Способ улучшения свойств дерева для для музыкальных
инструментов. (к.т.н. Багинский В.А., скрипичный мастер и член президиума
ассоциации мастеров-художников смычковых инструментов Украины, Сеттябрь,
1998г.) Russian/English version.
Use kode koi-8r
Way of improvement of properties of a wood of a musical instruments.
вy Dr. V.Baginsky -violin maker and member of a leadership association
of a bow ▒s instruments of Ukraine, September, 1988 Цель этой публикации- еще раз обратить внимание музыкальных мастеров
на возможность и необходимость изменения свойств используемого дерева The
purpose of this publication once again to pay attention the musical makers
to an opportunity and necessity of change of properties of a used wood.
Особые звуковые качества дерева для музыкальных инструментов, некоторые
мастера определяют при простукивании дерева, по таким абстрактным аналогам
как: 1) звук, получаемый от простукивания ногтем пальца яичной скорлупы;
2) звук от простукивания картона; 3) внутренняя наполненность звука и впечатлении
о месте расположения источника звука (внутри комнаты, у стены, за пределами
комнаты). The special sound qualities of a wood for musical instrumets,
some violim makers determine at knocking of a wood, on such abstract analogues
as: 1) sound, received from nail's tap of a finger of an egg shell; 2)
sounds from tap of a cardboard; 3) internal filling of a sound and impression
about the location of a source of a sound (inside a room, at a wall, outside
a room). При легком постукивании ногтем пальца по дереву от старой итальянской
скрипки и по современному дереву( даже спиленному много лет ранее), мы
легко слышим различие в характерном звуке. Это различие опытный скрипичный
мастер слышит, не зависимо от места простукивания, возраста древесины ,толщины
образца или силы простукивания. Характер звучания, сопоставимый со звуком
от картона, на более научном языке можно сравнить с дерементом затухания,
который определяет скорость уменьшения звуковой волны. Другие абстрактные
понятия трудно соотнести с какими либо известными в науке константами или
величинами. Исследования в этой области, убедительно подтвердили полезность
контролируемого гидролиза и минерализации древесины, что позволяет значительно
увеличить модуль Юнга /1,2/. At easy knock by nail of a finger on a wood
from an old italian violin and on a modern wood (even cut there are enough
years earlier), we easily hear distinction in a characteristic sound. This
distinction the experienced violin makers hears, is not dependent on a
place tap, age of wood, thickness of a sample or force of a tape. The character
of sounding, comparable to a sound from a cardboard, in more scientific
language is possible to compare with decrement of attenuation, which determines
speed of reduction of a sound wave. It is difficult compare other abstract
concepts with which or constants or sizes known in a science. The researches
in this area, have convincingly confirmed utility controllable hydrolysis
and mineralization of wood, that allows considerably to increase the Young▓s
modulus. /1,2/. Однако модуль Юнга не дает мастеру никакой информации о
изменении характерного тона дерева. Исследования доктора Надживари подтвердили
также повышенную пористость древесины в старых итальянских скрипках. По
мнению некоторых Украинских скрипичных мастеров, фибрилы дерева во многих
старых итальянских скрипках- ▒ искуственно препарированы, очищены▓. However
Young▓s modulus does not give the maker of any information about change
of characteristic tone of a wood. The Dr. Nagyvary's researches have confirmed
also raised porousness of wood in old italian violins. In opinion of some
Ukrainian's violin makers, fibrils of a wood in many old italian violin's
- "cleans by a synthetic way". Надо особо отметить, что в результате минерализации
и гидролиза происходят такие положительные изменения в свойствах дерева
как:1) увеличение доли кристаллической части смолистых соединений;2) увеличение
пористости дерева за счет удаления из фибрил легко гидролизуемых полисахаридов
и гемицелюлоз. It is necessary especially to note, that in result of minaralization
and hydrolysis there are such positive changes in properties of a wood
as: 1) increase of a share of a crystal part of resinous connections; 2)
increases porosity of a wood at the expense of removal from fibrils polysaccaride
and hemiseluloze being exposed hydrolysis first of all. Увеличение процентного
соотношения кристалической части смол по отношению к аморфной, препятствует,
например, деформации свода скрипки во времени , а также дает нам возможность
не бояться этого при изготовлении свода с меньшими толщинами. Увеличение
пористости древесины позволяет увеличить декремент затухания, что положительно
сказывается на разборчивости быстро меняющихся звуков при виртуозной игре.
The increase of a share crystal part of pitches, interferes, for example,
deformation arch of a violin in time, and also gives to us an opportunity
not to be afraid it at manufacturing arch with smaller thickness. Increase
porosity of wood allows to increase decrement of attenuation, that has
positively an effect for legibility of quickly varying sounds at masterly
game. Независимо от других исследователей, с 1990 года я начал эксперименты
по минерализации и гидролизу древесины, а в 1992-1993 годах профинансировал
работу по созданию компьютерной приставки, позволяющей записывать и выводить
на экран запись звуковых сигналов, а также их спектр Фурье. Irrespective
of other researchers, since 1990 I began experiments on minerilization
and hydrolysis of wood and 1992-1993 years finansing work on creation of
a computer device, allowing to write down and to deduce on the screen record
of sound signals, and also their Fourier▓s spectrum. При времени записи
звукового сигнала 0,32768 с количесво точек для быстрого преобразования
Фурье(FFT) составляло 16384. Соответственно, частота дискретизации записываемых
сигналов составляла 50000 Hz. Программа позволяла детально просматривать
сигналы, смещать их по временной шкале, уменьшать окно просмотра и анализа
до 0,005с, уменьшать негативные явления, характерные для анализа сигналов
ограниченных во времени.(Фото1а)
At time of record of a sound signal 0,32768 C with quantity of points for
Fourier fast transformation (FFT) made 16384. Accordingly, the frequency
of recording signals made 50000 Hz. The program allowed in details to look
through signals, to displace them on a temporary scale, to reduce a window
of viewing and analysis up to 0,005 C, to reduce the negative phenomena,
characteristic of the analysis of signals limited in time.(Photo1a) Для
экспериментов по минерализации использовалась Карельская ель и традиционный
лучистый клен.Использовался раствор специального состава, с щелочными свойствами.
Температура раствора была комнатной. For experiments on mineralization
was used Karelian's spurce and traditional maple with beam. A solution
of special structure, with alkaline properties was used. Temperature of
a solution was like temperatyre in the room. Опыт предварительных испытаний
показал, что раствор проникает и взаимодействует с древесиной на глубине
до 6-8 мм, для ели и клена при времени около 2-х месяцев. Поэтому вначале
изготавливался внешний свод скрипки с запасом 6мм по высоте, а затем аналогично
внутренний свод. После этого склейка в средней части размывалась водой
и образцы сохли около 10 дней. Перед записью характерного звука дерева
на заготовках делались пометки, примерно в верхней и нижней 1/3 частях.
Эти помеченные места , соответственно, были местами удержания и местами
для постукивания при записи звуковых сигналов. Эксперименты проводились
с 3-4 образцами ели и клена. Experience of preliminary tests has shown,
that the solution penetrates and cooperates with wood on depth up to 6-8
mm, for a spurce and maple at time about 2-th months. Therefore was in
the beginning made external arch of a violin with a stock 6мм on height,
and then similarly internal arch. After it splice in an average part was
washed away by water and samples dry about 10 days. Before record of a
characteristic sound of a wood on preparations marks, about in the top
and bottom 1/3 parts were made. These marked places, accordingly, were
places of deduction and places for knocking at record of sound signals.
The experiments were take place with 3-4 samples of a spurce and maple.
После записи звуковых сигналов в компьютер образцы погружались в раствор
на два месяца. В дальнейшем, образцы заталливались в Черном море, в условиях
небольшого течения, на глубине около 6м. К верхней и нижней частях заготовок
имелись заранее высверленые отверстия, у краев заготовок, сквозь которые
протягивался канат для большого груза и поплавка. Таким образом заготовки
находились на расстоянии около 0,6м от морского дна а поплавок- на расстоянии
около 4,5 м от поверхности воды. Дерево при этом подвергалось воздействию
морских микроорганизмов и бактерий. В результате гидролиза в щелочной среде
гемицелюлозы и полисахариды превращаются в более легко перевариваемые бактериями
сахара. Избыток щелочной среды вымывается также за этот период времени..
Для климата Одессы наиболее благоприятным в этом отношении является август
месяц, характерный тем, что в это время наблюдается сильное фосфорецирующее
свечение воды в ночной время. After record of sound signals in the computer
the samples were immersed in a solution for two months. Later, samples
flooding in the Black sea, in conditions of small current, on depth about
6 m. To the top and bottom parts of preparations were available beforehand
an aperture, for edges of preparations, through which rope for a large
load and float was stretched. Thus the preparations were on distance about
60см from sea bottom and float on distance about 4,5 m from a surface of
water. The wood thus was exposed to influence of sea microorganisms and
bacterias. In result hydrolysis in alkaline environment hemiseluloze and
polysaccaride transform in are easier digested by bacterias of sugars.
The surplus of alkaline environment is washed away also for this period
of time. For a climate of Odessa the most favorable is in this respect
august, characteristic by that is at this time observed strong phosphorescence
of water in night time. Весь август дерево находилось в море. За этот период
времени на поплавке и дереве успевает вырасти большое количество ракушек
круглой формы, достигающие в периметре до 4-5мм.( фото1)
Заготовки очищались от ракушек механически, при помощи куска рыболовной
сети. В дальнейшем а заготовки помещались на несколько дней в большую емкость
с пресной водой, при этом происходила диффузия солей морской воды из заготовок
в воду этой емкости. В дальнейшем древесина высушивалась 3 месяца в сухом
помещении без яркого света и движения воздуха. Образцы клена заворачивали
в один слой ткани для предотвращения резкого усыхания и расстрескивания
заготовок по краями их искривления. Whole August the wood was in the sea.
For this period of time on a float and wood has time to grow a plenty shells
of the round form, increasing in perimeter up to 4-5mm. (Photo 1) The samples
of a wood were cleared from shells mechanically. Later the wood were located
on a few days in large capacity with fresh water, thus occured diffusion
of salts of sea water from preparations in water of this capacity. Later
the wood was dried up 3 months in a dry room without bright light and movement
of air. The samples of a maple turned in one layer of a fabric for prevention
fleeting dry and cracks of preparations on edges and for preservation twist
of a wood. Образцы ели сушились без этих мер предосторожности. Звук от
простукивания высохших образцов записывался и анализировался, места удержания
и постукивания были прежними. Для этих условий различие в спектрах в результате
обработки было явным. На рис.2 видны кривые звукового давления и спектры,
обработанного и необработанного дерева.
Белым цвет соответствует звуку до обработки древесины, голубой соответствует
обработаннму дереву, общая часть спектра показана малиновым цветом.На фото
3 изменен масштаб.
Относительный уровень звукового давления первого и второго, анализируемаых
сигналов составляет 46,7% и 40,5%(фото2 ,3,4). Значения максимальной спектральной
полосы принималось за единицу. В сравнении мы видим, что амплитуда гармоник
обработанного дерева значительно увеличилась в области низких и высоких
частот . На фото 4 показано устранение паразитных составляющих спектра
FFT, появляющихся из-за конечного временного окна анализа.
Субъективное восприятие при помощи слуха, (однако высказанное многим людьми)
показывает, что в характерном звуке обработанного таким способом дерева,
появляются качества присущие ╚итальянскому дереву╩. The samples of a spurce
were dried without these safety measure. The sound from knocking dried
up samples entered the name and was analyzed, the places of deduction and
knocking were former. For these conditions the distinction in spectra in
result of processing was obvious. On fig. 2 we can see curves of sound
pressure and spectra, after changing and before. The white colour shows
to a sound before processing wood, light-blue shows shanged wood, the common
part of a spectrum is show by crimson colour. The relative level of sound
pressure first and second, analyzed of signals makes 46,7 % and 40,5 %.
Meanings of the maximum spectral strip was accepted for unit. In comparison
we see, that the amplitude of harmonics of a processed wood has significantly
increased in the field of low and high frequencies. On a photo 3 scale
is changed. On a photo 4 we can see elimination parasitic making of FFT
spectrun, appearing from a final of temporary window of the analysis. Subjective
perception through hearing, (however stated by many people) shows, that
in a characteristic sound of a processed in such a way wood, there are
the qualities inherent "to an italian wood". Можно также сказать, что звуковой
спектр от простукивания всех образцов ели и клена изменился и стал более
дискретным, художественным, менее " размытым". Из обработанного таким способом
дерева уже сделаны скрипки и альты, обладающие намного более лучшими звуковыми
качествами, чем сделанные из необработанного дерева. При этом учитывается,
что инструменты изготавливаются тем же самым мастером. В заключение, можно
отметить, что одна из скрипок, верняя дека которой была обработана, участвовала
в международном конкурсе скрипичных мастеров ( Москва, 1998), она получила
большое количество баллов по акустическим критериям, а также получила высокую
оценку профессиональных музыкантов за рубежом. С конкретными предложениями
о сотрудничестве можно написать по адресу : violin@paco.net It is possible
also to tell, that the sound spectrum from knocking all simples of a spurce
and maple has changed and has become more discretic, art, less 'dim'. Of
a processed in such a way wood already are made of a violin and violas,
having the much more best sound qualities, than made from a raw wood. It
is taken into account, that the instruments are made by the same maker.
In summary, it is possible to note, that one of violins, soundboard which
was processed, participated in international competition of a violin makers
(Moskva, 1998). It ▒Has received▓ a plenty of numbers on acoustic criteria,
and also has received a high estimation of the professional musicians abroad.
Конечно, не только хорошие свойства дерева могут дать хорощую акустику
для музыкального инструмента. Огромное значение имеют толщины и правильно
сделанный свод. Но надо предположить, что при использовании дерева с более
лучшими характеристиками, мы можем получать более хороший результат. Certainly,
not only the good properties of a wood can give good acoustics for the
musical instruments. Huge meaning have the thickness and good arch. But
it is necessary to assume, that by use of a wood with the more best characteristics,
we can receive more good result.
Для тех, кому все это интересно, добавлю, что сравниваю на компьютере
со специальной приставкой и програмным обеспечением к ней - звуковые качества
различных скрипок в сравнении с одной из скрипок А. Страдивари, и хотел
бы иметь взаимовыгодное сотрудничество с людьми и мастерами, имеющими намерение
заниматься подобными исследованиями. Ранее я предлагал взять файл
-acoust.zip, там программа и инструкция к ней, однако вы сможете смотреть
работу программы и Фурье анализ только для имеющихся также там демострационных
сигналов нескольких звуков скрипки и гитары acoust.zip
(260Kb) (For IBM PC) однако не имелось большого интереса к этому, вероятно
и также потому, что теперь существуют мощные программы анализа как spectralab,
Foud forge и т.д.
The literature: 1.Magyar Kemikusok Lapja. J. Nagyvary.- Magy. Kem. Lapia.-1990.-45,
#6.-p.242-247 2. Barlow C Y, Edwards P P, Millward G R, Raphael R A, Rubio D J.
letter to Nature 332, p. 313 (1988) Go to
Baginsky Home Page | Email:
vladislavbaginskij@narod.ru