楽器製作の最終段階で、達成された音響性能を “測定”し設計段階で予測されなかったずれが生じた場合、それを検証する事が基本的に重要である。

ギターの音質

楽器の品質を音楽的評価する際には、音量、均等性、音色の豊かさ、以上3つの特性が主に考慮される。.

      1． 音量とは、容易に測定出来る大きさ、 発生される音の量を示し、ある一定の距離をおいてどれだけ広まり、且つ音の発生源から特定の距離(近距離、遠距離から検証)に位置する聴き手の耳にどれだけ大ホール内で届くか、多数の聴衆に聴こえるかを意味する。 騒音計とはその大きさを測定する器械の事で、今では誰でも手に入れる事ができる(スマートフォンのアプリダウンロード可) 。

   2. 均等性又はバランスとは、 “同じ力で弦がはじかれた時全ての音符に対し均一の強度の音を出す楽器の能 力”の事である。これは比較的珍しい 特性で、実際ほぼ全ての弦楽器 (クラシックギターや擦弦楽器も含み)には音の高さを変えて行くにつれある弦から別のに変える時、もしくは同音符を 異る弦で弾く時、強度の点で大きな 違いが見られる事が多い。このような異る音符間の音量の差は曲の演奏に悪影響を及ぼし、それは主に板の厚さの配分上の欠陥により生じる。

 
3．音色とは、楽器ごと周波数ごとに変わる基音とその倍音の重なりの事で、言い換えると特定の周波数範囲内に存在する調和音の豊かさによって与えられる。従って音色は楽器の周波数応答に強い影響を受ける。サイマティクス検証は楽器の周波数拡張の他に何よりこの要素、音色の質を評価する為行なわれ る。

実際、研究により楽器の共振周波数は音響放射効率の高低に比例せず、放射効率は旋法形態によって決まる事がわかっている(イアン・ペリー“ギターほか弦楽器における音響放射測定”英カーディッフ 大学)。 更に、クラシックギターの放射効率の研究において焦点とされる最も重要な値は 150から450Ｈｚとされる(イアン・ペリー“ギターほか弦楽器における音響放射測定” 英カーディッフ大学) 。

なぜ振動分析をするのか？ :

Iクラドニ図形の研究を通しクラシックギター、ヴァイオリンの振動挙動はよく理解されている。何よりギターについては多数の研究がされている(それに関する科学文献は非常に豊富である) 。

クラシックギターが発する音は知っての通り、振動機能と完全に一貫する振動・音響的成分から生ずる。振動挙動とは実際、弦からボディに移動するエネルギーと共鳴胴の振動法を描写するものであ る。振動によりボディの動きから放射される音によって表現される音響挙動を発生させるのだ。これを根拠に数十年来国際的科学界で は、クラドニ図形を利用した楽器研究・分析(特にストラディヴァリウスやアマーティ等高級種)は他の方式より断然事実と相応し、そこから得られる情報は効果的で完成度が高いとみなされている。

このようにサイマティクスの功績によりそれに関する楽器の挙動は深く説明され科学文献も豊富だが、クラシックギターの音響挙動については今日まで振動挙動程は研究されていない。.

クラドニ図式

 木の各部は異なる強度で振動し、これらの強度は節線と腹線によって視覚化される。節点と腹点は表面板が振動する周波数によって異なる為、各共振は特定の節点構成によりその性質が決まる。

I表面板に強制的に加えられる様々な正弦波周波数によって発する振動モードは、その特定の表面板に設置された響棒 (設計)の作用である。

エルンスト・クラドニを先駆者とするサイマティクス (ハンス・ジェンニーにより理論化された)により、 振動体は特定の共振周波数を与えた表面上での 節点領域と腹点領域間でほぼ対照的な形状を生成 する事がわかっている。表面板上にクラドニ図形が より対照的により多く生成され視覚化する程、その楽器の性能は高くなる。

世界規模で様々な学者や大学によって行われた広範囲な実験のおかげで、楽器の音とサイマティクス理論 の相関関係において、クラシックギターを含むヴァイオリン等のあらゆる弦楽器を完全且つ信頼性の高い方法でその音質、音量共を研究する事が可能とわかって いる。表面板に正弦波周波数が加えられ生成される振動モードは、3つの主要振動部(表面板、裏板と結合 する空気の振動、表面板と裏板)間での相互作用の産 物であり、その分析が行われる。

コーヒーパウダー等の粉を振動板に乗せある一定周波数で正弦波を強制的に加えてみると、粉は不思議な形状を帯びる幾何学模様を描き、それにより表面板と共鳴胴の振動モードの数と種を調べる事が出来る。

それは表面板に視覚化される節点と腹点の形態観測と分析の功績である。

I旋法形態の数とその対照性は分析される楽器の振動の質、つまり音響の質に直接比例する。

表面板の共振形成

木材の機械的特性はどのように表面板共振に関連するのか、また弦楽器ではこれらの物理量のどの値が生成される音の好結果に相当するのか。それらの関係を明らかにする事を目的としてヴァイオリン表面板の共鳴の仕方を最初に研究したのは、物理学者のフェリックス・サヴァート(1791～1841)と弦楽器製作者のジャン＝バティスト・ヴィヨーム(1798～1875) だった。. 1830年以降、彼等はアントニオ・ストラディヴァリとジュゼッペ・グアルニエーリによって1世紀以上前に作られた多くのヴァイオリンで実験を行った。 ヴィヨームとサヴァートの後、例えばノーベル学者チャンドラシェカール・ヴェンカタ・ラーマン(1888～1970) が特殊な“ヴォルフ・トーン”と呼ばれる現象を 徹底的に解説した最初の人物となる。他に名を挙げておきたいのは物理学者フレデリック・サンダース(1875～1963)と弦楽器製作者カーリン・ハッチンス(1911～ 2009)である。1950年弦楽器製作者カーリン・ハッチンスと物理学者フレデリック・サンダースは表面板の共振について、特にそれがどのように楽器全体の共鳴及びその音色の特色と関係するのかを解明する為様々な研究を行なった。 彼等はこの研究の為に古い物、実験用に作られた物を合わせ約160台の楽器にクラドニ図形を利用した。両者は表面板、裏板の様々な振動モードとそれらが表れる周波数の分析を行った。

表面板は特定の周波数で、木材の特性と設置された響棒の機能によって共鳴する。これらの機能が表面板の振動数とモードを決定し、それを永続的に調律するのだ。.

800以上の検証結果の分析により、クラドニ図式における楽器の質測定の圧倒的有効性と完成度が認められ、後に学者や弦楽器製作者が楽器を分析するのに用いる国際的標準方法となった。

表面板にスピーカーにより特定の周波数で振動を与 え、表面板上にまかれた茶粉がどのように動くかを観察する。

周波数を変えながら、どの値で粉がより跳ねるか観察する。これらの値は共振周波数と定められる。 粉は節点と腹点で成る正確な幾何学模様に沿って並 ぶ。それは当然節点に、つまり音波の幅が無い所にたまって行き、幅が最大か最小の腹点では吹き跳ばされ る。

旋法分析 :

ヴァイオリンと同様にクラシックギターの場合も振動モード、つまり形態学的構成は視覚化可能であり(レーザーやホログラフィーのような間接的手法、又は茶粉等直接的手法により) 、そのモードは以下の5種類に 分類される事がわかっている。

-         モード1 一般的に2度、ヘルムホルツ共鳴周波数 “Ａ0” と、約185Ｈｚで発生;

-         モード2 周波数約285Ｈｚで発生

-         モード3 周波数約460Ｈｚで発生

-         モード4 周波数約510Ｈｚで発生

-         モード5 周波数約645Ｈｚで発生  

セッリット作ギターを使い振動モードを視覚化した写真を以下いくつか掲載しよう。

モード1(Ａ0) 視覚化数例c , visualizzati :

モード1(Ａ0)の共鳴が既に45Ｈｚで、続き61、70Ｈｚで見られる。