Fiolhalsens och greppbrädans akustik

Den kända fiolbyggaren Martin Schleske behandlar filhalsens och greppbrädans akustik på sin vebbsida http://www.schleske.de/en/our-research/handbook-violinacoustics/fingerboard-acoustics.html .

Martin Schleske konstaterar att man får till stånd ett toppinstrument endast då alla svängande komponenter i instrumentet samverkar på ett positivt sätt. Normalt brukar man se på lock och botten som de dominerande akustiska komponenterna i en fiol. Det verkar dock självklart att lock och botten endast är delar, om än viktiga sådana, av helheten.

Vilka kan de olika delarna vara som samverkar till att en fiol klingar väl? Nedan försöker jag göra en lista över alla komponenter jag kan tänka mig att har någon inverkan:

  • Strängar
  • Lock
  • Botten
  • Ljudpinne
  • Basbjälke
  • Sarger
  • Hals inklusive snäcka
  • Greppbräda
  • Stränghållare
  • Den fria strängen mellan stall och stränghållare

Intressant! Jag tror att jag fick med nästan alla komponenter det ingår i en violin! Man kan eventuellt gå lite vidare och konstatera att klossarna inne i fiolen sannolikt har betydelse. Toppfioler har i praktiken alltid klossar även om dessa rent tekniskt/hållfasthetsmässigt kan lämnas bort. Min gissning är att klossarna tvingar fram en reguljär svängningsform i locket som annars inte nödvändigtvis uppstår automatiskt.

Då man gör matematiska modeller (FEM) av en fiol antar man ofta att sargerna är fasta och inte svänger … det här stämmer antagligen inte. Jag har upptäckt att C-bågen på diskantsidan verkar ha en stor betydelse för klangen. Antagligen fungerar C-bågen som en energilagrande fjäder eller förmedlare av energi mellan lock och botten. Jag fick min observation bekräftad då jag fick tillfälle att provspela några nybyggda ungerska toppfioler. Då man tittade noga kunde man se att tjockleken på diskantsidans C-båge hade justerats efter lackningen varefter detta område i efterhand tydligen hade bättrats på med nytt lack. Personligen anser jag att denna justering skall göras genom slipning från insidan då fiolen är spelfärdig (se andra artiklar).

Många studier anser att halsens och greppbrädans resonanser är såkallade icke strålande resonanser d.v.s. de producerar inte ljud. Min personliga uppfattning är att detta sannolikt är en sanning med modifikation. Genom att välja en lämplig egenfrekvens eller lämpliga egenfrekvenser för hals och greppbräda i förhållande till kroppens grundläggande resonanser så är det möjligt att använda hals och greppbräda till att bredda existerande kroppsresonanser.

Bilden är tagen från Martin Schleskes hemsida (se länk ovan).

Då man har mätt högklassiga Stradivarius fioler har man kunnat se en koppling mellan resonansen #2 i bilden (greppbräda/hals) och Helmholzresonansen A0. Helmholzresonansen är bunden av fiolkroppens dimensioner/volym samt av f-hålens storlek. Kopplingen mellan böjmoden (#2) som ofta kallas B0 och Helmholzmoden A0  ger ett instrument som av musiker uppfattas som livligt och resonant alltså allmänt som en önskvärd egenskap.

Mätning av B0-frekvensen

Halsens/greppbrädans grundfrekvenser kan uppskattas på fäljande sätt. Använd t.ex. programmet Audacity (gratisprogram som finns både för LINUX och Windows). Använd programmet till att spela in en knackimpuls från halsen på följande sätt:

  • Dämpa  strängarna med en bit filt men så att halsen inte dämpas. Trä filten mellan strängarna inte mellan greppbräda och strängarna. Om du explicit vill mäta bara greppbrädans resonans lönar det sig att låta snäckan ligga mot dämpande material.
  • Montera axelstöd på fiolen och ställ halsinfästningen på en bit filt t.ex. på en träbit precis under halsinfästningen vid fiolkroppen. Tanken är att skapa en situation där halsen kan svänga möjligast fritt i förhållande till kroppen. Snäckan och halsen i övrigt får inte dämpas mot underlaget.
  • Montera en bra mikrofon en bit från bassidans f-hål.
  • Dämpa f-hålen med t.ex filt eller vadd.
  • Starta inspelningen från Audacity och knacka på snäckan med ett hårt föremål. Var dock försiktig så att du inte åstadkommer skador på snäckan. Någon våldsam kraft behövs inte vid knackningen. Det kan löna sig att knacka 2 – 3 ggr med kanske 5 sekunders intervall. Alternativt kan man knacka på t.ex. greppbrädans hörn på bassidan.
  • Stoppa inspelningen och skär bort olika yttre störningar ur inspelningen om sådana finns.
  • Välj hela det kvarvarande ljudspåret och normalisera det (programmet justerar amplituden till standardvärden)
  • Välj en eller flera knackningar och använd FFT för att beräkna ett spektrogram (log – log skala) i Audacity.
  • Det kommer att finnas ett antal resonanser ”spikar”. Om bandningen lyckades borde det finnas en tydlig resonans i trakten av Helmholzresonansen (ca. 290 Hz).

Man kan kontrollera vilken resonans som är greppbräda/halsresonansen genom att lägga till vikt/ta bort vikt på halsen. Om fiolen inte ännu är strängad kan man tex. ta bort stämskruvar (håll reda på var de hör hemma, blanda inte ihop dem). Om man tar bort stämskruvar så kommer halsen att bli lättare medan styvheten är oförändrad. Resultatet bör vara att resonansfrekvensen för kombinationen hals/greppbräda stiger. Observera att de resonanser vi ser kommer att vara en mix av hals, greppbräda och lock. Innan man börjar göra förändringar är det skäl att experimentera så att man kan vara säker på vilken komponent som är orsak till problemet. Vi vill inte göra modifikationer som går i fel riktning och som inte kan korrigeras senare. Gör modifikationer långsamt och i små steg och spela instrumentet för att få en bild av vad som händer.

Då resonansen har identifierats så finns det olika alternativ.

  • Om greppbrädans resonans ligger alltför långt under Helmholzresonansen (289 – 290 Hz) kan detta åtgärdas på flera olika sätt t.ex. genom att minska på vikten av stämskruvlådan, ändra viktfördelningen i greppbrädan (minska vikten i ändan av greppbrädan) samt eventuellt i viss mån korta av greppbrädan.
  • Om halsresonansen verkar ligga alltför högt kan detta bero på att halsen är onödigt grov. En försiktig sikling av halsen gör halsen mindre styv och sänker resonansfrekvensen. Observera att en uttunning av halsen är mycket effektiv. Ta inte bort alltyför mycket material!

Observera att greppbrädans/halsens/kroppens resonanser om de ligger nära varandra kommer att blandas ihop och det kan krävas en del mätningar för att man skall kunna se vilken resonans som ger upphov till problem. Observera att Schleskes kurva inte är en direkt frekvens/amplitudkurva. En FFT analys ger alltså en annan form på kurvan men det går oftast att med lite detektivarbete få fram vilken/vilka resonanser som skiljer mycket från Helmholzresonansen. Kom också ihåg att vi inte eftersträvar en exakt matchning utan en breddning av Helmholzresonansen vilket betyder att vi inte vill lägga halsens resonanser precis ovanpå Helmholzresonansen.

Jag kommer att återkomma till den här artikeln under de närmaste veckorna. Jag planerar en del experiment gällande lackning av en ny fiol. Då instrumentet börjar vara färdigt kommer jag naturligtvis att göra korrektioner av de viktigaste delarna på instrumentet för att få det att svänga bra. Jag hoppas då kunna presentera exempel på direkta mätningar och hur jag justerar ifrågavarande fiol.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s


%d bloggare gillar detta: