
도 4b는 튜브(17)들의 다발을 포함하는 후방 부착물(14)을 갖는 G-소프라노 스틸팬의 후면도를 보여준다. 이 도면은 튜브들이 볼트로 죄어진 프레임(19)을 포함하여 도시된다. 프레임(19)은 방사상의 버팀대(19b)들에 의해 함께 보지된 동심의 원형 버팀대(19a)들로 이루어진다. 원형의 버팀대(19a)들 및 방사상의 버팀대들(19b)은 둘 다 속이 빈 정사각형 또는 1.25 cm/0.5 in 의 단면직경을 갖는 속이 빈 원형 단면의 알루미늄 또는 강철로 만들어진다. 이 프레임은 그 자체가 바깥 껍질부(18)에 볼트로 죄어진다.
개방형 튜브용의 튜브 지오메트리 및 공명 진동수에 관한 식은 다음과 같이 알려져 있다.
여기서, f n은 n번째 공명 진동수이고, n은 양의 정수이고, d는 튜브 직경이고, L은 튜브 길이 그리고 ν는 공기중의 음속이다. 인자 0.3d는 튜브 끝에서의 소리의 분산을 보상하는데 사용되는 단부 보정인자이다. 인자 L+0.3d는 따라서 노트 진동수의 ½파장에 대응한다.
상기 식은 적용된 진동수의 ¼파장보다 작은 튜브 직경에 적용된다. G-소프라노 팬의 경우, 이것은 33.02 cm/13 in 에서 4.06 cm/1.6 in 까지 변한다. G-소프라노 스틸팬에 적용된 것과 같은 타입 2a의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 링0(1i)에 대해 5.08 cm/3.00 in 직경의 튜브들을 사용하고, 링1(1j)에 대해 2.54 cm/ 1.00 in 튜브들을 그리고 링2(1k)에 대해 1.27 cm/0.5 in 튜브들을 사용한다. 이 선택은 G-소프라노 팬에 대하여 71.48 cm / 28.14 in 에서 8.93 cm/3.52 in 까지 변하는 길이를 갖는 튜브를 가져온다.
다발 내 각 튜브는 한개의 노트 밑에 위치된다. 튜브의 직경은 대응하는 노트의 표면적의 ¼을 커버하도록 선택되고 배치는 임의의 교점 라인을 피하면서 노트의 일 사분면에 걸쳐 있다. 이는 제2 및 제3 배음의 취소 가능성을 최소화하여 튜브 입구에서의 소리의 세기 수준들을 최대화하기 위한 것이다.
튜브 다발 설계의 한가지 주된 이점은 각 개별 노트가 이제 유일한 공명기와 관련되는 반면 전통적인 스틸팬의 스커트부와 타입 3의 후방 부착물(14)은 물론 타입 1의 후방 부착물(14)은 모든 노트들을 위해 한개의 공명기만을 제공한다.
그리고, 튜브들이 양쪽에서 개방되어 있기 때문에 그 공명 모드들은 기본 공명 진동수의 모든 배수에서 발생하고 전통적인 스틸팬들에서와 같이 공명 널(null)들은 없다. 이 이점들은 더 최적화된 음향적 방사기의 설계를 용이하게 한다.
그러나, 최대의 음향적 효과를 위하여, 요구되는 튜브 길이는 상당히 길어질 수 있다. 실제로, G-6베이스의 경우, 가장 긴 튜브는 길이가 349 cm/135 in이다. 이 문제는 예를 들어 튜바(tuba)에서 행해진 바와 같이 튜브를 접음으로써 쉽게 처리될 수 있다.
도 5는 팬의 테두리에 가장 가까운 노트들의 기본 진동수에서 공명하는 후방 부착물(14)의 구조의 조율된 공명 단면(20)들을 이용하는 타입 2b의 후방 부착물(14)를 갖는 G-팬의 바람직한 실시예를 보여준다. 타입 2b의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예에 있어서, 공명 단면(20)들은 연주면(1) 위에 형성된 것과 비슷한 실제 조율된 노트들이다. 이와 다른 구현예에서는 예를 들어, 리드(reed)를 사용하는데, 후방 부착물(14)의 몸체를 자르고 리드 길이를 조절함으로써 요구되는 진동수로 조율된다.
타입 2b의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 타입 1 및 타입 3의 후방 부착물(14)들에 대하여 악기 위의 개별 노트들을 위해 소리 방사가 조율되는 것을 용이하게 하는 장점을 갖는다. 실제로, 조율된 부분들(20)은 모든 노트들의 소리 수준들에서 균일도를 가져올 수 있는 필드(field) 조절을 허용하는 소리 필드로의 각각의 기여를 줄이기 위해 감쇠되거나 소리를 죽일 수 있다. 감쇠는 예를 들어 질량 로딩에 의해 달성될 수 있다. 그리고, 타입 2b의 후방 부착물(14)은 타입 2a의 후방 부착물(14)에 보다 휴대성은 물론 제조가 더 용이하고 더 저렴하다는 장점을 갖는다.
타입 3의 후방 부착물(14)들은 후방 부착물(14) 및 연주면(1)에 의해 둘러싸인 공기의 음향적 공명을 통해 G-팬의 소리 방사 특성을 강화하는 동시에 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하도록 설계되었다. 순수한 타입 3의 후방 부착물(14)은 타입 1의 설계의 경우와 같이 매우 단단한 후방 부착물 구조를 이용하지만, 요구되는 방사 특성들을 달성하기 위해 후방 부착물(14)과 연주면(1)에 의해 생성된 외피 내의 공기 움직임의 동역학을 사용하는 타입 2의 후방 부착물(14)의 경우와 같이 고체 공명기들의 사용을 포함하지 않는다.
음향적 고려의 요소로 설계된 후방 부착물(14)의 몸체에 소리 공명기를 포함하는 후방 부착물(14)에 타입 2 및 타입 3의 구성 모두의 특성을 결합하는 것이 가능하다.
도 6은 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-소프라노의 바람직한 실시예를 보여준다. 상기 후방 부착물(21)은 사발형상부의 베이스에서 포트 개구(22)를 구비한 반전된 돔 또는 사발형상부 구조로 이루어진다. 상기 포트 개구(22)는 팬 위의 가장 높은 음역에 대응하는 G 소프라노의 가장 안쪽 링인 링2(1k)로부터 직접적인 방사를 허용하기 위해 충분히 크게 제조된다. 도 10a는 연주자에 의해 보여지는 것과 같은 평면도를 나타낸다. 도 10b는 측면 사시절개도이다. 도 10c는 저면도를 나타낸다. 포트 개구(22)는 연주면(1)위의 링 2(1k)의 열두개의 노트(1a)들을 거의 커버하지 않는 중앙부에 명확히 도시되어 있다.
포트 크기는 물론 연주면(1)과 타입 3의 후방 부착물(21)에 의해서 생긴 공동(cavity)의 체적은 악기 위의 가장 낮은 노트 진동수를 강화하기 위해 설계된다. 이 설계는 G-미드 및 G-6베이스에 가장 적합한데, 이는 휴대성에 약간의 개선을 가져오지만, G-3미드 및 G-소프라노 스틸팬에 쉽게 적용 가능하다.
타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬은 다음과 같은 공명 진동수를 갖는 것으로 알려진 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기로 모델링될 수 있다.
여기서, c는 음속으로서 통상 340m/s이고, rp =d/2는 포트 반경이고, d는 포트 직경이고, 그리고 V는 G-팬 및 포트를 갖는 후방 부착물에 의해 둘러싸인 체적이다. 인자 1.7rp 는 길이가 L이고 반경이 rp 인 튜브를 통한 공기로의 개방구를 제외하고는 폐쇄된 부피 V를 갖는 고전적인 공명기의 유효길이 L이다.
대응하는 진동수 응답은 다음의 Q-인자를 갖는 밴드패스(bandpass)이다.
여기서, B는 공명기의 3 dB 밴드폭이다.
위 식들을 적용하기 위하여, 부피 V가 계산되어야 한다. 이 양의 산정은 연주면(1)이 기초 반경 r 및 높이 hps 를 갖는 구형의 뚜껑이라는 가정에 의해 얻어질 수 있다. 또한 타입 3의 후방 부착물(21)은 베이스의 반지름이 rp 이고 높이가 hp 인 작은 구형 뚜껑을 제거한 후 남아있는 연주면인 구형 뚜껑으로서 동일한 베이스를 공유하는 높이 hra 의 구형 뚜껑의 부분이라고 가정한다. 상기 구형 뚜껑을 제거하면 반경 rp 를 갖는 포트(22)가 만들어진다. 정의된 변수들을 더 잘 설명하기 위해,이제 도11을 참조하는데, 도11은 도10에 나타낸 타입 3의 부착물(21)을 구비한 G-팬의 측면도를 나타내는데 이 가정을 적용하며 또한 V를 위한 식을 수립하기 위해 사용된 기호들을 나타낸다.
부피 V는 타입 3의 후방 부착물(21)이 형성되는 구형 뚜껑의 전체 체적에서 연주면에 의해 둘러싸인 체적과 포트를 생성하기 위해 타입 3의 후방 부착물(21)로 부터 제거된 구형 뚜껑의 조합된 부피를 공제함으로써 얻어진다. 이것은 다음 식에 의해 주어진다.
전술한 것은 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)에 관련된 방정식이다. 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)의 설계에 대한 바람직한 접근은 먼저 Q-상수, Q, 및 공명 진동수, fr 에 대한 알맞은 값을 선택하는 것일 것이다. 요구되는 포트 반경 및 악기 부피는 다음으로부터 계산될 수 있다.
그리고
Q, fr 은 다음 식으로 선택된다.
여기서, rpmax 는 최대 허용가능한 포트 반경이다; 이것은 전형적으로 실제 해결책들은 물론 헬름홀츠 양태(Helmholtz-like behavior)를 보장하기 위해 연주면을 형성하는 구형 뚜껑의 베이스부의 반경의 25% 이하가 되어야 한다.
부등식은 Q 및 fr 을 선택하는데 고려되어야 하는 교환조건을 나타낸다. 헬름홀츠 공명기는 본질적으로 단일 진동수 공명기이기 때문에, 한가지 전략은 fr 세트를 팬의 가장 낮은 노트 진동수 바로 위에 정렬시키고 낮은 진동수들에서 현저한 소리 감소 없이 대역폭이 가급적 넓도록 Q를 정렬시키는 것이다. 8.65의 Q-상수는 공명 진동수에서 소리 크기의 결과적인 감소와 함께 1 반음 대역폭을 가져오는 반면 2.87의 Q-상수는 ±3 반음들의 대역폭을 제공한다.
지금까지 언급된 개시는 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)과 관련된 방정식을 설명한다. 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)의 설계에 대한 바람직한 접근은 먼저 Q-상수, Q, 및 공명 진동수 fr 에 대한 알맞은 값을 선택하는 것일 것이다. 요구되는 포트 반경 및 악기 부피는 다음 식으로부터 계산될 수 있다.
그리고
Q, fr 은 다음 식으로 선택된다.
rpmax 는 최대 허용가능한 포트 반경이다; 이것은 전형적으로 실제적인 해결책들은 믈론 헬름홀츠 태양을 보장하기 위해 연주면(1)을 형성하는 구형 뚜껑의 베이스부의 반경 r의 30% 이하이어야 한다.
부등식은 Q 및 fr 을 선택하는데 고려되어야 하는 교환조건을 나타낸다. ㅎ헤헬름홀츠 공명기는 본질적으로 단일 진동수 공명기이기 때문에, 한가지 전략은 fr 세트를 팬의 가장 낮은 노트 진동수 바로 위에 정렬시키고 낮은 진동수들에서 현저한 소리 감소 없이 대역폭이 가급적 넓도록 Q를 정렬시키는 것이다. 공명 진동수에서 소리 크기의 결과적인 감소와 함께 8.65의 Q-상수는 1 반음 대역폭을 가져오는 반면 2.87의 Q-상수는 ±3 반음들의 대역폭을 제공한다는 것에 주목하여야 한다.
타입 3의 후방 부착물(21)은 휴대성을 증가시켜서 타입 1 및 타입2a의 부착물은 물론 전통적인 스틸팬들에서도 사용된 스커트부를 개량하는 것을 용이하게 보여준다. 예를 들어, 후방 부착물이 G-3미드 스틸팬의 가장 낮은 노트의 진동수에서 공명하기 위해 설계되었다고 가정한다. 직경 67.3 cm/26.5 in 의 스틸팬의 경우, 이것은 110 Hz 의 기본 진동수를 갖는 A2에 대응하고 138.9cm/54.7 in 의 튜브 길이를 요구한다.
그러나, 이는 단지 34.3 cm/13.5 in 의 구형 뚜껑 높이 hra 를 가지고 설명된 종류의 구형 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)을 요구한다. 이 설계를 위하여, 연주면 깊이 hps = 20.3 cm/, 포트 반경은 rp = 9.3 cm/3.7 in 그리고 포트 높이 hp = 1.3cm/0.5 in 로 18.2의 Q 상수를 가져온다. 연주면과 전술된 후방 부착물 사이의 길이 10.6 cm/ 4.2 in 및 직경 67.3 cm/26.5 in 의 원통형 튜브를 배치함으로써 같은 공명 진동수를 유지하면서 포트 반경은 18.9 cm/7.4 in 로 증가 될 수 있고 Q-상수는 8.5로 감소될 수 있다. 수정된 후방 부착물은 둘러싸인 부피를 두배로 하고 44.9cm/17.7 in 의 전체 길이를 가져온다.
그 반면, 타입 2a의 튜브 다발 설계 및 타입 2b의 후방 부착물(14)은 각 노트가 자체 공명기를 가지므로 악기 상의 각 노트로부터의 방사를 조율하는데 더 많은 융통성을 제공한다. 그리고, 전통적인 스틸팬들에 사용된 스커트부와 다르게, 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬의 바람직한 실시예는 단일 공명만을 나타내고 이 결과 그 진동수 응답에서 공명 널들을 나타내지 않고 따라서 음향적 공명기로서 더 적합하다.
타입 3의 후방 부착물(21)은 휴대성을 증가시켜서 타입 1 및 타입2a의 부착물은 물론 전통적인 스틸팬들에서 사용된 스커트부를 개선하는 것을 용이하게 보여준다. 예를 들어, 110 Hz 의 기본진동수에 대응하는 A2의 가장 낮은 노트를 구비한 G-3미드는 길이가 151 cm/60 in 까지의 튜브 길이를 요구한다. 그러나, 이는 단지 38.1 cm/15 in 의 구형 뚜껑 높이를 가지고 설명된 종류의 구형 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)을 요구한다. 그 반면, 타입 2a의 튜브 다발 설계 및 타입 2b의 후방 부착물(14)은 각 노트가 자체 공명기를 가지므로 악기 상의 각 노트로부터의 방사를 조율하는데 더 많은 융통성을 제공한다. 그리고, 전통적인 스틸팬들에 사용된 스커트부와 다르게, 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬의 바람직한 실시예는 단일 공명만을 나타내고 이 결과 그 진동수 응답에서 공명 널들을 나타내지 않고 따라서 음향적 공명기로서 더 적합하다.
아래는 G-팬 악기의 오케스트라를 형성하기 위해 사용될 수 있는 악기의 범위의 바람직한 실시예를 기술한다. 이러한 오케스트라는 상술된 4개의 악기, 예컨대 G-소프라노, G-세컨드, G-3미드, 및 G-6베이스를 독점적으로 구비할 수 있다. 또한 이 악기들은 음역 G1에서 B6까지 걸쳐있다. 이는 전통적인 어쿠스틱 스틸팬들이 음역 A1에서 F6까지 걸쳐있으므로 여덟개의 반음들만큼 종래기술을 개선한 것이다. 게다가, G-팬은 오직 네개의 다른 악기들, 즉 G-6베이스(Bass), G-3미드(Mids), G-세컨드(Second) 그리고 G-소프라노(Soprano)를 이용하여 이 범위를 커버하는데, 전통적인 스틸팬들은 11개 이상의 다른 악기들을 이용한다.
표 1은 G-팬 앙상블 범위와 전통적인 스틸팬들의 전형적인 음역을 비교한 것이다. 이 새로운 G-팬 설계는 스틸팬 셋트들의 갯수를 4개로 줄임으로써 더 작은 음역을 커버하는 다수의 악기들을 갖는 것 때문에 생기는 소음을 제거하는 것이 명백하다. G-팬 앙상블은 따라서 예를 들어 표 1에 나타낸 현악기들의 경우와 같은 더 전통적인 악기들과 더욱 일치한다. 현악 오케스트라는 단 네개의 악기를 가지고 넓은 음역을 효과적으로 커버할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
본 발명의 G-6베이스는 6개의 드럼 위에서 음역 G1에서 C4까지, 총 30개의 노트들 또는 2 ½ 옥타브를 커버한다. 따라서 G-6베이스는 전통적인 아홉개-베이스와 여섯개-베이스 스틸팬들의 조합된 범위를 능가한다.
G-3미드는 3개의 드럼 위에서 음역 A2에서 Ab 5까지, 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버한다. 따라서 G-3미드는 바리톤에서 알토 범위까지 커버하고 상당한 양의 4채널 방식 스틸팬과 테너 베이스 스틸팬 뿐만 아니라 3-첼로, 4-첼로 그리고 더블기타 스틸팬들의 조합된 범위도 능가한다.
비록 본 발명의 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 노트들 사이의 적절한 간격설정을 통해 최대의 명확함과 음악적 활동을 보장하기 위해 세개의 옥타브들의 노트들을 통합시켰으나, G-3미드 스틸팬은 연주면에 45개 만큼의 많은 노트들을 수용할 수 있고 따라서 4채널 방식의 스틸팬의 전형적인 음역을 능가한다.
G-세컨드는 2개의 드럼 위에서 음역 D3에서 C# 6까지, 총 36개의 노트들을 커버한다. 이것은 알토와 테너 범위를 목표로 하며 전통적인 더블 세컨드와 더블 테너 스틸팬들의 조합된 범위를 능가한다. 본 발명의 G-세컨드 스틸팬의 역할은, 대부분의 연주에서 선두 악기가 될 G-소프라노 스틸팬에 지원을 제공하는 것이다.
G-소프라노는 한개의 드럼 위에서 음역 C4에서 B6까지, 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버한다. 이것은 소프라노 범위를 목표로 하며 로우(Low) 테너 스틸팬과 하이(High) 테너 스틸팬의 조합된 음역을 능가한다.
표 1에 G-팬 앙상블을 위해 나타낸 노트 범위들은 설계가 상하 2개의 반음만큼 최저 노트들의 변동을 허용하므로, 명목상의 값이다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명의 G-팬 앙상블은 두개의 주어진 노트 배치 설계만을 이용한다. 이 두개의 배치 설계는, 가능한 한 노트들의 논리적이고 일관된 분배를 통해 더 많은 일반 온음계 중 어떤 것이라도 연주하기 쉬운 손동작이 가능하게 하면서, 인접한 노트들이 같은 협화 음정만큼 다른 것을 보장하고자 한다.
본 발명의 첫번째 주어진 바람직한 배치 설계는 노트들이 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들 위에 분배될 때, 앙상블의 상기 모든 스틸팬들 상의 사도와 오도 원(circle)의 상대적인 노트 배치를 유지한다. 사도와 오도 배치내 노트들의 옥타브의 순서는 오도에서 C로부터 C,G,D,A,E,B,F#,C#,Ab,Eb,Bb,F 로 증가한다.
두번째 주어진 바람직한 배치 설계는 앞서 말한 첫번째 설계를 보완하는 것으로서, 그 안에 노트들이 두개 또는 네개의 드럼들에 분산되어 있고 노트들의 임의의 주어진 인접 옥타브 내에서 서로 보완하는 두개의 전체 톤 온음계에 의거하는 스틸팬에 적용된다. C로 부터 시작하여, 첫번째 전체 톤 온음계는 C,D,E,F#,Ab,Bb 인 반면 두번째는 C#,Eb,F,G,A,B 이다.
본 발명의 G-소프라노 스틸팬을 위한 주어진 바람직한 노트 배치가 도 8에 도시되어 있고, 본 발명의 G-세컨드 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치는 도 9에 도시되어 있다. 본 발명의 G-3미드 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치가 도 10에 도시되어 있는데, 뒤이어 본 발명의 G-6베이스 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치가 도 11에 도시된다.
본 발명의 G-소프라노 배치는 종래기술의 연장으로서, 테너 강철팬에 적용되는 것이며, 도 1에 도시된 바와 같이 각기 바깥쪽 링, 링0(1i), 중간링, 링1(1j), 그리고 가장 깊이 있는 링, 링2(1k)로 이루어진 12 노트들의 세개의 동심 링들(rings) 안에 사도 및 오도의 완전한 원을 반복함으로써 얻어진다. 전통적인 테너 팬과 마찬가지로, C노트는 연주자에 가장 가까운 드럼의 부분에 대응하여 원의 바닥에 위치되어 배치가 정해진다. 이 정해진 배치는 심지어 G-소프라노 범위가 더 낮은 음조에서 시작될 경우에도 유지된다. 테스트에 따르면, 67.31cm/26.50inch의 드럼에 구현되는 G-소프라노는 A3 부터 시작하는 3-옥타브 범위를 수용할 수 있다.
비록 도 1의 G-소프라노 스틸팬이 반시계 방향으로 오도에서 펼쳐지는 노트들을 나타내지만, 이 팬은 물론 이 배치의 가역의 연주에 의해서도 구현될 수 있다.
G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예는 반시계 방향으로 오도가 펼쳐지는 상태로 사도와 오도 배치를 구현한다. G-소프라노의 각 드럼 상의 노트들의 배치는 따라서 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도 또는 오도의 음계에 의하여 분리되도록 하는 것이다. 따라서 음악적 불협화음은 이 음계들이 협화음으로 인식됨에 따라 줄어든다.
이제 도9를 참조한다. 사용된 G-세컨드 스틸팬의 노트 배치는 종래 기술에서 알려져 있고, C-장조 온음계를 전체 톤으로, 즉 두개의 반음들의 음계들로 분류하는 것에 의거한다. 사도 및 오도의 원 상에서 루트 노트(root note)를먼저 선택하고 오도 방향으로 원을 일주하면서 원 상의 그 밖의 모든 노트를 선택함으로써 트들이 선택된다. 이는 G-세컨드 스틸팬의 오른쪽 드럼(2) 위에 여섯개의 가장 낮은 노트들을 준다. 온음계 ykd의 나머지 여섯개의 노트들은 나머지 드럼(3)에 할당된다. 각각의 드럼 상에서, 가장 낮은 노트들의 옥타브들이 생성되고 두 배의 옥타브가 달성될 때 까지 이 과정이 반복된다. 공간 제한 때문에, 두개의 가장 낮은 노트들 각각의 첫번째 옥타브가 상기 노트들과 나란히 노트들의 바깥쪽 원 위에 배치된다. 이는 도 9의 바람직한 실시예에서 D, Eb, E 그리고 F 노트들에 대해 도시되어 있다. 모든 다른 노트들을 위해 옥타브와 두 배의 옥타브들은 바람직한 방식으로, 즉 드럼의 안쪽 부분에 두개의 분리된 노트들의 동심원 상에 배치된다.
본 발명의 앙상블의 거의 모든 G-세컨드(second) 스틸팬의 경우, 바람직한 G-팬 노트 배치는 사도와 오도 원을 상기 싸이클 상의 연속 노트 그룹으로 균일하게 분할함으로써 비롯된다. G-세컨드의 경우에 이러한 분할로의 임의의 시도에 의해 하나의 반음인 G-세컨드의 각 드럼 위에 두개의 노트가 생기게 하거나 또는 단(minor) 이도(second) 떨어져 최악의 불협화음이 될 가능성이 높아진다.
전체 톤에 기초한 노트들의 할당이 이 문제 해결에 도움을 준다. 추가하여, 노트의 할당은 불협화음으로 여겨지는 음계들 중 가장 유망한 것으로 여겨지는 것에 대응하여, 인접한 노트들이 각 드럼 상의 한쌍의 노트들의 경우를 제외하고는 장 삼도 도는 단 삼도 떨어지도록, 즉 증음된(augmented) 사도 떨어지도록 하는 것이다. 왼쪽 드럼의 이 2개의 노트 B3 와 Eb 4 및 오른쪽 드럼의 Bb 3 와 E3 사이의 커플링은 후술하는 방법을 적용함으로써 줄일 수 있다.
G-세컨드를 구성하는 본 발명의 앙상블의 두개의 드럼 보완책은 대부분의 연주에서 선두 줄의 악기가 될 G-소프라노를 지원하도록 설계된다. 이런 점에서, 구성 드럼들의 갯수가 적을 수록 빠른 악절을 더 용이하게 연주할 수 있으므로, 세개의 드럼 G-3미드에 대하여 장점을 갖는다.
이제 도 10을 참조하는데, 이 도 10은 본 발명의 G-3미드 스틸팬을 위한 바람직한 배치 구성을 보여준다. G-3미드는 세개의 드럼들 위에 사도와 오도의 싸이클을 분배하므로 종래기술로부터 벗어나 있는데, 이는 지금까지는 전혀 적용된 적 없는 접근방법이다.
사도 및 오도의 원의 네개의 연속 노트들의 세개의 옥타브들을 G-3미드 세트의 세개의 드럼 각각에 할당함으로써 G-3미드 배치가 얻어진다. 이는 G-3미드의 각 드럼 상에 12개의 노트들을 배치한다. 첫번째 드럼(4)에 할당된 네개의 노트들은 루트 노트와 그리고 오도 내에서 펼쳐지는 다음 세개의 노트들을 선택함으로써 얻어진다. 오도 내에서 펼쳐지는 사도와 오도의 원 안에 있는 다음 네개의 노트들은 그래서 두번째 드럼(5)에 할당된다. 오도 내에서 펼쳐지는 사도와 오도의 원 안에 있는 마지막 네개의 노트들은 그래서 세번째 드럼(6)에 할당된다. 한 옥타브 내에 12개의 노트들이 있기 때문에, 결과적으로 이 절차를 사용하여 3개의 드럼에 노트들을 할당하는 12개의 독특한 방법이 있다. 루트 노트의 선택은 가장 중요한 음역, 드럼 크기, 조율사에 의해 사용되는 노트 형판의 크기 및 G-소프라노 노트 배치 정렬의 보존 등, 다양한 인자에 의존한다.
도 10에 나타난 것과 같은 노트 배치을 구비한 G-3미드의 경우에, 예를 들어, 루트 노트가 C 삼옥타브라면, C, G, D 및 A 각각이 첫번째 드럼(4)에 할당될 것이다. 오도에서 펼쳐지는 싸이클 상의 다음 네개의 노트들, 즉 E, B, F# 및 C#의 삼옥타브들은 두번째 드럼(5)에 배치될 것이다. 마지막으로 오도에서 펼쳐지는 싸이클 상의 마지막 4개의 노트들, 즉 Ab, Eb, Bb 및 F의 세개의 옥타브들은 세번째 드럼(6)에 배치될 것이다.
G-3미드의 각 드럼위에 있는 노트들의 배치는 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도, 오도, 또는 육도의 음계에 의하여 분리된다. 따라서 이 음계들은 협화음으로 인식되므로 음악적 불협화음이 감소된다.
이제 도 11를 참조하는데, 이 도 11은 G-6베이스 스틸팬을 위한 바람직한 배치 구성을 나타낸다. G-6베이스 배치는 종래 기술의 6-베이스를 위해 얻은 것의 연장으로서 노트의 완전 삼옥타브들과 오도의 2개의 옥타브를 G-6베이스를 구성하는 여섯개의 드럼(7, 8, 9, 11, 12) 각각에 할당함으로써 얻어진다. 이것은 G-6베이스의 각 드럼 위에 5개의 노트를 배치한다. 첫번째 드럼(7)에 할당된 두개의 노트는 루트 노트와 그 오도를 선택함으로써 얻어진다.
오도에서 펼쳐지는 사도 및 오도의 싸이클의 다음 두개의 노트가 그래서 두번째 드럼(8)에 할당된다. 이 과정은 사도 및 오도의 싸이클 상의 마지막 두개의 노트들이 여섯번째 드럼(12)에 할당될 때까지 계속된다. 한 옥타브 내에 12개의 노트들이 있으므로, 따라서 이 절차를 이용하여 3개의 드럼들에 노트를 할당하는 12가지 독특한 방법들이 있다. 루트 노트의 선택은 가장 중요한 음역, 드럼 크기, 조율사에 의해 사용되는 노트 형판의 크기 및 G-소프라노 노트 배치 정렬의 보존 등 다양한 인자에 의존한다.
바람직한 실시예에서 G-6베이스는 2 ½ 옥타브들을 커버하며 이는 전통적인 6-베이스에서 얻는 것에 대하여 전체 옥타브가 증가한다. 그리고, G-6베이스는 9-베이스 및 6-베이스 스틸팬들의 조합된 범위를 능가하며 실질적으로 테너 베이스 스틸팬 범위를 커버한다. 설명된 절차를 이용하여, G-6베이스 범위 내의 가장 낮은 6 노트들은 세개의 완전한 옥타브에서 구현된다; 따라서 이들은 악기의 범위 내에 가장 높은 여섯개의 노트들을 또한 구축한다. G-6베이스 상의 나머지 노트들은 처음 여섯개의 노트의 옥타브 범위를 보완하고 두개의 옥타브에서 구현된다.
G-6베이스의 각 드럼 상의 노트들의 배치는 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도와 오도의 음계에 의해 분리되도록 하는 것이다. 음악적 불협화음은 따라서 최소한 있을 수 있는 협화음 음계들로 감소될 수 있다. 이는 불협화음 톤의 지각에 관련된 진동수의 임계 대역폭이 다른 음역들의 경우보다 베이스 범위에서 더 작은 베이스 범위를 위하여 중요하다.
본 발명의 목적은 G-팬 앙상블의 스틸팬들의 바람직한 실시예가 종래 기술에서 얻어진 것보다 11.43 cm/4.5 in 증가된 직경 67.31 cm / 26.50 in 인 연주면을 갖고 따라서 더 높은 소리 강도 수준들에서 음악 소리의 발생을 용이하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 더 큰 드럼들의 사용의 직접적인 결과로서, 스틸팬들의 G-팬 앙상블은 음역 G1에서 B6까지 분포하는 음역을 제공하고 따라서 전통적인 음향적 스틸팬들이 음역 A1에서 F6까지 분포하는 것 만큼, 여덞개의 반음만큼 종래 기술을 개선할 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스틸팬들의 G-팬 앙상블이 오직 두개의 노트 배치 형판들을 사용하여 종래기술보다 상당히 개선된 성능을 제공하는 것인데, 이 종래기술에 대한 개선은 노트 배치의 철학이 현저히 변화하여 연주 유연성의 증가를 가져와, 연주자들이 G-팬 집합내의 임의의 스틸팬에 더 용이하게 적응할 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 목적은 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들에 분포된 노트들을 구비한 모든 스틸팬들을 위해, G-팬 앙상블이 사도 및 오도 원의 상대적인 노트 배치를 보존하는 노트 배치 형판을 사용하는 것이다.
게다가 본 발명의 다른 목적은 노트들이 두개, 또는 네개의 드럼들에 분포되어야 하는 모든 악기들을 위해, G-팬 앙상블은 임의의 주어진 노트들의 인접 옥타브에서 서로 보완하는 두개의 전체 톤 음계에 기초한 노트 배치 형판을 이용하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스틸팬들의 G-팬 앙상블이 상술된 음역 G1에서 B6까지를 커버하기 위해 오직 네개의 바람직한 별개의 악기들, G-6베이스, G-3미드, G-세컨드 및 G-소프라노를 이용하는 반면, 전통적인 스틸팬들은 더 제한된 음역 A1에서 F6까지를 커버하기 위하여 열한개 이상의 별개의 악기들을 이용하고, 따라서 본 발명은 사회적 유대감과 연주를 책임지는 스틸팬 연주자의 소득 창출을 위해 더 작은 음역 및 비싼 운송 비용 및 부수적이고 제한적인 이동성을 커버하기 위해 열한개의 스틸팬 악기들을 구비하는 것으로부터 기인하는 어수선함을 제거함으로써 종래 기술을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-6베이스 스틸팬의 바람직한 실시예가 음역 G1에서 C4까지, 총 30개의 노트들 또는 2 ½ 옥타브들을 6개의 드럼들에서 커버하여 전통적인 9-베이스 및 6-베이스 스틸팬들의 조합된 음역을 초과하고, 이에 따라 종래 기술에서 얻어진 것 보다 더 휴대가능한 베이스 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서, 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주의 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 세개의 드럼들 위에 음역 A2에서 Ab 5까지 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버하는 것이다. G-3미드는 따라서 바리톤에서 알토 범위를 커버하고 4채널 방식의 스틸팬 및 테너 베이스 스틸팬 음역들의 상당량은 물론 3-첼로, 4-첼로 및 더블 기타 스틸팬들의 조합된 범위를 초과하고, 따라서 바리톤 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하며, 이는 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 휴대가능하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
또 다른 목적으로서, 비록 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 노트들 사이의 적절한 간격설정을 통해 최대의 명료함 및 음악적 활동을 보장하기 위해 삼옥타브의 노트들을 통합하지만, G-3미드는 그 연주면에 45개의 노트들을 수용할 수 있고 따라서 4채널 방식의 스틸팬의 전형적인 음역을 초과한다.
본 발명의 또다른 목적은 G-3미드 스틸팬은 그 노트 배치가 세개의 드럼에 걸쳐 사도 및 오도의 원으로 분포하므로 종래 기술과는 주된 차이를 나타낸다.
본 발명의 다른 목적은 G-세컨드 스틸팬의 바람직한 실시예가 2개의 드럼에서 음역 D3에서 C# 6까지 총 36개의 노트들을 커버하는 것이데, 이는 알토 및 테너 범위들을 목표로 하며 그리고 전통적인 더블 세컨드 및 더블 테너 스틸팬들의 조합된 범위를 초과하기 때문이며, 따라서 종래 기술에서 얻어진 것 보다 더 휴대가능한, 알토 및 테너 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예가 한개의 드럼에서 음역 C4에서 B6까지 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버하는 것으로서, 소프라노 범위를 목표로 하며 로우 테너 스틸팬 및 하이 테너 스틸팬의 조합된 음역을 초과하고, 따라서 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 휴대가능한 소프라노 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 최종 목적은, 종래기술에서는 한개의 통 또는 튜브인 후방부착물이 주어진 드럼 위에 있는 모든 노트들의 기본 진동수에 대응하지 않는 공명을 나타내는 반면에, 타입 2a의 후방 부착물들이 연주면 위의 각 노트들을 위한 튜브 공명기를 제공하는 튜브 다발 메커니즘의 적용을 통해 소리의 전파를 강화함으로써 종래 기술을 개선하는 것이다. 이것은 악기의 소리크기 및 음악적 정확도를 개선하는 새로운 접근방식이며 종래 기술에서 지금까지 알려지지 않았다.
특별한 작동 조건 및 상황에 맞추어 변할 수 있는 다른 주어진 변형예들 및 특징들이 당업자에게 명백해 질 것이기 때문에, 첨부된 도면과 연계하여 상술한 상세한 설명으로부터, 본 발명은 개시를 위해 선택된 예들에 한정되는 것으로 간주되어서는 아니되며 첨부된 청구범위의 진정한 정신 및 범위로부터 일탈하지 않는 모든 변형예와 수정예를 포함한다는 점을 이해하여야 한다.
<용어 설명>
타악: 악기의 타격에 의한 음악의 연주
연주자: 악기를 연주하는 사람
스틸팬: 이디오폰(idiophone) 등급의 명확한 음조의 타악기로서, 전통적으로 는 원통형 강철 드럼 또는 강철 컨테이너로 제조된다. 드럼이나 컨테이너의 상단은 보통 통로들, 그루브들 또는 구멍들에 의해 부분들로 나누어지는 연주면을 제조하는데 사용된다. 각 부분은 정확한 음조로 조율된 노트이다. 스틸팬이 만들어지는 드럼의 원통쪽은 보통 공명기로서 작용하기 위하여 그리고 연주면을 위한 물리적 지지부를 제공하기 위하여 유지된다.
팬연주자 : 스틸팬 연주분야의 숙련가
사도 음정(사도들): 그 음조 진동수들의 비율이 평균율의 음율에서 명목상 25/12라면 두개의 노트들은 사도 만큼 다르거나 사도 음정만큼 떨어져 있다.
오도 음정(오도들): 그 음조 진동수들의 비율이 평균율의 음율에서 명목상 27/12라면 두개의 노트들은 오도 만큼 다르거나 오도 음정만큼 떨어져 있다.
사도 및 오도 배열: 인접 노트들의 순서가 한 방향으로 사도 음정만큼 그리고 따라서 반대방향으로 오도 음정만큼 다른 음악적 노트들의 배열.
G-팬 악기는 G-팬 악기를 구성하고 있는 드럼의 물리적인 구조와 설계에 의해 형성된다. 상기 드럼은 각각의 악기에 높은 음질을 갖는 넓은 범위의 노트들을 제공한다. 특히, G-팬 설계 개념을 사용하는 각각의 악기는 적어도 3개의 인접한 옥타브 또는 36개의 반음계로 연속되는 노트의 음역을 목표로 한다. 추가로, 각각의 악기의 모든 노트는 음악적으로 매우 명쾌할 것이다. 이러한 점에 있어서, 음악적 명쾌함은 음악적 기본음 및 종래 기술과 비교할 때 상당히 비음악적 공명을 넘어서는 2개 이상의 화성적으로 관련된 배음 진동수를 포함한다.
전통적인 스틸팬 드럼은 전형적으로 사발형상부(bowl)의 상부를 가로질러 측정할 때 직경이 55.88cm/22in인 반면, 상기 G-팬의 연주면은 직경이 67.31cm/26.50in이다. 증가된 직경은 더 큰 사발형상부 깊이를 확보하는데 유연성을 더욱 제공하고 그 결과 연주면의 표면적은 더 많은 수의 노트들을 수용한다.
전통적인 현악 테너 팬의 경우, 조율사들은 전형적으로 20.32cm/8in의 사발형상부 깊이를 형성한다. 회전타원체 모양의 사발형상부을 가정하고 이에 상응하는 다음 식을 사용하는데,
Sa = π(r2+d2)
여기서, Sa는 회전타원체 모양의 사발형상부의 표면적이고, r은 사발형상부 상부의 반경이고, d는 사발형상부의 깊이일때, 전통적인 테너 스틸팬을 위한 사발형상부의 표면적은, 노트 구분에 앞서, 3749.2cm2 / 581.2in2이 될 것이다. G-소프라노의 경우, 5585.2cm2/865.7in2의 표면적 또는 대략 49%의 표면적 증가를 가져오는 25.4cm/10in의 깊이는 쉽게 달성될 수 있다. 이는 수용가능한 노트들의 갯수와 범위에서 전통적인 악기보다 더 많은 유연성을 허용한다.
특정 악기를 이루는 다수의 드럼에 노트들을 할당할 필요성은 노트가 주어진 기본음 진동수에서 진동을 지원하기 위해 최소 크기이어야 하다는 것과, 결과적으로 더 낮은 음역의 노트들이 더 높은 음역의 노트들보다 크기가 더 크다는 것을 지시하는 악기 설계의 물리학의 법칙에 의하여 결정된다. G-팬 드럼 및 악기의 설계는 명시된 노트 범위를 위해 필요한 연주면 형상을 명시하는 방법에 의해 단순해진다.
아래는 미리 명시된 범위의 노트를 지지하기 위해 드럼의 앙상블로 구성된 악기에 필요한 드럼의 수뿐만 아니라 명시된 음역을 만들기 위해 필요한 드럼의 반경과 깊이를 용이하게 추정할 수 있게 하는, 스틸팬 설계 방정식이라 불리는 2개의 방정식이다. 전통적인 악기의 경우에서와 같이, 이 방정식들은 오케스트라 내의 모든 악기들이 G-소프라노에 사용되는 단일 드럼과 동일한 크기의 드럼을 사용한다고 가정한다.
첫번째 방정식은 단일 악기를 구성하기 위해 필요한 드럼의 수를 명시한다. 이것은 정수 ndrums 는 아래의 부등식에 따르는데,
여기서, rument는 임의의 악기에서 원하는 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 전체 표면적이고, Ssoprano는 G-소프라노에서 원하는 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 표면적이다.
두번째 방정식은 주어진 범위의 음악적 노트를 지지하기 위해 필요하고 일반적인 방정식으로부터 결정되는 연주면 Sinstrument를 명시하고, 기하학적인 합계는
으로 주어진다. 여기서 AB1은 B1노트의 면적이고, 크로만4을 참조한 도면에서 이것은 전형적으로 1575㎠이며,
α는 피치 내에서 각각의 반음 증가를 위해 노트 영역이 감소되는 것에 의한 인수이다. B1 에서 B5 범위 내에 있는 노트의 평균 크기를 관찰해보면, 크로만4에 의해 추정된 것에 따라 α=0.94 보다 α=0.93 이 더 잘 맞다. Sinstrument의 값은 α의 값에 매우 민감하다는 것을 주의해야 한다.
J는 드럼의 가장 낮은 노트에 대응되는 B1으로부터의 반음 간격이다.
Sinstrument는 구형 캡으로 가정한, 반경 r 및 깊이 d인 드럼의 연주면 면적이다.
n은 악기의 인접한 노트의 갯수이다.
k는 연주면의 노트들 사이 즉, 지지망을 보정하는 인수이다. 베이스 악기 외에 모두 k=1.1이다. G-6베이스와 같은 베이스 악기에서, k=1.05로 노트 형역을 형성할 때 종종 더욱 가깝게 배치되는 경향이 있다.
G-소프라노에서, 가장 큰 쾌적 깊이는 d=10in 또는 25.4cm 라는 것이 알려져 있다. 예컨대 A3의 최저 노트는 J=22 및 3옥타브 범위를 필요로 하고,
만약 다음으로 낮은 범위 악기가 최저 노트 A2를 갖는다면 3-옥타브 범위 A2에서 Ab 5를 가질 것이다. 전체 면적은 Sinstruent=11100㎠이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=3 이다. 이것은 G-3미드에서 발생된다.
만약 다음으로 낮은 악기가 최저 노트 G1를 갖는다면 3-옥타브 범위 G1에서 F# 4를 가질 것이다. 전체 면적은 Sinstruent=29265.56㎠이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=7 이다. 이것은 휴대성을 위해서 그리고 다수의 드럼을 구비한 악기를 연주하는 것에 많은 어려움이 있다는 것을 고려하여 실현가능한 한편, 우리는 드럼의 갯수를 6개로 줄일 수 있도록 음역을 감소되게 선택할 수 있다. 만약 이 범위가 G1에서 C# 4까지 2.5옥타브로 감소된다면 필요한 전체 면적은 Sinstruent=27535㎠ 이고 필요한 드럼의 갯수는 ndrums=6 이다. 이는 G-6베이스에서 발생된다.
스틸팬 설계 방정식을 재배열함으로써, 드럼의 갯수 nT를 명기할 수 있고, 지지될 수 있는 최저 노트를 결정할 수 있다. 이 노트는 B1으로부터 J반음이고,
G-소프라노, G-3미드 및 G-6베이스 3개의 악기는 G1에서 B6까지의 범위에 걸쳐 있다. 그러나 소프라노 범위를 지원하는 증가된 음악적 연주 솜씨를 제공하기 위해 2개의 드럼을 갖는 악기가 추가될 수 있다. 상술된 방정식 내의 nT=2를 사용하면, 이러한 악기는 B1으로부터 적어도 12개의 반음들, 즉 B2인 최저 가능 노트를 지지한다. 이것은 G-세컨드에서 발생된다.
본 발명의 스틸팬의 G-팬 앙상블은 더 큰 드럼을 사용하여 상기 각 악기에 더 넓은 범위의 노트들을 제공한다. 전통적인 악기는 전형적으로 사발형상부의 상부를 가로질러 측정할 때 직경이 55.88cm/22in인 반면, G-팬에 사용된 드럼의 바람직한 실시예의 연주면은 직경이 67.31cm/26.5in로 앞서 계산된 직경인 65.4cm/25.8in보다 미세하게 크다. 증가된 직경은 외부 노트의 형성하는 것에 있어서 그리고 G-소프라노에 더 큰 내부 노트 공간을 제공하는 것을 통해서 더 좋은 품질을 용이하게 하는 것으로 알려져 왔다.
사발형상부가 형성되는 금속시트 블랭크는 두께가 1.2mm 에서 1.5mm이고 탄소함량비가 0.04% 에서 0.06%이다. 사용되는 금속시트 블랭크의 실제 두께는 요구되는 음색과 톤의 범위에 좌우된다.
더 기느다란 블랭크가 더 높은 음역에 있는 노트의 생성을 용이하게 하며 따라서 이 블랭크는 G-소프라노와 G-세컨드 스틸팬들을 위해 선호된다. 두꺼운 블랭크는 단위 면적당 더 큰 질량 때문에 높은 음정의 오버톤을 억제하는 것을 용이하게 한다. 후자는 또한 전체 드럼의 구조상 굴곡에 의해 초래되는 노트 진동수 변조를 최소화하는 경향이 있다. 본 발명의 앙상블의 바람직한 실시예에서, G-소프라노 와 G-세컨드 스틸팬들은 1.2mm 블랭크로 제작되고, G-3미드 스틸팬은 1.4mm 블랭크로 제작되고, 그리고 G-6베이스 스틸팬은 1.5mm 블랭크로 제작된다.
노트 지오메트리와 배치 및 조율의 결과에 따라, 본 발명의 각 G-팬 스틸팬 악기는 그 독특한 화성적 특성을 갖고 있어서 일반적인 음역내 보이싱(voicing)의 변화를 가져온다. 또한 보이싱의 다른 변화들은 악기를 연주하기 위해 사용되는 채 또는 막대기의 선택을 통해 그리고 더욱 선택적인 형상결정과 상대적인 위치결정과 노트들의 분산과 조율에 의해 가능하다.
도 1은 G-팬 군 내의 전형적인 드럼의 구성과 적용을 나타낸다. 도 1a는 구성 부품들을 나타내는 상기 전형적 드럼의 분해도를 제공한다. 도 1b는 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 악기들의 경우에 상기 드럼이 어떻게 지지될 수 있는지를 나타낸다. 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 스틸팬을 지지대에 부착시키기 위해 바람직한 방법에서 사용되는 지지 휠과 지지 컵의 상세 사시도를 나타낸다.
도 1a를 참조한다. 드럼은 그 위에 연주면(1)의 조율된 부분들인 노트들(1a)이 배치되는 연주면(1)과, 연주면을 위한 지지부와 단단한 경계를 제공하는 차임(13)과, 전통적인 스틸팬의 스커트부를 대체하는 후방 부착물(14)로 구성된다. 도 1a에 나타낸 후방 부착물(14)는 여러가지의 선택가능한 설계들 중 한가지 에 불과하다.
연주면(1) 위의 상기 노트들은 그러한 목적으로 만들어진 스틱이나 채와 같은 적절한 도구로 타격될 때 음악을 만들어 낸다. 연주면은 도 1에 나타낸 사발형상부 모양을 만들기 위해 형성된 금속판으로부터 제조된다. 본 실시예는 0.04% 에서 0.15% 까지의 탄소 함량비를 갖는 금속판을 이용한다.
연주면(1)의 영역이 노트들 사이에 존재하며 따라서 조율되지 않은 연주면(1)의 부분은 본 명세성에서 지지망(1b; support web)으로 정의된다. 지지망(1b)은 타격되었을 때 어떠한 별개의 음악적 피치(pitch)도 부담하지 않지만 차임(13)에 전체 구조물을 연결시키면서 연주면(1) 상의 노트들(1a)을 물리적으로 분리 및 지지하는 기능을 한다.
연주면(1)을 형성하는데 사용된 싱킹 방법은, 가장 높은 피치를 구비한 노트들이 위치될 연주면(1)의 중심부가 가장 얇은 단면이 되는 것을 보장하는 최후의 두께 프로파일이 되게 하여야 한다.
연주면(1)의 사발형상부 모양은 그 위에 연주면(1)이 구축되는 강체 껍질부의 형성을 용이하게 해주는데, 껍질부의 강성은 시트 금속으로서 발생하는 자연적인 경화(hardening)에 의해 더 개선되며 최후의 형태로 가공된다.
연주면(1)의 사발형상부 모양은 상기 연주면(1)을 위한 인간공학적 형태를 구축하는 것 역시 용이하게 해주는데, 76.2cm/30in 정도의 팔 길이를 갖는 평균적인 팬 연주자로 하여금 자신들의 팔과 손목의 자연스러운 뻗기 능력 내에서 모든 노트들에 접근하는 것을 허용한다.
연주면(1)의 제조에 적용된 성형 과정은 최대 가공, 알갱이 사이의 분리 또는 재료의 가공이 재료의 경화를 허용해서는 안된다. 성형은 최종 형태에 요구되는 깊이와 두께에 따라 발생하므로 소재의 응력 완화를 하기 위한 중간의 열처리가 필요할 수 있다.
특히 높은 음역에 있는 노트들이 배치되는 연주면(1)의 안쪽 부분에, 요구되는 프로파일과 두께를 얻기 위해 밀링 또는 연마가 사용된다. 전통적인 싱킹 방법들은 사발형상부의 중심에서 두께가 원래 금속 시트 블랭크 두께의 절반 또는 0.60mm/0.024in가 되게 하므로 G-소프라노 팬 상의 여섯번째 옥타브 내의 노트들에 특히 필수적인데, G-소프라노 팬의 경우 제한된 톤 조절을 갖는 고도의 깨끗함과 양호한 음질의 노트들을 얻기 위해 0.30 mm에서 0.45mm의 균일한 두께가 요구된다는 것으로 결정되었다.
상기 노트들을 서로 연결하는 재료에 의해 산출되는 응력의 감소 및 커플링을 최소화하기 위하여 연마와 밀링이 노트 영역으로 제한된다. 추가로, 얇게 된 부분의 강도는 화학처리 또는 열처리에 의해 증가되어 그 강건함이 개선되고 그리고 전통적인 조율에 의해 얻어질 수 있는 음계 진동수들이 증가된다.
도 1a를 다시 참조하면, 차임(13)은 다음의 작용을 한다:
(a) 외부 힘과 온도 변화로 인한 정적인 형상의 비틀림을 최소화하고, 가장 중요하게는, 연주 스틱의 충격에 의해 자극받으며 그리고 노트 조절에 상당히 기영하는 비틀림 모드들에 의해 생성된 일시적 형상 비틀림을 최소화하며,
(b) 후방 부착물(3)을 연결하기 위한 지지 구조를 제공한다.
상기 차임(13)은 단면이 둥글거나 사각형, 직사각형 또는 타원형인 고체 또는 속이 빈 지지 링(13a)과, 서스펜션 휠(13c)의 부착을 용이하게 하는 지지 링(13a)의 구조적 확장부를 제공하는 한쌍의 접합부(13b)를 구비한다. 전기적 작용으로 인한 부식의 위험을 제거하도록 차임은 연주면과 같은 강철 구성으로 만들어져야 한다. 그러나, 악기가 연주됨에 따라 전통적인 악기에서 발생하는 비틀림 진동의 정도를 상당히 줄여주는 강체 프레임이 그 결과이고 당업자에게 알려진 적절한 부식 방지의 예방책들이 이용되는 한 알루미늄과 같은 다른 재료들이 사용될 수 있다.
차임(13)은 용접하기, 주름잡기, 꿰매기, 접착하기, 기계적 화스너의 사용 또는 이들의 조합을 사용하여, 그리고 링과 연주면의 상대적인 움직임 및 진동을 막는 방법을 사용하여 연주면에 부착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 차임(13)은 반경이 66.68cm/26.25in인 원으로 형성된 두께가 0.64cm/0.25in인 연강(mild steel)으로부터 너비가 2.54cm/1.00in로 된다. 접합부(13b)들은 주변 지지 링(13)의 교차점을 따라, 그리고 드럼이 지지될 점들을 형성하는 지지 링(13a)의 직경 라인을 따라 추가된다. 서스펜션 휠(13c)들은 상기 서스펜션 휠(13c)들의 자유로운 회전을 허용하는 축(13d)들을 구비한 접합부에 붙는다. 서스펜션 휠(13c)의 직경은 5.04cm/2.00in에서 7.62cm/3in 사이에 있다.
접합부(13b)와 서스펜션 휠(13c)은 서스펜션 휠(13c)의 상단이 차임(13)의 상단에 또는 그 아래에 있도록 위치된다. 후자의 요구조건은 접합부 근처의 노트들이 연주될 때 스틸팬 드럼이 배치되는 지지대(15)로부터 생길 수 있는 어떠한 방해물도 제거하며, 이는 종래기술에서 최금에 얻은 개선물로서 이에 의해 지지대의 직립부(15a)가 차임(13)의 상단 위로 돌출한다.
차임(13)은 (a) 물리적인 충격으로부터 팬의 사발형상부을 보호하는 것 및 (b) 후방 부착물(14) 자체의 진동에 의해 직접적으로 또는 그 어쿠스틱 설계에 의하여 연주면(1)에서 나오는 소리의 음향 방사를 개선시키는 수단을 제공하는 2가지 목적을 이하여 기능하는 후방 부착물(14)과의 연결을 허용하기 위해 설계되고 맞추어진다.
후방 부착물(14)은 악기 소리에 부정적으로 기여할 수도 있는 어떠한 공명도 줄이거나 제거할 수 있도록 충분히 단단해야 한다. 이런 진동은 후방 부착물(14)의 공명 모드들에 대응하는 비-음악적 진동수들에서 전형적으로 일어날 것이다. 이것은 전통적인 어쿠스틱 스틸팬 악기를 괴롭히는 하나의 문제로서, 이에 의해 연주자의 타격 동작에 의해 전달된 에너지는 악기의 스커트부 상에서 비음악적 모드들을 여기시킨다.
사실상 연주면(1)의 상당 부분을 적절히 커버하는 강체 디자인의 후방 부착물(14)은 물리적 충격으로부터 팬의 상기 연주면(1)을 보호하는 목적을 위해 작동할 것이다. 특히, 전통적인 실린더 모양의 튜브 설계는 연주면(1)을 보호한다는 점에서 충분하다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 후방 부착물(14)을 일체화하는데, 이 후방 부착물은 도 1a에 도시된 것처럼 구멍 또는 포트(14b)를 구비한 사발형상부 형상으로서, 그 바닥부가 절단되어 포티드(ported) 어쿠스틱 외피를 형성하며, 세부사항은 후술한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 후방 부착물(14)의 구부러진 표면은 종래기술의 개선물인데, 전통적인 스틸팬에 사용된 원통형 튜브 디자인보다 본래 더 강하다. 원통형 또는 튜브형 구조에 대한 돔(dome)형상 또는 사발형상 구조의 개선된 강도는 구조적 진동 제어의 영역에 정통한 사람들에게 잘 알려져 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 후방 부착물의 더 높은 강도는 외부 힘에 의한 변형에 대하여 저항력이 증가되고 대한 같은 충격에 대하여 더 낮은 진동 세기를 갖는 공명을 생성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 진동에 대한 후방 부착물의 저항력은 진동 제어 기술분야의 당업자에게 알려진 다양한 물리적인 수단들을 통해 더욱 개선된다. 이들은 나무, 섬유유리, 복합재나 합성물 또는 적절한 두께의 금속 및 구조와 관련된 자연적인 진동 모드들을 감소시키거나 제거하도록 적절히 강화된 다른 재료 등의 진동에 견디는 재료들로부터의 제조를 포함한다. 그리고 후방 부착물(14)는 진동 흡수 패널이나 시트들 또는 다이나맷(Dynamat) 사로부터 상업적으로 구입가능한 것 등의 화합물로 덮일 수 있다.
후방 부착물(14)는 용접하기, 주름잡기, 꿰매기, 접착하기, 기계적 화스너의 사용 또는 이들의 조합 또는 링과 연주면의 상대적인 움직임 및 진동을 막는 임의의방법을 사용하여 차임(13)에 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 제거 및 교환이 가능한 후방 부착물(14)을 가지고 G-팬을 편리하게 하기 위하여 단단한 차임(13)에 기계적 화스너를 사용하는 것을 포함한다.
이제 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e를 참조하는데, 이 도면들에는 종래 기술에서 얻어지는 것과 같이 자유 진동을 용이하게 하는 G-팬의 현가(suspension)를 위한 바람직한 방법을 나타내고 있다. G-팬은 설명된 것과 같은 서스펜션 휠(13c)들 및 지지대(15)의 직립부(15a) 상단에 부착되는 지지컵(16)의 사용을 통해 이 특징을 제공한다. 도 1c는 도 1b의 사시도에 도시된 서스펜션 휠(13c)과 지지컵(16)의 전면 분해도를 나타낸다. 도 1d는 서스펜션 휠(13c)의 축(13d)을 통과하는 단면을 구비한 스틸팬에 가장 가까운 사시도에서 본 조립체의 측면 분해도이다. 도 1e는 조립체의 평면도를 나타낸다.
지지컵(16)들은 서스펜션 휠(13c)의 형상에 딱 맞게 끼워맞춰지는 단순한 반원형 디자인으로 되어 있다. 이 배열의 기능성은 폼(foam)과 같은 진동흡수재를 갖는 서스펜션 휠(13c)들을 사용하고 그리고 지지컵(16)을 라이닝(lining)함으로써 더욱 개선될 수 있다. 이는 스틸팬과 지지대(15) 사이에 전달되는 진동 에너지를 약하게 하여 전통적인 스틸팬에서 소음의 잠재적인 소스인 지지대의 공명을 감소시킬 것이다.
작동중에, 지지컵(16)들은 서스펜션 휠(13c)들을 제 위치에 유지시켜서 서스펜션 휠(13c)들의 축(13d)들을 결합시키는 라인에 의해 구축된 회전축에 대한 G-팬 드럼의 완전한 360°운동을 용이하게 한다. 이 설계는 G-팬이 연주할 준비가 되도록 서스펜션 휠(13c)들을 지지컵(16)들 내에 위치시켜야만 하므로 G-팬들의 신속한 원스텝 셋업도 용이하게 한다. 본 발명자가 알기로는. 상기 휠과 컵의 배열은 어떠한 자연계의 악기에서도 유일하다.
이론적으로, 접합부(13b)와 서스펜션 휠(13c)들의 대칭적인 배치는 0°의 평균자세를 갖는 G-팬 서스펜션을 가져온다. 사실상, 노트 영역(1a)들을 생성하기 위하여 연주면(1) 위에 형성된 비대칭적 형상 및 악기에 사용된 다양한 재료들의 특성의 정상적인 변화의 결과로서 회전축의 양쪽에서 G-팬 드럼의 두 부분들 상의 연주면(1) 및 차임(13)에 대한 질량의 불균일한 분포 때문에 항상 어느 정도의 불균형은 있을 것이다.
상기 불균일한 질량 분포는 균형이 달성되는 각도를 변경하기 위한 추가적인 질량들의 적용을 허용하고, 따라서 G-팬의 자세 조절을 위한 수단들을 용이하게 한다. 본 발명의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 따라서 자석(magbetic strip)이나 양면 테이프에 의해 후방 부착물(14)에 부착되는 자세 오프셋(offset) 추들의 사용을 통해 연주하는 동안 악기의 자세를 조절하는 단순한 수단들을 제공한다. 이것은 전통적인 팬의 자세가 제조시에 고정되는 종래 기술에 대한 개선임을 나타낸다.
자석은 신속하고 쉬운 조절을 허용하지만 자성 재료로 만들어진 후방 부착물(14) 에서만 사용될 수 있다. 반면, 양면테이프는 한번 부착되면 쉽게 옮길 수 없지만 비자성 재료로 만들어진 후방 부착물(14)에 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 가장 작은 악기인 G-소프라노의 경우 단지 0.11kg/0.25lb인 자세 오프셋 추를 사용하고, 이는 차임(13)의 바로 아래에 있는 후방 부착물(14)에 부착된다. 차임(13)의 바로 아래에 있는 자세 오프셋 추(14a)들의 위치결정은 그 가시성과 두드러짐을 줄여준다. 만약 모든 자세 오프셋 추(14a)들이 서스펜션 휠(13c)들 사이에서 중간에 배치된다면 가장 큰 자세 각이 달성될 것이다. 자세 오프셋 추(14a)들의 무게 선택은 G-팬의 실제 무게 분포 및 요구되는 자세 조절의 범위에 따른다.
전통적인 악기는 줄, 끈, 실 또는 지지대를 지지하기 위한 비슷한 고안품에 의해 지지되고 연주면에 있는 노트들이 타격됨에 따라 자유롭게 진동하는 것을 허용한다. 이 자유로운 진동 운동은 커다란 표현의 자유도를 허용함으로써 스틸팬 연주들에서 표준이 되었다. 연주하는 동안 G-팬을 지지하고 자유로운 진동 운동을 제공하기 위한 서스펜션 휠(13c)의 사용은, 본 발명자의 지식으로는, 참신한 아이디어이며 따라서 종래 기술에 비해 상당한 개선이다.
G-팬 연주면(1)의 바람직한 실시예의 절개 측면도를 나타내는 도 2를 참조한다. 종래 기술과 다르게, 연주면(1)의 바람직한 실시예는 네개의 개별적인 부분들을 갖는 사실에서 복합적이다. 이들은 주 사발형상부(1d), 격리 개스킷(1f), 보조 사발형상부(1g) 및 노트 커버(1c)들이다.
보조 사발형상부(1g)는 상업적으로 구입가능한 3M VHB 와 같은 산업용 등급의 양면 테이프로 만들어진 격리 개스킷(1f)에 의해 주 사발형상부(1d)에 부착된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 보조 사발형상부(1g)는 연주면(1)의 연속성을 보존하기 위하여 연주면(1)을 형성하는 사발형상부의 안쪽면의 적절한 크기를 갖는 원추형(countersunk) 링 위에 삽입된다.
아래는 어떻게 보조 사발형상부의 개념이 A3 부터 시작하는 3-옥타브 범위를 요하는 G-소프라노에 적용되는지 도시한다. 이와 같이, 상기 G-소프라노 상의 보조 사발형상부는 노트의 세번째 옥타브에 대응되는 A5로부터 시작되는 12개의 노트를 지지해야 한다. 상기 G-소프라노가 4646.4㎠의 연주면 최소 면적, 32.7cm/12.9in의 반경 및 25.4cm/10in의 깊이를 갖는다는 것은 이미 결정되어 있다. 스틸팬 설계 방정식은 내부 사발형상부에 필요한 최소 면적이 직경 20.00cm/8.00in 및 깊이 8cm/3.1in의 표면에서 얻어진 501.8㎠인 것을 제안한다.
주 사발형상부(1d)는 명기된 범위 내의 모든 노트를 지지하기 위해 필요한 드럼용 연주면을 먼저 형성함으로써 만들어진다. G-팬의 바람직한 실시예에서, 이것은 스틸팬 설계 방정식으로부터 결정된 것과 같은 필요한 깊이로 67.31cm / 26.50in의 직경을 갖는 원 형상의 시트 금속을 싱킹하는 것을 요한다. 싱킹 후, 직경이 20.00cm/8.00in인 구멍이 연주면(1)의 가운데에서 절취된다. 이 구멍의 주변부는 6in 이다. 내경이 20.00cm/8.00in이고 너비가 0.64cm/0.25in인 두께 0.32cm/0.125in의 원형 플랜지(1e)가 구멍의 싱킹된 주변부에 용접된다.
보조 사발형상부(1g)는 유사하게 정합하는 플랜지(1h)와 함께 형성된다. 드럼의 음역에 따라 보조 사발형상부(1g)의 두께 범위는 G-소프라노를 위한 0.35mm/0.13in부터 G-6베이스를 위한 0.7mm/0.26in까지 분포한다. 보조 사발형상부(1g)는 내경이 20.00cm/8.00in이고 두께가 0.64mm/0.25in이고 너비가 1.25cm/0.50in인 의 원형 플랜지(1h)를 직경이 21.59cm/8.5 in인 두께 1.00 mm/0.04 in의 원형 시트 금속 블랭크에 먼저 용접함으로써 제조된다. 플랜지(1h)에 부착되지 않은 시트 금속 블랭크의 부분은 보조 사발형상부(1g) 위에 요구되는 형상 프로파일을 생성하기 위해 싱킹된다. 그리고 보조 사발형상부(1g)는 원하는 두께 프로파일을 얻기 위해 연마된다.
보조 사발형상부(1g)는 드럼의 가장 높은, 일반적으로 본래의 복합적인 드럼의 노트 안쪽으로 집중된 링에 배치되는 노트들의 피치로 조율되는 미니어쳐 스틸팬으로 생각될 수 있다. G-소프라노 팬의 바람직한 실시예를 위하여, 예를 들어 이것은 여섯번째 옥타브에 대응할 것이다. 주 사발형상부(1d)용으로 사용된 것보다 얇고 그리고 열처리와 화학처리에 의해 경화되는 재료를 사용하면 각 드럼의 더 높은 음역에 노트를 형성하기 위한 개선된 수단을 제공한다. 상기 열처리와 화학처리는 야금학 분야의 당업자에게 알려진 공정들이다. 재료의 경화는 강철 내의 잔류 장력을 증가시켜서 기타(guitar) 줄을 팽팽하게 하여 생성되는 음역을 증가시키는 것처럼 더 높은 진동 진동수들을 허용한다.
플랜지(1e, 1h)는 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g)를 위한 보강재 역할을 한다.
격리 개스킷(1f)은 효과적인 기계적 화스너로서 작용하면서 보조 사발형상부(1g)로부터 주 사발형상부(1d)의 진동을 흡수(decoupling)하는 매우 중요한 기능을 수행한다. 실험에 따르면 노트들과 전체 구조 사이에 존재하는 강한 커플링 정도 때문에 전통적인 스틸팬의 가장 안쪽 노트들이 높은 수준의 음질로 제조되기 어렵기 때문에 이 흡수 기능은 필수적이다. 더 높은 음역을 발생시키기 위해 요구되는 잔류 장력의 결과로서 노트들이 상당히 딱딱해지는 경향이 있다는 사실로부터 고도의 커플링이 발생한다.
격리 개스킷 때문에 보조 표면과 주 표면 사이에서 전달된 진동 수준의 감쇄는 평행하게 연결된 스프링과 대시포트(dashpot) 상에 질량 지지됨으로써 만들어질 수 있다. 질량 m의 주요 부분은 보조 사발형상부으로 격리 개스킷은 탄성계수 k 및 대시포트 마찰 상수 b를 결정한다. 적용된 속도의 감쇠 V0, 주 사발형상부로부터의 최종 속도 V1, 임의로 주어진 사인파 진동수 ω는 다음과 같다.
감쇠율은 ω=0 에서 일정하고 ω가 ∞로 증가할수록 0에 가까워진다. 만약 보조 표면 상의 바람직한 관심 진동수가 주 표면 상의 최저 노트 또는 주 표면 상의 최저의 구조적 공진진동수에 대응되는 ω0이면, 주 표면이 적어도 ω0 rad/s의 진동수에서 진동할 때 b=mω0 및 k=mω0 2/4는 0.47 또는 6.5dB 또는 보다 좋은 감쇠를 가져온다.
격리 개스킷은 Vibrostop에서 판매하는 것과 같은 볼트 상의 진동 방지용 마운트(bolt-on anti-vibration mounts)에 의해 대체될 수 있다.
가장 안쪽의 더 높은 음역의 노트들이 작아지는 경향이 있는데, 전형적으로는 전통적인 테너 스틸팬의 경우 5.08cm/2.00in 에서 작게는 3.81cm/1.50 in 까지의 평균 직경 범위에 있다는 사실은 동일한 수준의 감쇠와 큰 노트와 같은 상세함을 갖도록 이 노트를 형성하고 빠른 악절 내의 이 작은 노트들을 정확하게 타격하는데 대단한 기술이 요구되기 때문에 연주는 물론 조율에 있어서 어려움이 따른다. 그리고, 연주면(1) 위의 다른 공진기들을 촉발하는것은 상당히 별론으로 하고, 연주면의 음파 반사는 연주면의 크기와 그리고 상기 음파들이 차임(13)에 의해 구축된 단단한 경계에 충격을 가하기 전에 진행해야 하는 상응하는 거리에 기인하여 현저한 반향을 초래할 수 있다. 실제로, 진동 수준들의 간섭계에 의한 측정들에 따르면, 몇개의 가장 안쪽 노트들의 음계 진동수들에서, 때로는 이 노트들보다 더 높은 진동 수준들에서 진동하는 연주면의 다른 부분들을 종종 보여준다.
보조 사발형상부(1g)의 사용은 관련 지오메트리들이 더 엄격하게 제어되는 더 작은 표면을 생성함으로써 이 문제들을 극복한다. 보조 사발형상부(1g)의 더 작은 표면은 음파들에 의한 진행 거리가 종래 기술의 경우보다 훨씬 작기 때문에 보조 사발형상부(1g) 재료 내의 음향 반사 효과를 감소시키는 작용도 한다.
전통적인 악기 상의 노트의 질량은 이제 더 넓은 영역에 분포될 수 있기 때문에 보조 사발형상부(1g)를 형성하기 위하여 더 얇은 재료를 사용하면 노트 크기의 적당한 증가를 용이하게 한다. 질량 보존의 원리에 의거하여, 인수 k만큼의 두께 감소는 같은 인수 k 만큼 보조 사발형상부(1g) 상의 영역 증가를 필요로 할 것이고 그리고 임의의 노트 크기에서
전통적인 테너의 중앙부의 전형적인 두께가 0.6 mm/0.024 in라면, 그리고 보조 사발형상부의 노트의 두께가 0.35 mm/0.015 in 라면, 노트 크기의 대응하는 증가는 약 30%가 될 것이다.
따라서 복합물 설계는 종래 기술에서 얻은 위쪽의 음역을 확장하는 G-소프라노 상의 노트들의 완전한 옥타브를 만드는 것을 용이하게 하는 것으로 보여진다. 그리고 상기 노트들이 전통적인 테너 팬에서 얻어진 것보다 30%만큼 더 크기 때문에, 노트들은 타격하기가 더 쉬어져서 연주가 개선되고 이 더 큰 노트들이 만들어내는 소리는 더 클 것이다.
도 2는 주 사발형상부와 같이 유사한 오목한 형태로 배치된 보조 사발형상부를 도시한다. 그러나 보조 사발형상부는 주 사발형상부에 부착되기 위해 볼록한 형태로 반전될 수도 있다. 이 볼록한 배치는 두가지 장점을 갖는다. 첫째로, 보조 사발형상부 상의 노트가 도 2에 도시된 것와 같은 오목한 배치를 갖는 보조 사발형상부의 노트보다 팬 연주자에 더 가깝게 위치된다. 두번째로, 비록 아래에 기술된 것과 같이 연주면의 중심을 가로질러 어쿠스틱 전달을 제한하기 위해 그렇게 하는 것이 타당할지라도, 보조 사발형상부를 수용하기 위해 주 연주면 상에 개구를 만드는 것이 꼭 필요하지만은 않다. 상기 보조 사발형상부는 보조 사발형상부, 플랜지, 및 격리 개스킷의 부착물을 수용하기 위해 주 사발형상부의 중심 부분을 충분히 준비한 후에 주 사발형상부에 단순하게 부착될 수 있다.
방사상으로 마주보는 G-미드 및 G-소프라노 팬 노트 다발들은 상기 노트들 사이의 에너지 전달의 결과로서 불협화음 수준을 초래할 수 있다. 이런 이유로, 노트들을 음향적으로 분리시켜서 이 악기들의 중앙을 가로지르는 소리 에너지의 전달을 줄이기 위한 구현 메커니즘이 요구된다.
이 모드의 어쿠스틱 커플링은 보조 사발형상부에 맞도록 형성된 플랜지에 의해 상당히 감소될 수 있는 한편, 연주면에 지지망을 선택적으로 질량 적재함으로써 그리고 어쿠스틱 에너지의 전달을 방해하기 위해 연주면에 인공물을 추가함으로써 훨씬 더 감소될 수 있다.
후자의 경우, 및 종래 기술에서처럼, 노트들은 조율되지 않은 강체 영역들, 그루브들, 구멍들, 슬롯들, 노트들과 노트들 근처의 지지망(1b)의 영역 위에 있는 단단한 부착물 사이의 영역들의 선택적인 국소 열 처리에 의해 분리될 수 있다.
뉴턴의 운동 제 1 법칙은
여기서 F는 가해진 힘이고, m은 힘이 가해지는 질량이고 a는 결과로 나타나는 가속도이다. 따라서 주어진 인수 x만큼 질량을 추가하면 같은 힘이 적용될 때 같은 인수 x만큼 가속도의 감소를 가져올 것이다. 이것은 낮은 수준의 진동을 초래하고, 이 진동의 양은 지지망(1b)의 특별한 부분에서의 질량이 증가된 인수에 의해 평가될 수 있다.
단단함 k 및 주어진 질량 m 을 갖는 스프링의 경우, 스프링에 매달린 질량 의 운동의 공명 진동수는 다음과 같이 알려져 있다.
따라서 질량의 추가는 비음악적 모드들에 기여하는 공명 진동수들도 감소시킨다.
본 발명은 따라서 연주면(1)의 지지망(1b) 내의 진동 흡수 처리의 수단으로서, 진동 제어 분야의 당업자에 의해 질량 로딩(loading)이라 명명된, 질량의 선택적 추가에 의한 고도의 노트 간의 격리 및 분리를 제공한다. 이 목적으로 사용된 질량들은 지지망(1b)의 특정 지점들에 집중되거나 상기 지지망(1b)를 가로질러 분포될 수 있다. 상기 처리는 또한 전통적인 악기에서 전형적인 높은 음조의 원하지 않는 비음악적 공명들을 억제하는 이점을 준다.
다이나맷 및 다이나맷 엑스트림((Dynamat and Dynamat Xtreme)과 같은 상업적 진동 흡수 처리들들을 사용하면 진동 에너지를 열로 변환하기 위해 마찰을 사용하는 재료들의 사용을 통해 증가된 질량의 진동 감쇠 특성이 더욱 강화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g) 위의 노트들은 지지망(1b)에 의해 전통적인 방법으로 분리된다. 상기 지지망(1b)은 구조의 강성을 증가시키기 위하여 국소 열처리나 화학 처리에 의해 강화되는데, 상기 처리는 야금학 분야의 당업자에게 잘 알려진 것이다. 게다가, 진동 흡수 처리들이 지지망(1b)에도 적용된다. 요구되는 질량과 진동 흡수 처리의 양은 레이저 간섭측정 기술이나 또는 진동 측정 분야의 당업자에게 알려진 다른 기술들을 사용하여 측정되는 노트 커플링의 정도로부터 결정된다.
넓은 범위의 재료들이 연주면(1)을 위해 사용될 수 있다. 재료들의 필수적 특성들은 (a) 높은 피로도 수행, (b) 수용할 수 있는 공명 평탄부(plateau), (c) 응력 진폭과 특정 감쇠 에너지 사이의 선형 관계, (d) 야금의 상태가 내부의 감쇠(싸이클 당 단위 체적당 손실 에너지)를 감소시키기 위해 변경될 수 있는 열처리가능한 재료들, (e) 균일한 감쇠 특성들이 존재하는 등방성 재료들이다.
가능한 재료들은 (a) 알루미늄 및 그 합금: 최대 2%의 마그네슘을 함유하고 있고 냉간압연된 알루미늄, (b) 구리 및 구리 합금: 99.95% 구리, 70% 구리 30% 아연, 65% 구리 35% 아연, (c) 망간 합금: 88% 마그네슘, 10% 알루미늄, 2%이상의 망간, 지르코늄, 아연, (d) 니켈, 티타늄과 같은 비철 금속들을 포함한다.
가능한 재료들은 또한 저유황(<0.001%)과 함께 0.04% 에서 0.15%의 탄소를 포함하고 있는 가공용의 탄소강, 최대 0.3% 탄소를 갖는 탄소처리된 강, 강화되지 않은 니오브(niobium) 또는 티타늄에 의해 안정화된 오스테니틱(Austenitic) 스테인레스 스틸인 스테인레스 강 등의 비철금속을 포함할 수도 있다.
주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g)는 같은 재료로부터 제조될 필요는 없다. 실제로, 각각의 사발형상부을 위해 사용된 금속들은 음역 및 가격에 의거하여 선택될 수 있다.
바람직한 실시예는 저유황(<0.001%)과 함께 0.04% 에서 0.15%의 탄소를 포함하고 있는 가공용의 탄소강을 주 사발형상부(1d) 및 보조 사발형상부(1g) 양 쪽에 사용한다.
본 발명이 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 넓은 범위의 노트들을 제공하는 스틸팬들을 특징으로 하므로 각각의 노트로 전통적으로 조율되는 2개 또는 3개의 오버톤(overtone)들만을 여기시키고 그리고 상기 노트들에 자연적으로 존재할 더 높은 배음들을 여기시키지 않도록 선택되어야 하는 연주 스틱 또는 채의 설계에 있어서 대응하는 어려움이 있다. 상기 높은 배음들은 통상적으로 비음악적이고 종종 바람직하지 못한 금속성 소리를 제공한다.
타격에 대한 노트로의 응답은 포싱(forcing) 기능에 좌우되는 것으로 인식되어 있는데, 포싱 기능은 타격시 노트에 인가되는 시간에 대한 힘의 프로파일이다. 상기 포싱 기능은 연주자가 연주 스틱의 선택뿐만 아니라 타격을 실행하는 방식의 결과이다. 임계적인 스틱 특성들은 그 질량 및 컴플라이언스(compliance)인 것으로 알려져 있다. 이들은 접촉 시간과, 타격될 동안 연주스틱이 노트와 접촉하는 시간과, 타격될 동안의 최대 접촉영역에 영향을 미친다.
타격으로부터 나온 충격 에너지 중 낮은 비율이 접촉 시간보다 짧은 주기를 갖는 음계의 진동수들에 전달된다. 더 많은 부분들은 접촉 시간보다 긴 주기를 갖는 음계의 진동수들에 전달된다.
G-소프라노에서는, 예를 들어, 기본 노트 주기들이 8대1의 비율만큼 달라져서 하나의 스틱이 팬 위의 모든 노트들을 효과적으로 자극하기 어렵게 만든다. 안쪽의 노트들, 즉 높은 음역을 갖는 노트들은 높은 컴플라이언스를 갖는 것으로부터 기인하는 짧은 접촉 시간을 갖는 스틱, 즉 "딱딱한" 스틱을 요구한다. 그러나 같은 질량의 스틱의 경우, 바깥쪽 노트들, 즉 낮은 음역을 갖는 노트들은 낮은 컴플라이언스 헤드를 구비한 스틱을 갖는 것으로부터 기인하는 더 긴 접촉시간을 갖는 스틱, 즉 부드러운 스틱을 요구한다.
본 발명에서 이 요구조건들은 (a) 관련된 드럼 상에서 가장 높은 음역의 노트들을 위해 요구되는 컴플라이언스를 갖는 스틱을 이용하는 것과, (b) 더 낮은 음역의 노트들을 커버하기 위하여 적절한 컴플라이언스 및 두께를 갖는 재료로 만들어진 노트 커버(1c)들을 이용하는 것에 의해 충족된다. 본질적으로, 이 접근방법은 연주 스틱의 헤드로부터 몇몇의 유연한 재료를 제거하여 이를 노트 위에 위치시킨다. 노트 커버(1c)들은 노트 피치(pitch)에 영향을 미칠만큼 무겁지 않아야 한다. 니 커버들은 스틱으로 타격될 때 충분한 접촉 시간을 보장하도록 충분히 얇아야 한다. G-소프라노 스틸팬에서는, 예를 들어, 노트 커버(1c)들은 가장 바깥쪽 링인 링 0(1i) 및 중간 링인 링 1(1j) 위의 노트들에만 적용된다. 이것들은 이제 가장 안쪽 링인 링 2(1k) 상에서 최적의 사용을 위해 설계된 스틱 또는 채를 갖고 만족스럽게 연주될 수 있다. 심지어 특정 G-팬의 구현이 보조 사발형상부(1g)를 통합하는 복합적인 설계를 이용하지 않는다 하더라도 이 접근방법이 사용될 수 있다.
노트 커버(1c)들은 펠트, 고무, 실리콘 또는 다른 비슷한 합성 재료와 같은 유연한 재료로 만들어진다. 그러나, 실험들에 따르면, 노트 커버(1c)들은 이 커버들을 제조하는 유연한 재료가 고무재료나 대부분의 스틱에 사용되는 다른 유사한 합성재료가 아닌 펠트의 경도를 가질 때 가장 효과적이다. 적용되는 펠트의 두께는 단지 1 mm/0.025 in 이다.
게다가, 노트 커버(1c)들은 이것이 노트의 변형 및 진동에 영향을 미칠 수 있으므로 노트에 접합되지 않아야 한다. 대신, 노트 커버(1c)들은 노트에 꼭 맞추어져서 상기 노트의 경계를 형성하는 지지망(1b)의 부분들에서만 제 위치에 보지된다. 가장 좋은 결과는 재료가 커버링과 노트 사이에 공간이 없도록 노트에 맞게 형성되는 경우 얻어진다.
연주면(1)의 바람직한 실시예는 양면 테이프를 사용하여 노트 경계에서 연주면에 접합되는 두께가 0.5 mm/0.013 in 에서 1 mm/0.025 in 사이인 펠트를 사용한다.
도 1을 다시 참조한다. 전통적인 스틸팬의 스커트부는 통(barrel)들로부터 전통적인 악기를 제조한 결과이다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예는 실제로는 연주면의 뒷부분을 부분적으로 덮는 후방 부착물(14)의 사용을 통해 G-소프라노, G-세컨드 및 G-3미드 스틸팬을 위한 전통적인 튜브 설계에 대해 개선책을 제공한다.
이 목적을 위하여 돔 또는 사발형상부 구조들을 사용함으로써 요구되는 강도 및 강성을 제공한다. 돔 부착물은 고체 구조물이나 단단한 망형상체 또는 이 두개의 조합이 될 수 있다. 악기의 음악적 정확도 및 연주 특성들이 연주면에 나타나는 음향적 임피던스 로딩의 변화에 의해 손상되지 않는 것을 보장하기 위해 신중한 음향적 설계가 요구된다. 예를 들어, G-미드, G-세컨드, G-소프라노 스틸팬들의 고체 후방 부착물(14) 위에 신중하게 설계된 개구 또는 포트를 포함시키는 것은 선택된 방향으로 소리의 전파를 강화시키면서 음향적 임피던스 로딩을 최소화하는 역할을 할 것이다.
본 발명의 G-팬 스틸팬의 설계는, 악기의 소리 전파를 강화하는 다른 후방 부착물(14)의 설계를 용이하게 한다. 연구에 따르면, 전통적인 스틸팬 악기들의 방사 패턴들은 관객들이 전형적으로 위치할 곳으로 최대의 소리를 전파하는 것에 유리하지 않다는 것을 보여준다. 특히, 중간 및 위쪽 범위들을 커버하는 악기들에서, 방사 패턴들은 드럼의 주축을 따라서, 즉 연주면의 위쪽 및 뒤쪽을 향하여 집중되는 경향이 있다. 이것은 최대 소리 에너지가 연주자쪽으로 되돌아 오거나 또는 형적인 연주에서 악기 자세에 기인하여 플로어로 방출된다. 후자의 경우에, 소리는 플로어가 만들어진 재료에 따라 반사되거나 흡수된다.
후방 부착물(14)의 신중한 음향적 설계에 의해 악기의 음향적 방향성에서 상당한 개선이 있을 것이다. 주요 설계 제약은 연주면(1) 상의 음향적 임피던스 로딩은 로딩되지 않은 연주면(1)을 위해 얻어진 것과는 현저히 다르지 않아야 한다는 것이다. 게다가 후방 부착물(14)은 악기의 재조율을 용이하게 하기 위하여 연주면(1)으로의 용이한 접근을 제공해야 한다. 실제로, 음향적 임피던스 로딩의 변화는 후방 부착물이 제 자리에 있을 때 악기의 최종 조율에 의해 어느 정도 보상될 수 있다.
따라서 G-팬 설계의 철학은 사실상 세가지 종류의 후방 부착물(14)을 허용한다.
타입 1의 부착물들은 20 Hz 에서 20 kHz 까지의 전체 가청 범위에 걸쳐서 물리적 구조의 최대 가능한 감쇠를 특징으로 하는 강성의 후방 부착물(14) 설계를 사용하여 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하기 위해서만 설계된다.
원래 드럼의 몸체가 절단된 후 남아있는 전통적인 원통형 튜브 설계가, 만약 후방 부착물(14) 구조의 공명을 최소화하거나 제거하기 위해 적절히 강화된다면, 타입 1의 후방 부착물(14)의 예이다.
상기 원통형 튜브 설계를 위하여, 원하지 않는 진동들의 억제를 위해 요구되는 강성은 다양한 물리적 수단들에 의해 얻어질 수 있다. 이것들은 나무, 유리섬유, 복합재, 합성물 또는 알맞은 두께의 금속 등의 진동에 저항하는 재료, 이런 구조와 관련된 자연적 진동 모드들을 감소시키거나 제거하기 위해 적절히 강화된 재료 및 처리의 사용을 포함한다. 특히, 튜브의 개방된 끝은 상기 개방된 끝에서 파복(antinodes)을 갖는 자연적 진동 모드들을 감소시키거나 제거하기 위해 강화되어야 한다. 강화하는 것은 튜브 끝에 다양한 디자인의 강화용 버팀대(brace)를 부착함으로써 달성될 수 있다. 모든 경우에서, 상기 버팀대는 연주면의 뒤쪽으로의 접근을 제한하지 않아야 하고 필요에 따라 유지관리 및 재조율이 용이해야 한다.
도 3은 1.5 mm 연강으로 제조되는 원통형 튜브 설계를 사용하는 타입 1의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예를 나타낸다. 튜브가 제조되는 강판은 차임(13)에 부착하기 위해 적절한 직경으로 압연되어 원하는 길이로 절단된다. 타입 1의 후방 부착물은 음향적 이유보다는 연주면(1)의 보호를 위해서 설계된 것이므로, 그 길이들은 먼저 연주면(1)의 사발형상부 깊이에 대응하도록 선택되지만 이와 달리 전통적인 길이를 따를 수 있다. G-소프라노 스틸팬의 경우 길이는 전형적으로 20.3cm/8 in 이지만 25.4 cm/10in 를 넘지 않는다. G-세컨드 스틸팬의 경우 길이는 25.4 cm/10 in 이지만 35.6 cm/14 in 를 넘지 않는다. G-3미드의 경우 그 길이는 전형적으로 35.6cm/14 in 이지만 45.8cm/18in 를 넘지 않는다. G-6베이스의 경우 길이는 전형적으로 86.36 cm/34 in이어야 한다.
차임(13)에 부착되어야 하는 튜브 끝의 플랜지(14c)는 차임(13)으로의 부착을 용이하게 하는데 사용된다. 튜브 조립체는 튜브와 플랜지를 포함하는데, 압연 공정에 의해 생성된 내부 응력을 경감시키기 위해 열처리 된다. 피아노 또는 기타의 줄 장력의 감소와 함께 일어나는 음역의 감소와 유사하게, 내부 응력의 감소는 또한 상기 응력에 의해 정해진 음계의 진동수를 감소시키는 경향도 있다. 재료는 후방 부착물(14)의 진동 흡수 특성들을 더욱 강화하기 위하여 굵은 입자(grain) 크기를 갖는다.
플랜지를 차임(13)에 부착하는 것은 너트들 및 볼트들을 갖고 수행된다. 접촉 소음을 제거하기 위하여 너트와 볼트들이 플랜지 주변부를 따라 매 5 cm/2 in 마다 적용된다; 추가로 플랜지와 차임(13) 사이에 코르크, 고무, 펠트 또는 기타 진동 감쇠 재료로 제조된 개스킷이 사용된다.
진동에 대한 저항력은 사용된 강철의 표면에 주름을 잡음으로써 더욱 강화된다. 상기 주름링들은 시트 금속의 변형에 대한 저항성을 제공하는 버팀대의 역할을 수행한다는 것이 진동 분석 및 제어 분야의 전문가들에 의해 알려져 있다. 이와 같이 형성된 주름을 형성하는 봉우리들은 2.54 cm/1.00 in 의 최대 너비를 갖고 높이가 2.54cm/1.00 in 이며 이격거리가 7.62 cm/3 in미만이어야 한다. 타입 1 후방 부착물의 안쪽 표면은 다이나맷 익스트림과 같은 상업적으로 이용가능한 진동 흡수 매트 또는 코팅으로 코팅되어야 한다.
연주면 맞은편의 튜브의 끝은 개방된 채로 남겨지고 주변부에 끼워맞춰지는 링(14d)으로 강화된다. 상기 링(14d)은 1.25 cm/0.50 in 의 속이 빈 원형 단면의 연강으로 제조된다. 링을 위해 사용되는 강철의 최소 두께는 미국표준협회(ANSI) 일람표 40 이다.
타입 2의 후방 부착물(14)들은 이들이 부착되는 악기의 음역에 걸쳐 소리 에너지의 효과적인 방사체로 작용하도록 후방 부착물(14)의 적절한 설계를 통해 G-팬의 소리 방사 특성을 강화하는 동시에 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하도록 설계된다. 이 분류는 두개의 하위 분류로 나뉜다.
타입 2a의 후방 부착물(14)들은 관련된 악기 위에 존재하는 몇 개의 또는 모든 노트들에 조율된 다양한 디자인의 공명기들을 사용한다. 따라서 타입 2a의 후방 부착물(14)들의 이상적인 진동수 응답은 관련된 악기 위에 존재하는 다양한 노트 진동수들에서만 공명 피크들을 구성한다. 타입 2a의 후방 부착물(14)들에서 사용되는 상기 공명기들은 악기의 음색을 현저히 변경시킬 것이고 소리 세기의 레벨들을 증가시킬 것이다.
타입 2b의 후방 부착물(14)들은 가청 스펙트럼에 걸쳐 상기 후방 부착물(14)로부터 균일한 소리 수준 강도 방사를 보장하는 후방 부착물(14) 구조를 채용한다. 타입 2a의 후방 부착물(14)의 이상적인 진동수 응답은 임의의 상당한 공명 특성들을 피할 것이지만 사실상 밴드패스(band pass)일 것인데, 악기의 음역에 걸쳐 편평한 응답을 가지며 아래쪽과 위쪽 진동수 제한의 아래와 위로 롤오프(roll off)된다. 상기 타입 2b의 후방 부착물(14)들은 타입 1의 후방 부착물(14)들과 같이 극도의 감쇠를 채용하지 않지만, 설계된 공명 진동수들에서 진동 수준들이 피크가 되는 타입 2a의 후방 부착물(14)과 비교하여 자극의 모든 진동수들에서 상대적으로 낮은 진동 수준들을 여전히 나타낸다. 효과적인 소리 방사는 후방 부착물의 큰 표면적의 결과일 것이다.
타입 2a의 후방 부착물(14)을 갖는 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예는 도 8에 도시한 것과 같은 튜브(17)들의 다발을 사용한다. 도 8a는 튜브(17)들의 다발을 노출시키기 위해 부착물의 바깥 껍질부(18)를 절개한 측면도를 나타낸다. 바깥 껍질부는 상술한 전통적인 단일 튜브형 타입 1의 후방 부착물(14)과 정확히 같다. 튜브 다발은 전형적으로 5.08cm /2 in 에서 10.16 cm/8 in인 작은 직경의 개방된 끝을 가진 튜브(17)들의 그룹으로 이루어진다. 각 튜브(17)의 길이는 튜브의 공명이 기본 노트 진동수에 대응하는 것을 보장하도록 설정된다.
도 4b는 튜브(17)들의 다발을 포함하는 후방 부착물(14)을 갖는 G-소프라노 스틸팬의 후면도를 보여준다. 이 도면은 튜브들이 볼트로 죄어진 프레임(19)을 포함하여 도시된다. 프레임(19)은 방사상의 버팀대(19b)들에 의해 함께 보지된 동심의 원형 버팀대(19a)들로 이루어진다. 원형의 버팀대(19a)들 및 방사상의 버팀대들(19b)은 둘 다 속이 빈 정사각형 또는 1.25 cm/0.5 in 의 단면직경을 갖는 속이 빈 원형 단면의 알루미늄 또는 강철로 만들어진다. 이 프레임은 그 자체가 바깥 껍질부(18)에 볼트로 죄어진다.
개방형 튜브용의 튜브 지오메트리 및 공명 진동수에 관한 식은 다음과 같이 알려져 있다.
여기서, f n은 n번째 공명 진동수이고, n은 양의 정수이고, d는 튜브 직경이고, L은 튜브 길이 그리고 ν는 공기중의 음속이다. 인자 0.3d는 튜브 끝에서의 소리의 분산을 보상하는데 사용되는 단부 보정인자이다. 인자 L+0.3d는 따라서 노트 진동수의 ½파장에 대응한다.
상기 식은 적용된 진동수의 ¼파장보다 작은 튜브 직경에 적용된다. G-소프라노 팬의 경우, 이것은 33.02 cm/13 in 에서 4.06 cm/1.6 in 까지 변한다. G-소프라노 스틸팬에 적용된 것과 같은 타입 2a의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 링0(1i)에 대해 5.08 cm/3.00 in 직경의 튜브들을 사용하고, 링1(1j)에 대해 2.54 cm/ 1.00 in 튜브들을 그리고 링2(1k)에 대해 1.27 cm/0.5 in 튜브들을 사용한다. 이 선택은 G-소프라노 팬에 대하여 71.48 cm / 28.14 in 에서 8.93 cm/3.52 in 까지 변하는 길이를 갖는 튜브를 가져온다.
다발 내 각 튜브는 한개의 노트 밑에 위치된다. 튜브의 직경은 대응하는 노트의 표면적의 ¼을 커버하도록 선택되고 배치는 임의의 교점 라인을 피하면서 노트의 일 사분면에 걸쳐 있다. 이는 제2 및 제3 배음의 취소 가능성을 최소화하여 튜브 입구에서의 소리의 세기 수준들을 최대화하기 위한 것이다.
튜브 다발 설계의 한가지 주된 이점은 각 개별 노트가 이제 유일한 공명기와 관련되는 반면 전통적인 스틸팬의 스커트부와 타입 3의 후방 부착물(14)은 물론 타입 1의 후방 부착물(14)은 모든 노트들을 위해 한개의 공명기만을 제공한다.
그리고, 튜브들이 양쪽에서 개방되어 있기 때문에 그 공명 모드들은 기본 공명 진동수의 모든 배수에서 발생하고 전통적인 스틸팬들에서와 같이 공명 널(null)들은 없다. 이 이점들은 더 최적화된 음향적 방사기의 설계를 용이하게 한다.
그러나, 최대의 음향적 효과를 위하여, 요구되는 튜브 길이는 상당히 길어질 수 있다. 실제로, G-6베이스의 경우, 가장 긴 튜브는 길이가 349 cm/135 in이다. 이 문제는 예를 들어 튜바(tuba)에서 행해진 바와 같이 튜브를 접음으로써 쉽게 처리될 수 있다.
도 5는 팬의 테두리에 가장 가까운 노트들의 기본 진동수에서 공명하는 후방 부착물(14)의 구조의 조율된 공명 단면(20)들을 이용하는 타입 2b의 후방 부착물(14)를 갖는 G-팬의 바람직한 실시예를 보여준다. 타입 2b의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예에 있어서, 공명 단면(20)들은 연주면(1) 위에 형성된 것과 비슷한 실제 조율된 노트들이다. 이와 다른 구현예에서는 예를 들어, 리드(reed)를 사용하는데, 후방 부착물(14)의 몸체를 자르고 리드 길이를 조절함으로써 요구되는 진동수로 조율된다.
타입 2b의 후방 부착물(14)의 바람직한 실시예는 타입 1 및 타입 3의 후방 부착물(14)들에 대하여 악기 위의 개별 노트들을 위해 소리 방사가 조율되는 것을 용이하게 하는 장점을 갖는다. 실제로, 조율된 부분들(20)은 모든 노트들의 소리 수준들에서 균일도를 가져올 수 있는 필드(field) 조절을 허용하는 소리 필드로의 각각의 기여를 줄이기 위해 감쇠되거나 소리를 죽일 수 있다. 감쇠는 예를 들어 질량 로딩에 의해 달성될 수 있다. 그리고, 타입 2b의 후방 부착물(14)은 타입 2a의 후방 부착물(14)에 보다 휴대성은 물론 제조가 더 용이하고 더 저렴하다는 장점을 갖는다.
타입 3의 후방 부착물(14)들은 후방 부착물(14) 및 연주면(1)에 의해 둘러싸인 공기의 음향적 공명을 통해 G-팬의 소리 방사 특성을 강화하는 동시에 연주면(1)의 뒤쪽을 보호하도록 설계되었다. 순수한 타입 3의 후방 부착물(14)은 타입 1의 설계의 경우와 같이 매우 단단한 후방 부착물 구조를 이용하지만, 요구되는 방사 특성들을 달성하기 위해 후방 부착물(14)과 연주면(1)에 의해 생성된 외피 내의 공기 움직임의 동역학을 사용하는 타입 2의 후방 부착물(14)의 경우와 같이 고체 공명기들의 사용을 포함하지 않는다.
음향적 고려의 요소로 설계된 후방 부착물(14)의 몸체에 소리 공명기를 포함하는 후방 부착물(14)에 타입 2 및 타입 3의 구성 모두의 특성을 결합하는 것이 가능하다.
도 6은 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-소프라노의 바람직한 실시예를 보여준다. 상기 후방 부착물(21)은 사발형상부의 베이스에서 포트 개구(22)를 구비한 반전된 돔 또는 사발형상부 구조로 이루어진다. 상기 포트 개구(22)는 팬 위의 가장 높은 음역에 대응하는 G 소프라노의 가장 안쪽 링인 링2(1k)로부터 직접적인 방사를 허용하기 위해 충분히 크게 제조된다. 도 10a는 연주자에 의해 보여지는 것과 같은 평면도를 나타낸다. 도 10b는 측면 사시절개도이다. 도 10c는 저면도를 나타낸다. 포트 개구(22)는 연주면(1)위의 링 2(1k)의 열두개의 노트(1a)들을 거의 커버하지 않는 중앙부에 명확히 도시되어 있다.
포트 크기는 물론 연주면(1)과 타입 3의 후방 부착물(21)에 의해서 생긴 공동(cavity)의 체적은 악기 위의 가장 낮은 노트 진동수를 강화하기 위해 설계된다. 이 설계는 G-미드 및 G-6베이스에 가장 적합한데, 이는 휴대성에 약간의 개선을 가져오지만, G-3미드 및 G-소프라노 스틸팬에 쉽게 적용 가능하다.
타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬은 다음과 같은 공명 진동수를 갖는 것으로 알려진 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기로 모델링될 수 있다.
여기서, c는 음속으로서 통상 340m/s이고, rp =d/2는 포트 반경이고, d는 포트 직경이고, 그리고 V는 G-팬 및 포트를 갖는 후방 부착물에 의해 둘러싸인 체적이다. 인자 1.7rp 는 길이가 L이고 반경이 rp 인 튜브를 통한 공기로의 개방구를 제외하고는 폐쇄된 부피 V를 갖는 고전적인 공명기의 유효길이 L이다.
대응하는 진동수 응답은 다음의 Q-인자를 갖는 밴드패스(bandpass)이다.
여기서, B는 공명기의 3 dB 밴드폭이다.
위 식들을 적용하기 위하여, 부피 V가 계산되어야 한다. 이 양의 산정은 연주면(1)이 기초 반경 r 및 높이 hps 를 갖는 구형의 뚜껑이라는 가정에 의해 얻어질 수 있다. 또한 타입 3의 후방 부착물(21)은 베이스의 반지름이 rp 이고 높이가 hp 인 작은 구형 뚜껑을 제거한 후 남아있는 연주면인 구형 뚜껑으로서 동일한 베이스를 공유하는 높이 hra 의 구형 뚜껑의 부분이라고 가정한다. 상기 구형 뚜껑을 제거하면 반경 rp 를 갖는 포트(22)가 만들어진다. 정의된 변수들을 더 잘 설명하기 위해,이제 도11을 참조하는데, 도11은 도10에 나타낸 타입 3의 부착물(21)을 구비한 G-팬의 측면도를 나타내는데 이 가정을 적용하며 또한 V를 위한 식을 수립하기 위해 사용된 기호들을 나타낸다.
부피 V는 타입 3의 후방 부착물(21)이 형성되는 구형 뚜껑의 전체 체적에서 연주면에 의해 둘러싸인 체적과 포트를 생성하기 위해 타입 3의 후방 부착물(21)로 부터 제거된 구형 뚜껑의 조합된 부피를 공제함으로써 얻어진다. 이것은 다음 식에 의해 주어진다.
전술한 것은 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)에 관련된 방정식이다. 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)의 설계에 대한 바람직한 접근은 먼저 Q-상수, Q, 및 공명 진동수, fr 에 대한 알맞은 값을 선택하는 것일 것이다. 요구되는 포트 반경 및 악기 부피는 다음으로부터 계산될 수 있다.
그리고
Q, fr 은 다음 식으로 선택된다.
여기서, rpmax 는 최대 허용가능한 포트 반경이다; 이것은 전형적으로 실제 해결책들은 물론 헬름홀츠 양태(Helmholtz-like behavior)를 보장하기 위해 연주면을 형성하는 구형 뚜껑의 베이스부의 반경의 25% 이하가 되어야 한다.
부등식은 Q 및 fr 을 선택하는데 고려되어야 하는 교환조건을 나타낸다. 헬름홀츠 공명기는 본질적으로 단일 진동수 공명기이기 때문에, 한가지 전략은 fr 세트를 팬의 가장 낮은 노트 진동수 바로 위에 정렬시키고 낮은 진동수들에서 현저한 소리 감소 없이 대역폭이 가급적 넓도록 Q를 정렬시키는 것이다. 8.65의 Q-상수는 공명 진동수에서 소리 크기의 결과적인 감소와 함께 1 반음 대역폭을 가져오는 반면 2.87의 Q-상수는 ±3 반음들의 대역폭을 제공한다.
지금까지 언급된 개시는 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)과 관련된 방정식을 설명한다. 구형의 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)의 설계에 대한 바람직한 접근은 먼저 Q-상수, Q, 및 공명 진동수 fr 에 대한 알맞은 값을 선택하는 것일 것이다. 요구되는 포트 반경 및 악기 부피는 다음 식으로부터 계산될 수 있다.
그리고
Q, fr 은 다음 식으로 선택된다.
rpmax 는 최대 허용가능한 포트 반경이다; 이것은 전형적으로 실제적인 해결책들은 믈론 헬름홀츠 태양을 보장하기 위해 연주면(1)을 형성하는 구형 뚜껑의 베이스부의 반경 r의 30% 이하이어야 한다.
부등식은 Q 및 fr 을 선택하는데 고려되어야 하는 교환조건을 나타낸다. ㅎ헤헬름홀츠 공명기는 본질적으로 단일 진동수 공명기이기 때문에, 한가지 전략은 fr 세트를 팬의 가장 낮은 노트 진동수 바로 위에 정렬시키고 낮은 진동수들에서 현저한 소리 감소 없이 대역폭이 가급적 넓도록 Q를 정렬시키는 것이다. 공명 진동수에서 소리 크기의 결과적인 감소와 함께 8.65의 Q-상수는 1 반음 대역폭을 가져오는 반면 2.87의 Q-상수는 ±3 반음들의 대역폭을 제공한다는 것에 주목하여야 한다.
타입 3의 후방 부착물(21)은 휴대성을 증가시켜서 타입 1 및 타입2a의 부착물은 물론 전통적인 스틸팬들에서도 사용된 스커트부를 개량하는 것을 용이하게 보여준다. 예를 들어, 후방 부착물이 G-3미드 스틸팬의 가장 낮은 노트의 진동수에서 공명하기 위해 설계되었다고 가정한다. 직경 67.3 cm/26.5 in 의 스틸팬의 경우, 이것은 110 Hz 의 기본 진동수를 갖는 A2에 대응하고 138.9cm/54.7 in 의 튜브 길이를 요구한다.
그러나, 이는 단지 34.3 cm/13.5 in 의 구형 뚜껑 높이 hra 를 가지고 설명된 종류의 구형 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)을 요구한다. 이 설계를 위하여, 연주면 깊이 hps = 20.3 cm/, 포트 반경은 rp = 9.3 cm/3.7 in 그리고 포트 높이 hp = 1.3cm/0.5 in 로 18.2의 Q 상수를 가져온다. 연주면과 전술된 후방 부착물 사이의 길이 10.6 cm/ 4.2 in 및 직경 67.3 cm/26.5 in 의 원통형 튜브를 배치함으로써 같은 공명 진동수를 유지하면서 포트 반경은 18.9 cm/7.4 in 로 증가 될 수 있고 Q-상수는 8.5로 감소될 수 있다. 수정된 후방 부착물은 둘러싸인 부피를 두배로 하고 44.9cm/17.7 in 의 전체 길이를 가져온다.
그 반면, 타입 2a의 튜브 다발 설계 및 타입 2b의 후방 부착물(14)은 각 노트가 자체 공명기를 가지므로 악기 상의 각 노트로부터의 방사를 조율하는데 더 많은 융통성을 제공한다. 그리고, 전통적인 스틸팬들에 사용된 스커트부와 다르게, 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬의 바람직한 실시예는 단일 공명만을 나타내고 이 결과 그 진동수 응답에서 공명 널들을 나타내지 않고 따라서 음향적 공명기로서 더 적합하다.
타입 3의 후방 부착물(21)은 휴대성을 증가시켜서 타입 1 및 타입2a의 부착물은 물론 전통적인 스틸팬들에서 사용된 스커트부를 개선하는 것을 용이하게 보여준다. 예를 들어, 110 Hz 의 기본진동수에 대응하는 A2의 가장 낮은 노트를 구비한 G-3미드는 길이가 151 cm/60 in 까지의 튜브 길이를 요구한다. 그러나, 이는 단지 38.1 cm/15 in 의 구형 뚜껑 높이를 가지고 설명된 종류의 구형 타입 3의 포트를 갖는 후방 부착물(21)을 요구한다. 그 반면, 타입 2a의 튜브 다발 설계 및 타입 2b의 후방 부착물(14)은 각 노트가 자체 공명기를 가지므로 악기 상의 각 노트로부터의 방사를 조율하는데 더 많은 융통성을 제공한다. 그리고, 전통적인 스틸팬들에 사용된 스커트부와 다르게, 타입 3의 후방 부착물(21)을 구비한 G-팬의 바람직한 실시예는 단일 공명만을 나타내고 이 결과 그 진동수 응답에서 공명 널들을 나타내지 않고 따라서 음향적 공명기로서 더 적합하다.
아래는 G-팬 악기의 오케스트라를 형성하기 위해 사용될 수 있는 악기의 범위의 바람직한 실시예를 기술한다. 이러한 오케스트라는 상술된 4개의 악기, 예컨대 G-소프라노, G-세컨드, G-3미드, 및 G-6베이스를 독점적으로 구비할 수 있다. 또한 이 악기들은 음역 G1에서 B6까지 걸쳐있다. 이는 전통적인 어쿠스틱 스틸팬들이 음역 A1에서 F6까지 걸쳐있으므로 여덟개의 반음들만큼 종래기술을 개선한 것이다. 게다가, G-팬은 오직 네개의 다른 악기들, 즉 G-6베이스(Bass), G-3미드(Mids), G-세컨드(Second) 그리고 G-소프라노(Soprano)를 이용하여 이 범위를 커버하는데, 전통적인 스틸팬들은 11개 이상의 다른 악기들을 이용한다.
표 1은 G-팬 앙상블 범위와 전통적인 스틸팬들의 전형적인 음역을 비교한 것이다. 이 새로운 G-팬 설계는 스틸팬 셋트들의 갯수를 4개로 줄임으로써 더 작은 음역을 커버하는 다수의 악기들을 갖는 것 때문에 생기는 소음을 제거하는 것이 명백하다. G-팬 앙상블은 따라서 예를 들어 표 1에 나타낸 현악기들의 경우와 같은 더 전통적인 악기들과 더욱 일치한다. 현악 오케스트라는 단 네개의 악기를 가지고 넓은 음역을 효과적으로 커버할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
본 발명의 G-6베이스는 6개의 드럼 위에서 음역 G1에서 C4까지, 총 30개의 노트들 또는 2 ½ 옥타브를 커버한다. 따라서 G-6베이스는 전통적인 아홉개-베이스와 여섯개-베이스 스틸팬들의 조합된 범위를 능가한다.
G-3미드는 3개의 드럼 위에서 음역 A2에서 Ab 5까지, 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버한다. 따라서 G-3미드는 바리톤에서 알토 범위까지 커버하고 상당한 양의 4채널 방식 스틸팬과 테너 베이스 스틸팬 뿐만 아니라 3-첼로, 4-첼로 그리고 더블기타 스틸팬들의 조합된 범위도 능가한다.
비록 본 발명의 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 노트들 사이의 적절한 간격설정을 통해 최대의 명확함과 음악적 활동을 보장하기 위해 세개의 옥타브들의 노트들을 통합시켰으나, G-3미드 스틸팬은 연주면에 45개 만큼의 많은 노트들을 수용할 수 있고 따라서 4채널 방식의 스틸팬의 전형적인 음역을 능가한다.
G-세컨드는 2개의 드럼 위에서 음역 D3에서 C# 6까지, 총 36개의 노트들을 커버한다. 이것은 알토와 테너 범위를 목표로 하며 전통적인 더블 세컨드와 더블 테너 스틸팬들의 조합된 범위를 능가한다. 본 발명의 G-세컨드 스틸팬의 역할은, 대부분의 연주에서 선두 악기가 될 G-소프라노 스틸팬에 지원을 제공하는 것이다.
G-소프라노는 한개의 드럼 위에서 음역 C4에서 B6까지, 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버한다. 이것은 소프라노 범위를 목표로 하며 로우(Low) 테너 스틸팬과 하이(High) 테너 스틸팬의 조합된 음역을 능가한다.
표 1에 G-팬 앙상블을 위해 나타낸 노트 범위들은 설계가 상하 2개의 반음만큼 최저 노트들의 변동을 허용하므로, 명목상의 값이다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명의 G-팬 앙상블은 두개의 주어진 노트 배치 설계만을 이용한다. 이 두개의 배치 설계는, 가능한 한 노트들의 논리적이고 일관된 분배를 통해 더 많은 일반 온음계 중 어떤 것이라도 연주하기 쉬운 손동작이 가능하게 하면서, 인접한 노트들이 같은 협화 음정만큼 다른 것을 보장하고자 한다.
본 발명의 첫번째 주어진 바람직한 배치 설계는 노트들이 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들 위에 분배될 때, 앙상블의 상기 모든 스틸팬들 상의 사도와 오도 원(circle)의 상대적인 노트 배치를 유지한다. 사도와 오도 배치내 노트들의 옥타브의 순서는 오도에서 C로부터 C,G,D,A,E,B,F#,C#,Ab,Eb,Bb,F 로 증가한다.
두번째 주어진 바람직한 배치 설계는 앞서 말한 첫번째 설계를 보완하는 것으로서, 그 안에 노트들이 두개 또는 네개의 드럼들에 분산되어 있고 노트들의 임의의 주어진 인접 옥타브 내에서 서로 보완하는 두개의 전체 톤 온음계에 의거하는 스틸팬에 적용된다. C로 부터 시작하여, 첫번째 전체 톤 온음계는 C,D,E,F#,Ab,Bb 인 반면 두번째는 C#,Eb,F,G,A,B 이다.
본 발명의 G-소프라노 스틸팬을 위한 주어진 바람직한 노트 배치가 도 8에 도시되어 있고, 본 발명의 G-세컨드 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치는 도 9에 도시되어 있다. 본 발명의 G-3미드 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치가 도 10에 도시되어 있는데, 뒤이어 본 발명의 G-6베이스 스틸팬을 위한 바람직한 노트 배치가 도 11에 도시된다.
본 발명의 G-소프라노 배치는 종래기술의 연장으로서, 테너 강철팬에 적용되는 것이며, 도 1에 도시된 바와 같이 각기 바깥쪽 링, 링0(1i), 중간링, 링1(1j), 그리고 가장 깊이 있는 링, 링2(1k)로 이루어진 12 노트들의 세개의 동심 링들(rings) 안에 사도 및 오도의 완전한 원을 반복함으로써 얻어진다. 전통적인 테너 팬과 마찬가지로, C노트는 연주자에 가장 가까운 드럼의 부분에 대응하여 원의 바닥에 위치되어 배치가 정해진다. 이 정해진 배치는 심지어 G-소프라노 범위가 더 낮은 음조에서 시작될 경우에도 유지된다. 테스트에 따르면, 67.31cm/26.50inch의 드럼에 구현되는 G-소프라노는 A3 부터 시작하는 3-옥타브 범위를 수용할 수 있다.
비록 도 1의 G-소프라노 스틸팬이 반시계 방향으로 오도에서 펼쳐지는 노트들을 나타내지만, 이 팬은 물론 이 배치의 가역의 연주에 의해서도 구현될 수 있다.
G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예는 반시계 방향으로 오도가 펼쳐지는 상태로 사도와 오도 배치를 구현한다. G-소프라노의 각 드럼 상의 노트들의 배치는 따라서 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도 또는 오도의 음계에 의하여 분리되도록 하는 것이다. 따라서 음악적 불협화음은 이 음계들이 협화음으로 인식됨에 따라 줄어든다.
이제 도9를 참조한다. 사용된 G-세컨드 스틸팬의 노트 배치는 종래 기술에서 알려져 있고, C-장조 온음계를 전체 톤으로, 즉 두개의 반음들의 음계들로 분류하는 것에 의거한다. 사도 및 오도의 원 상에서 루트 노트(root note)를먼저 선택하고 오도 방향으로 원을 일주하면서 원 상의 그 밖의 모든 노트를 선택함으로써 트들이 선택된다. 이는 G-세컨드 스틸팬의 오른쪽 드럼(2) 위에 여섯개의 가장 낮은 노트들을 준다. 온음계 ykd의 나머지 여섯개의 노트들은 나머지 드럼(3)에 할당된다. 각각의 드럼 상에서, 가장 낮은 노트들의 옥타브들이 생성되고 두 배의 옥타브가 달성될 때 까지 이 과정이 반복된다. 공간 제한 때문에, 두개의 가장 낮은 노트들 각각의 첫번째 옥타브가 상기 노트들과 나란히 노트들의 바깥쪽 원 위에 배치된다. 이는 도 9의 바람직한 실시예에서 D, Eb, E 그리고 F 노트들에 대해 도시되어 있다. 모든 다른 노트들을 위해 옥타브와 두 배의 옥타브들은 바람직한 방식으로, 즉 드럼의 안쪽 부분에 두개의 분리된 노트들의 동심원 상에 배치된다.
본 발명의 앙상블의 거의 모든 G-세컨드(second) 스틸팬의 경우, 바람직한 G-팬 노트 배치는 사도와 오도 원을 상기 싸이클 상의 연속 노트 그룹으로 균일하게 분할함으로써 비롯된다. G-세컨드의 경우에 이러한 분할로의 임의의 시도에 의해 하나의 반음인 G-세컨드의 각 드럼 위에 두개의 노트가 생기게 하거나 또는 단(minor) 이도(second) 떨어져 최악의 불협화음이 될 가능성이 높아진다.
전체 톤에 기초한 노트들의 할당이 이 문제 해결에 도움을 준다. 추가하여, 노트의 할당은 불협화음으로 여겨지는 음계들 중 가장 유망한 것으로 여겨지는 것에 대응하여, 인접한 노트들이 각 드럼 상의 한쌍의 노트들의 경우를 제외하고는 장 삼도 도는 단 삼도 떨어지도록, 즉 증음된(augmented) 사도 떨어지도록 하는 것이다. 왼쪽 드럼의 이 2개의 노트 B3 와 Eb 4 및 오른쪽 드럼의 Bb 3 와 E3 사이의 커플링은 후술하는 방법을 적용함으로써 줄일 수 있다.
G-세컨드를 구성하는 본 발명의 앙상블의 두개의 드럼 보완책은 대부분의 연주에서 선두 줄의 악기가 될 G-소프라노를 지원하도록 설계된다. 이런 점에서, 구성 드럼들의 갯수가 적을 수록 빠른 악절을 더 용이하게 연주할 수 있으므로, 세개의 드럼 G-3미드에 대하여 장점을 갖는다.
이제 도 10을 참조하는데, 이 도 10은 본 발명의 G-3미드 스틸팬을 위한 바람직한 배치 구성을 보여준다. G-3미드는 세개의 드럼들 위에 사도와 오도의 싸이클을 분배하므로 종래기술로부터 벗어나 있는데, 이는 지금까지는 전혀 적용된 적 없는 접근방법이다.
사도 및 오도의 원의 네개의 연속 노트들의 세개의 옥타브들을 G-3미드 세트의 세개의 드럼 각각에 할당함으로써 G-3미드 배치가 얻어진다. 이는 G-3미드의 각 드럼 상에 12개의 노트들을 배치한다. 첫번째 드럼(4)에 할당된 네개의 노트들은 루트 노트와 그리고 오도 내에서 펼쳐지는 다음 세개의 노트들을 선택함으로써 얻어진다. 오도 내에서 펼쳐지는 사도와 오도의 원 안에 있는 다음 네개의 노트들은 그래서 두번째 드럼(5)에 할당된다. 오도 내에서 펼쳐지는 사도와 오도의 원 안에 있는 마지막 네개의 노트들은 그래서 세번째 드럼(6)에 할당된다. 한 옥타브 내에 12개의 노트들이 있기 때문에, 결과적으로 이 절차를 사용하여 3개의 드럼에 노트들을 할당하는 12개의 독특한 방법이 있다. 루트 노트의 선택은 가장 중요한 음역, 드럼 크기, 조율사에 의해 사용되는 노트 형판의 크기 및 G-소프라노 노트 배치 정렬의 보존 등, 다양한 인자에 의존한다.
도 10에 나타난 것과 같은 노트 배치을 구비한 G-3미드의 경우에, 예를 들어, 루트 노트가 C 삼옥타브라면, C, G, D 및 A 각각이 첫번째 드럼(4)에 할당될 것이다. 오도에서 펼쳐지는 싸이클 상의 다음 네개의 노트들, 즉 E, B, F# 및 C#의 삼옥타브들은 두번째 드럼(5)에 배치될 것이다. 마지막으로 오도에서 펼쳐지는 싸이클 상의 마지막 4개의 노트들, 즉 Ab, Eb, Bb 및 F의 세개의 옥타브들은 세번째 드럼(6)에 배치될 것이다.
G-3미드의 각 드럼위에 있는 노트들의 배치는 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도, 오도, 또는 육도의 음계에 의하여 분리된다. 따라서 이 음계들은 협화음으로 인식되므로 음악적 불협화음이 감소된다.
이제 도 11를 참조하는데, 이 도 11은 G-6베이스 스틸팬을 위한 바람직한 배치 구성을 나타낸다. G-6베이스 배치는 종래 기술의 6-베이스를 위해 얻은 것의 연장으로서 노트의 완전 삼옥타브들과 오도의 2개의 옥타브를 G-6베이스를 구성하는 여섯개의 드럼(7, 8, 9, 11, 12) 각각에 할당함으로써 얻어진다. 이것은 G-6베이스의 각 드럼 위에 5개의 노트를 배치한다. 첫번째 드럼(7)에 할당된 두개의 노트는 루트 노트와 그 오도를 선택함으로써 얻어진다.
오도에서 펼쳐지는 사도 및 오도의 싸이클의 다음 두개의 노트가 그래서 두번째 드럼(8)에 할당된다. 이 과정은 사도 및 오도의 싸이클 상의 마지막 두개의 노트들이 여섯번째 드럼(12)에 할당될 때까지 계속된다. 한 옥타브 내에 12개의 노트들이 있으므로, 따라서 이 절차를 이용하여 3개의 드럼들에 노트를 할당하는 12가지 독특한 방법들이 있다. 루트 노트의 선택은 가장 중요한 음역, 드럼 크기, 조율사에 의해 사용되는 노트 형판의 크기 및 G-소프라노 노트 배치 정렬의 보존 등 다양한 인자에 의존한다.
바람직한 실시예에서 G-6베이스는 2 ½ 옥타브들을 커버하며 이는 전통적인 6-베이스에서 얻는 것에 대하여 전체 옥타브가 증가한다. 그리고, G-6베이스는 9-베이스 및 6-베이스 스틸팬들의 조합된 범위를 능가하며 실질적으로 테너 베이스 스틸팬 범위를 커버한다. 설명된 절차를 이용하여, G-6베이스 범위 내의 가장 낮은 6 노트들은 세개의 완전한 옥타브에서 구현된다; 따라서 이들은 악기의 범위 내에 가장 높은 여섯개의 노트들을 또한 구축한다. G-6베이스 상의 나머지 노트들은 처음 여섯개의 노트의 옥타브 범위를 보완하고 두개의 옥타브에서 구현된다.
G-6베이스의 각 드럼 상의 노트들의 배치는 물리적으로 인접한 노트 쌍들이 사도와 오도의 음계에 의해 분리되도록 하는 것이다. 음악적 불협화음은 따라서 최소한 있을 수 있는 협화음 음계들로 감소될 수 있다. 이는 불협화음 톤의 지각에 관련된 진동수의 임계 대역폭이 다른 음역들의 경우보다 베이스 범위에서 더 작은 베이스 범위를 위하여 중요하다.
본 발명의 목적은 G-팬 앙상블의 스틸팬들의 바람직한 실시예가 종래 기술에서 얻어진 것보다 11.43 cm/4.5 in 증가된 직경 67.31 cm / 26.50 in 인 연주면을 갖고 따라서 더 높은 소리 강도 수준들에서 음악 소리의 발생을 용이하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 더 큰 드럼들의 사용의 직접적인 결과로서, 스틸팬들의 G-팬 앙상블은 음역 G1에서 B6까지 분포하는 음역을 제공하고 따라서 전통적인 음향적 스틸팬들이 음역 A1에서 F6까지 분포하는 것 만큼, 여덞개의 반음만큼 종래 기술을 개선할 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 스틸팬들의 G-팬 앙상블이 오직 두개의 노트 배치 형판들을 사용하여 종래기술보다 상당히 개선된 성능을 제공하는 것인데, 이 종래기술에 대한 개선은 노트 배치의 철학이 현저히 변화하여 연주 유연성의 증가를 가져와, 연주자들이 G-팬 집합내의 임의의 스틸팬에 더 용이하게 적응할 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 목적은 한개, 세개, 또는 여섯개의 드럼들에 분포된 노트들을 구비한 모든 스틸팬들을 위해, G-팬 앙상블이 사도 및 오도 원의 상대적인 노트 배치를 보존하는 노트 배치 형판을 사용하는 것이다.
게다가 본 발명의 다른 목적은 노트들이 두개, 또는 네개의 드럼들에 분포되어야 하는 모든 악기들을 위해, G-팬 앙상블은 임의의 주어진 노트들의 인접 옥타브에서 서로 보완하는 두개의 전체 톤 음계에 기초한 노트 배치 형판을 이용하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스틸팬들의 G-팬 앙상블이 상술된 음역 G1에서 B6까지를 커버하기 위해 오직 네개의 바람직한 별개의 악기들, G-6베이스, G-3미드, G-세컨드 및 G-소프라노를 이용하는 반면, 전통적인 스틸팬들은 더 제한된 음역 A1에서 F6까지를 커버하기 위하여 열한개 이상의 별개의 악기들을 이용하고, 따라서 본 발명은 사회적 유대감과 연주를 책임지는 스틸팬 연주자의 소득 창출을 위해 더 작은 음역 및 비싼 운송 비용 및 부수적이고 제한적인 이동성을 커버하기 위해 열한개의 스틸팬 악기들을 구비하는 것으로부터 기인하는 어수선함을 제거함으로써 종래 기술을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-6베이스 스틸팬의 바람직한 실시예가 음역 G1에서 C4까지, 총 30개의 노트들 또는 2 ½ 옥타브들을 6개의 드럼들에서 커버하여 전통적인 9-베이스 및 6-베이스 스틸팬들의 조합된 음역을 초과하고, 이에 따라 종래 기술에서 얻어진 것 보다 더 휴대가능한 베이스 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서, 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주의 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 세개의 드럼들 위에 음역 A2에서 Ab 5까지 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버하는 것이다. G-3미드는 따라서 바리톤에서 알토 범위를 커버하고 4채널 방식의 스틸팬 및 테너 베이스 스틸팬 음역들의 상당량은 물론 3-첼로, 4-첼로 및 더블 기타 스틸팬들의 조합된 범위를 초과하고, 따라서 바리톤 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하며, 이는 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 휴대가능하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
또 다른 목적으로서, 비록 G-3미드 스틸팬의 바람직한 실시예가 노트들 사이의 적절한 간격설정을 통해 최대의 명료함 및 음악적 활동을 보장하기 위해 삼옥타브의 노트들을 통합하지만, G-3미드는 그 연주면에 45개의 노트들을 수용할 수 있고 따라서 4채널 방식의 스틸팬의 전형적인 음역을 초과한다.
본 발명의 또다른 목적은 G-3미드 스틸팬은 그 노트 배치가 세개의 드럼에 걸쳐 사도 및 오도의 원으로 분포하므로 종래 기술과는 주된 차이를 나타낸다.
본 발명의 다른 목적은 G-세컨드 스틸팬의 바람직한 실시예가 2개의 드럼에서 음역 D3에서 C# 6까지 총 36개의 노트들을 커버하는 것이데, 이는 알토 및 테너 범위들을 목표로 하며 그리고 전통적인 더블 세컨드 및 더블 테너 스틸팬들의 조합된 범위를 초과하기 때문이며, 따라서 종래 기술에서 얻어진 것 보다 더 휴대가능한, 알토 및 테너 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 G-소프라노 스틸팬의 바람직한 실시예가 한개의 드럼에서 음역 C4에서 B6까지 총 36개의 노트들 또는 3 옥타브를 커버하는 것으로서, 소프라노 범위를 목표로 하며 로우 테너 스틸팬 및 하이 테너 스틸팬의 조합된 음역을 초과하고, 따라서 종래 기술에서 얻어진 것보다 더 휴대가능한 소프라노 범위의 더 컴팩트한 악기를 제공하면서 종래 기술에서 종종 요구되었던 조 옮김의 필요성을 감소시킴으로써 연주 융통성을 개선하는 것이다.
본 발명의 최종 목적은, 종래기술에서는 한개의 통 또는 튜브인 후방부착물이 주어진 드럼 위에 있는 모든 노트들의 기본 진동수에 대응하지 않는 공명을 나타내는 반면에, 타입 2a의 후방 부착물들이 연주면 위의 각 노트들을 위한 튜브 공명기를 제공하는 튜브 다발 메커니즘의 적용을 통해 소리의 전파를 강화함으로써 종래 기술을 개선하는 것이다. 이것은 악기의 소리크기 및 음악적 정확도를 개선하는 새로운 접근방식이며 종래 기술에서 지금까지 알려지지 않았다.
특별한 작동 조건 및 상황에 맞추어 변할 수 있는 다른 주어진 변형예들 및 특징들이 당업자에게 명백해 질 것이기 때문에, 첨부된 도면과 연계하여 상술한 상세한 설명으로부터, 본 발명은 개시를 위해 선택된 예들에 한정되는 것으로 간주되어서는 아니되며 첨부된 청구범위의 진정한 정신 및 범위로부터 일탈하지 않는 모든 변형예와 수정예를 포함한다는 점을 이해하여야 한다.
<용어 설명>
타악: 악기의 타격에 의한 음악의 연주
연주자: 악기를 연주하는 사람
스틸팬: 이디오폰(idiophone) 등급의 명확한 음조의 타악기로서, 전통적으로 는 원통형 강철 드럼 또는 강철 컨테이너로 제조된다. 드럼이나 컨테이너의 상단은 보통 통로들, 그루브들 또는 구멍들에 의해 부분들로 나누어지는 연주면을 제조하는데 사용된다. 각 부분은 정확한 음조로 조율된 노트이다. 스틸팬이 만들어지는 드럼의 원통쪽은 보통 공명기로서 작용하기 위하여 그리고 연주면을 위한 물리적 지지부를 제공하기 위하여 유지된다.
팬연주자 : 스틸팬 연주분야의 숙련가
사도 음정(사도들): 그 음조 진동수들의 비율이 평균율의 음율에서 명목상 25/12라면 두개의 노트들은 사도 만큼 다르거나 사도 음정만큼 떨어져 있다.
오도 음정(오도들): 그 음조 진동수들의 비율이 평균율의 음율에서 명목상 27/12라면 두개의 노트들은 오도 만큼 다르거나 오도 음정만큼 떨어져 있다.
사도 및 오도 배열: 인접 노트들의 순서가 한 방향으로 사도 음정만큼 그리고 따라서 반대방향으로 오도 음정만큼 다른 음악적 노트들의 배열.
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<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 연주면
1a 노트들
1b 지지망
1c 노트 커버들
1d 주 사발형상부
1e 주 사발형상부 플랜지
1f 진동 흡수 개스킷
1g 보조 사발형상부
1h 보조 사발형상부 개스킷
1i 링 0
1j 링 1
1k 링 2
2 G-세컨드 스틸팬 위의 첫번째 드럼
3 G-세컨드 스틸팬 위의 두번째 드럼
4 G-3미드 스틸팬 위의 첫번째 드럼
5 G-3미드 스틸팬 위의 두번째 드럼
6 G-3미드 스틸팬 위의 세번째 드럼
7 G-6베이스 위의 첫번째 드럼
8 G-6베이스 위의 두번째 드럼
9 G-6베이스 위의 세번째 드럼
10 G-6베이스 위의 네번째 드럼
11 G-6베이스 위의 다섯번째 드럼
12 G-6베이스 위의 여섯번째 드럼
13 차임
13a 지지링
13b 접합부
13c 서스펜션 휠
13d 서스펜션 휠 축
14 후방 부착물
14a 자세 오프셋 추
15 지지대
15a 지지대 직립부
16 지지컵
17 튜브
18 바깥 껍질부
19 프레임
19a 동심형 버팀대
19b 방사형 버팀대
20 공명 부분
21 타입 3의 후방 부착물
22 포트 개구
Claims (18)
1 내지 4 개의 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블(ensemble)로서, 상기 앙상블은 -G1, G# 1, A1, A# 1, B1, C2, C# 2, D2, D# 2, E2, F2, F# 2, G2, G# 2, A2, A# 2, B2, C3, C# 3, D3, D# 3, E3, F3, F# 3, G3, G# 3, A3, A# 3, B3, C4, C# 4, D4, D# 4, E4, F4, F# 4, G4, G# 4, A4, A# 4, B4, C5, C# 5, D5, D# 5, E5, F5, F# 5, G5, G# 5, A5, A# 5, B5, C6, C# 6, D6, D# 6, E6, F6, F# 6, G6, G# 6, A6, A# 6, 및 B6의 전체 음역을 커버할 수 있도록 된 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제1항에 있어서, 상기 앙상블은 4 개의 스틸팬 악기를 포함하되, 이 4 개의 스틸팬 악기는 소프라노, 세컨드, 미드 및 베이스 악기인 앙상블.
제2항에 있어서, 상기 소프라노 악기는 하나의 드럼을 구비하고, C4에서 B6의 음역을 커버하도록 되어 있고, 상기 세컨드 악기는 두 개의 드럼을 구비하고, D3에서 C# 6의 음역을 커버하도록 되어 있고, 상기 미드 악기는 세 개의 드럼을 구비하고, A2에서 G# 5의 음역을 커버하도록 되어 있고, 상기 베이스 악기는 여섯 개의 드럼을 구비하고, G1에서 C4의 음역을 커버하도록 되어 있는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제3항에 있어서, 상기 악기들의 연주면들은 면적 
이고, 여기서 SBI는 B1 노트의 면적이고, α는 연속적인 노트들 사이의 면적 비율로서 0.93이고, n은 연주면 상의 노트들의 수이고, 필요한 변경을 가한 구형상 사발형상부 형태의 연주면의 경우 상기 연주면의 반경은 
이고 여기서 d는 연주면을 형성하는 사발형상부의 깊이이며, 악기의 드럼들의 갯수는 
로 주어지는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제4항에 있어서, 상기 소프라노 악기는 하나의 드럼을 구비하되, 상기 연주면의 면적은
또는 4646.4㎠ 이상이고, 가장 큰 쾌적 깊이는 d=10'' 또는 25.4cm 이고, 요구되는 반경 
은 32.7cm 또는 12.9in 이상이고, 상기 연주면은 주 및 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면을 구비하고 각각의 주 및 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면에 네 개 이상의 개별적인 노트영역을 구비하고, 각각의 개별적인 노트영역은 상기 주 및 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면에 상기 네 개 이상의 개별적인 노트영역의 나머지의 피치로부터 분리되어 한정된 피치로 조율되고, 상기 주 사발형상부 노트를 지지하는 표면은 이 주 사발형상부 노트의 바닥에서 중앙에 위치하는 구멍을 형성하고, 상기 구멍은 상기 주 사발형상부 노트를 완전히 통과하도록 되어 있고;
상기 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면은 상기 반경보다 더 큰 외부 반경을 구비하고, 상기 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면은 상기 구멍에 삽입되어 고정되도록 구성된 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제5항에 있어서, 상기 주 사발형상부 노트를 지지하는 표면과 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면을 분리하는 하나 이상의 진동 흡수 개스킷을 구비하고, 상기 진동 흡수 개스킷은 상기 주 사발형상부 노트를 지지하는 표면과 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면으로부터 분리되어 있고, 상기 주 사발형상부 노트를 지지하는 표면과 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면 사이의 진동을 분리하여, 상기 주 및 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면들에서 다수의 개별적인 노트영역의 자극 동안에 노트 연결부에서 0.47 이상의 비율로 결과적인 감소를 가져오게 되어 있는 앙상블.
제5항에 있어서, 상기 주 및 보조 사발형상부 노트를 지지하는 표면들을 타격하면, 전형적인 높은 음조의 원하지 않는 비음악적 공명 진동수들에서, 진동수는 질량에 반비례하므로 질량의 추가를 통해, 지지망의 진동에 의해 생성된 소리의 감소와 그리고 지지망을 통한 음향 에너지의 전달을 위하여, 상기 주 및 보조 사발형상부 노트들 사이의 노트 커플링으로 인한 불협화음을 최소화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 앙상블.
제4항에 있어서, 상기 세컨드 악기는 두 개의 드럼을 구비하되, 각각의 드럼은 반경 
이 상기 소프라노 악기의 반경보다 같거나 큰 반경을 가지도록 되어 있는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제4항에 있어서, 상기 베이스 악기는 6 개의 드럼을 구비하되, 상기 베이스 악기는 연주면의 면적이 
또는 27535㎠ 이상이고, 반경 
이 상기 소프라노 악기의 반경보다 같거나 큰 반경을 가지도록 되어 있는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제4항에 있어서, 상기 연주면들은 알루미늄 및 그 합금, 구리 및 구리 합금, 망간 합금, 마그네슘, 지르코늄, 아연, 니켈, 티타늄, 탄소강, 경화가공되지 않은 니오브 또는 티타늄으로 안정화된, 오스테니틱 스테인레스 스틸인 스테인레스스틸로 구성된 그룹에서 선택된 금속으로 준비되는 것을 특징으로 하는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제3항에 있어서, 각 악기의 드럼에 부착된 한 쌍의 서스펜션 휠;과
한 쌍의 지지컵을 구비하는 지지대를 포함하여 이루어지되, 상기 지지컵은 상기 서스펜션 휠을 회전가능하게 지지하도록 구성되어 각각의 악기를 고정된 연주 각도로 제한하지 않도록 되어 각각의 드럼이 자유로은 스윙이 가능하도록 지지하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
제4항에 있어서, 상기 미드 악기는 3 개의 드럼을 구비하되, 상기 미드 악기는 연주면의 면적이 
또는 11100㎠이고, 각각의 드럼은 반경 
이 상기 소프라노 악기의 반경보다 같거나 큰 반경을 가지도록 되어 있는 스틸팬 악기를 포함하는 앙상블.
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|---|---|---|---|---|
| US7745711B2 (en) * | 2007-04-11 | 2010-06-29 | Kerns Ronald G | Pan musical instruments and methods for making same |
| BRPI0708539B1 (pt) * | 2007-07-12 | 2018-06-19 | R. Copeland Brian | "instrumento musical "steelpan" de projeto composto" |
| JP5017049B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2012-09-05 | クロバー株式会社 | 手芸用ニードルパンチセット、手芸用ニードルパンチャー、および手芸用補助具 |
| US8063296B2 (en) * | 2007-10-26 | 2011-11-22 | Copeland Brian R | Apparatus for percussive harmonic musical synthesis utilizing MIDI technology |
| US8119897B2 (en) * | 2008-07-29 | 2012-02-21 | Teie David Ernest | Process of and apparatus for music arrangements adapted from animal noises to form species-specific music |
| US7842877B2 (en) * | 2008-12-30 | 2010-11-30 | Pangenuity, LLC | Electronic input device for use with steel pans and associated methods |
| US8158869B2 (en) * | 2008-12-30 | 2012-04-17 | Pangenuity, LLC | Music teaching tool for steel pan and drum players and associated methods |
| CN102019332B (zh) * | 2009-09-17 | 2015-11-25 | 潘森钢铁有限公司 | 一种乐器及生成其表面的方法 |
| US8492632B1 (en) * | 2011-03-30 | 2013-07-23 | Grahm Doe | Tuned bell harmonic musical instrument |
| US8674207B1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-03-18 | Advins, Inc. | Electronic musical instrument |
| RU2570051C2 (ru) * | 2013-01-22 | 2015-12-10 | Андрей Владимирович Ремянников | Ударный инструмент и вибрирующий языковый элемент ударного инструмента |
| US9576563B2 (en) | 2013-01-29 | 2017-02-21 | Deniz Güngör | Tank drum tuning structure |
| FR3009119B1 (fr) * | 2013-07-25 | 2015-08-07 | Ederod | Procede pour la realisation d'un instrument de percussion idiophone |
| CN105765649B (zh) * | 2013-11-08 | 2018-05-01 | B·G·福里西克 | 打击乐器 |
| USD754785S1 (en) * | 2014-01-22 | 2016-04-26 | Karen Theresa Gibson | Musical steel pan with drum sticks |
| US10373594B1 (en) * | 2014-06-11 | 2019-08-06 | Grahm Doe | Hand pan tongue drum |
| USD777245S1 (en) * | 2015-03-24 | 2017-01-24 | Panart Hangbau Ag | Percussion musical instrument |
| USD810188S1 (en) * | 2015-09-08 | 2018-02-13 | David Beery | Lift ring hand pan drum |
| SE539868C2 (en) * | 2016-02-19 | 2017-12-27 | Kinbom Valter | A percussion instrument and a tuning system for a percussion instrument with magnetic multi pitch tuning |
| US10424278B2 (en) * | 2017-08-02 | 2019-09-24 | Applied Invention, Llc | Bell with subharmonic difference tone |
| IL257804B (en) * | 2018-02-28 | 2021-07-29 | Soundfreq Ltd | A resounding hard instrument |
| JP6429057B1 (ja) * | 2018-03-30 | 2018-11-28 | 株式会社小泉製作所 | 鈴 |
| USD885478S1 (en) * | 2020-01-21 | 2020-05-26 | Fei Yang | Steel tongue drum |
| RU199053U1 (ru) * | 2020-03-02 | 2020-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "РАВ ЛАБОРАТОРИЗ" | Устройство для игры на ударном музыкальном инструменте типа хэндпан |
| CN112053666A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-08 | 蒋皓旭 | 一种新型多音阶手碟的制作方法 |
| US11482201B1 (en) | 2021-05-13 | 2022-10-25 | Marimba One, Inc. | Materials and fabrication method for percussive musical instruments |
| WO2024156363A1 (en) * | 2023-01-27 | 2024-08-02 | Patrick Studer | Idiophone |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040035283A1 (en) * | 2002-08-26 | 2004-02-26 | Trevor King | Cycle of fifths steel pan |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2636904A1 (de) * | 1976-08-17 | 1978-02-23 | Fischer Artur | Spielbaustein |
| CA1209831A (en) | 1982-09-13 | 1986-08-19 | Edward N. Peters | Musical drums |
| JPS61114494U (ko) * | 1984-12-28 | 1986-07-19 | ||
| WO1996013027A1 (en) * | 1994-10-24 | 1996-05-02 | Craig Ramsell | Percussion instrument capable of producing a musical tone |
| US5973247A (en) * | 1996-10-22 | 1999-10-26 | Matthews; Wheeler | Portable steel drums and carrier |
| US6054645A (en) * | 1997-08-20 | 2000-04-25 | Gauger; Gary L. | Hi-hat percussion instrument |
| CH693319A5 (de) * | 1998-12-23 | 2003-05-30 | Panart Steelpan Manufaktur Ag | Verfahren zur Herstellung von Blechklang-Musikinstrumenten. |
| US6212772B1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-04-10 | George Whitmyre | Production of a caribbean steel pan |
| DE20013648U1 (de) * | 2000-08-09 | 2000-10-12 | Schulz, Eckhard C., 44143 Dortmund | Steelpan |
| JP2003271131A (ja) * | 2002-03-13 | 2003-09-25 | Toyoaki Yamada | スチールパン |
| US6964224B2 (en) * | 2003-11-20 | 2005-11-15 | Minami Sangyo Co., Ltd. | Cooking double boiler |
| US7030305B1 (en) * | 2004-02-06 | 2006-04-18 | Salmon Cupid | Electronic synthesized steelpan drum |
| US7745711B2 (en) * | 2007-04-11 | 2010-06-29 | Kerns Ronald G | Pan musical instruments and methods for making same |
| BRPI0708539B1 (pt) | 2007-07-12 | 2018-06-19 | R. Copeland Brian | "instrumento musical "steelpan" de projeto composto" |
-
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