ヴァイオリンの音と音色の変化と進化

何世紀にもわたって、弦楽器メーカーは聖杯、つまり完璧なサウンドを目指して努力してきました。オーケストラと競争できる理想的な楽器を求めて、ヴァイオリン製作者は軽い木材と重い木材、広いヘッドと狭いヘッド、長いネックと短いネック、テールピース、駒、弦のさまざまなサイズと素材、そして数え切れないほどの楽器を実験しました。ワニスのレシピ。 。楽器の設計をほんの少し変えるだけで、音が薄くなったり暗くなったり、静かになったり甘くなったりすることがあります。ヴァイオリン製作者自身は、技術を共有することに積極的ではありましたが、設計の変更によって楽器の音がどのように変化するかを正確に把握していなかったので、多くの試行錯誤を経て新たな音の高みに到達しました。

マサチューセッツ工科大学機械工学部による新しい研究では、楽器の音生成の流体力学と力学が研究されています。この論文は、ヴァイオリンの音が時間の経過とともにどのように大幅に改善されるかという、長年議論されてきた疑問に対する答えを提供します。バイオリンは、表面の両側にある 2 つの穴から音を出します。これらのいわゆる「F ホール」は、細長い文字 F のような形をしており、弓が弦と交差するブリッジの上の領域を形成します。エレガントな渦巻きは、17 世紀にクレモナの偉大なヴァイオリン製作者、アマティ、ストラディヴァリ、グアルネリの工房でヴァイオリンが彫られて以来、ヴァイオリンの表面の特徴となっています。一般に、F ホールは他のどのカットアウト形状よりも大きく、最も豊かで、最も詳細なサウンドを生み出すと考えられています。

MIT の研究チームは、音生成の仕組みの観点から、なぜこの特定の幾何学形状が他の幾何学形状よりも神聖であるのかを解明しようとしました。さまざまな時代の多くの楽器の音孔を測定したところ、カットの円周に応じて音響パワーが増加することがわかりました。言い換えれば、カットの表面積は重要な役割を果たしません。代わりに、音の強さを決定する要素は、穴の縁の長さです。

現代の f シェイプは、微積分クラスの積分記号のようなものです。長い中心軸があり、中心点の両側に切り込みがあります。上下のきつい曲線が、垂れ下がる露のような丸い先端へとつながっています。この複雑な形状の境界線は、10 世紀の元の丸いフィッテルの境界線よりも約 3 倍長いです。円周は長いですが、開口部の表面積はかなり小さいです。楽器の暗い内部を覗き込もうとしたバイオリニストなら誰でも（メーカーのラベルを読むか、サウンドポストを見つけます）、F ホールが開口部であることを知っています。ほとんどの人をイライラさせる細長いウィンドウ。試してみてください。

過去数千年にわたり、ヴァイオリン製作者はゆっくりと、しかし確実に、表面積を減らし、彫刻された開口部の円周を広げるために設計を変更してきました。 10 世紀のヴァイオリンの初期の祖先であるフィッテルには、楽器の表面にある特大のくぼみのように、指板の両側に 2 つの単純な円形の穴がありました。 2 世紀後、円は半円になり、13 世紀までに押し出されて C 字型になりました。イタリアのルネサンス時代には、カットは先細の先端のそれぞれに小さなボールがぶら下がっている狭い三日月形になり、後に三日月形の中央に小さな頂点が追加されました。最終的に、17 世紀に、三日月は細長い F 字形にねじれました。

MIT の研究では、複雑な数学的分析を使用して、バイオリンの音の設計の秘密を解明しています。しかし、ヴァイオリン製作者は、サウンドホールのどの特徴がその楽器がより深い音を生み出すことを可能にしているのかを示す、これほど客観的な解釈力をこれまで持っていませんでした。では、デザインは時間の経過とともにどのように、またなぜ変化するのでしょうか?

MIT チームは興味深い答えを提供しています。バイオリンは生物のように進化します。時間の経過とともにサウンドホールが薄くなる微妙な変化は、ランダムな突然変異の結果、または遺伝的に言えば職人の小さな誤差によって引き起こされます。これらの避けられないエラー (あちこちの余分なカット) により、各世代の楽器でわずかに異なるサウンドホールのセットが作成されます。次のバイオリン製作者は、前世代の最も音量の大きなサンプルをモデルにして自分の楽器をモデル化することにしました。何百年にもわたって、このランダムな突然変異と最高のサウンドの楽器の選択により、歴史上最も並外れた楽器を製造したと広く考えられているストラディバリウスとその同時代人が誕生しました。

興味深いことに、サウンドホールの形状は、17 世紀のヴァイオリン製作の黄金時代からほとんど変わっていません。進化のエンジンは、最適な解決策に到達するまで、自然な軌道に沿って作動するようです。そして静かに消えていった。

表紙画像： 私たちの多くは音響を科学とは考えていないかもしれませんが、エンジニアはバイオリンの最適な音を生み出すために考慮する必要のある要素がたくさんあることを発見しました。写真提供：デイモン・クリスウェル。