Archive for the ‘Fioltrimning’ Category

Att mäta plattors rörelser på fiol

17/09/2019

Det här är en inledning till något som torde bli en serie artiklar.

Jag har i olika sammanhang funderat över hur man enkelt kunde mäta amplituden hos vibrationer i plattorna på en fiol så att fiolen hela tiden är spelbar. Jag är alltså inte i första hand intresserad av att mäta vibrationerna i ett fritt svängande lock eller bottenplatta som inte har limmats till sargerna. Naturligtvis kan samma mätteknik användas också för detta men jag är mera intresserad av ett spelbart instrument.

Jag har tidigare tittat på möjligheterna att använda en lysdiod och en ljusdetektor (en ljuskänslig diod i revers bias). Tanken var att mäta variationerna i ljusstyrka då plattan till följd av vibrationerna rör sig i förhållande till detektorn. Jag fick aldrig mätaren att fungera pålitligt varför jag gick vidare till andra problem …

För en tid sedan råkade jag hitta en intressant video på youtube som behandlar precis mitt problem och där mätningen sker på nästan identiskt sätt jämfört med mitt tänkta system ovan. Skillnaden är att man i stället för en LED (lysdiod) använder en kombinerad laserdiod och ljusdetektor i samma förpackning. En laser producerar koherent ljus d.v.s. alla ljusvågor från lasern är i fas vilket gör att ljuset som reflekteras från ytan också kommer att vara (ungefär) i fas. Ungefär i fas eftersom ytan vi belyser är ojämn i mikrometerskala. Eftersom det reflekterade ljuset är någorlunda fasrelaterat till laserljuset så kommer vi att se interferens mellan laserljuset och det reflekterade ljuset. Då laserljuset ligger i samma fas som det reflekterade ljuset får vi ett signalmaximum. Då laserljuset ligger i motfas får vi ett minimum där ljuset delvis släcks ut.

Titta på videon så att du förstår vad som händer … det är fråga om en relativt enkel process.

Vilka delkomponenter behöver jag för en mätare av plattors rörelser

Jag behöver:

  • En laserdetektor i stort sett byggd som på videon. I praktiken använder jag 3-d skrivare till att bygga en hållare för lasern och hjälpelektroniken. Eventuellt använder jag någon tunn tejp som laserreflektor. En liten tunn tejpbit bör inte ändra svängningsförhållandena märkbart.
  • En separat mikrofon för att mäta ljudnivån så att olika instrument kan jämföras. Eventuellt kan lasersignalens lågfrekventa signal användas också som mikrofon men experiment får utvisa om detta fungerar.
  • En apparat för att generera en specifik ton i instrumentet. Jag har som första approximation tänk mig en enkel apparat för att knäppa på strängen med reproducerbar amplitud. Jag tänker mig ett mekaniskt finger som är fjäderbelastat  så att strängen släpps att vibrera vid en känd kraft (Usom bestäms av fjäderns töjning). Ögonblicket då fingret släpper från strängen detekteras med en mikrobrytare som då startar datainsamlingen.

Hur görs mätningen

Då plattan svänger ger laserns ljusdetektor ut en växelspänning där antalet toppar mellan svängningspunkterna ger antalet våglängder som plattan rör sig. Eftersom jag knäpper på strängen så kommer amplituden att först vara stor d.v.s. vi får ett stort antal våglängdstoppar/dalar under plattans rörelse. Rätt snabbt kommer svängningsamplituden att avklinga mot noll.

Om vi vet, mätt med mikrofon, vilken strängens grundfrekvens d.v.s. tiden för en svängningsperiod på strängen är så kan vi beräkna plattans svängningsamplitud på följande sätt.

Antag att plattans svängningsamplitud är 0,1 mm d.v.s. rörelsen 0,2 mm (200 um) och svängningsfrekvensen är 200 Hz (lös G-sträng på en fiol). En svängningsperiod är då 5 ms. Laserns våglängd är 0,65 um  (mikrometer, rött ljus) vilket betyder att vi bör få 200/0,65 = 307 signaltoppar/dalar från lasern. Då svängningen i plattan klingar av minskar amplituden och antalet toppar/dalar från lasern minskar successivt mot noll. Om vi lyssnar på lasersignalen så kommer vi att höra ett frekvenssvep från maximifrekvensen

fmax = 307/0.005 = 61,5 kHz

Om vi tar den mätta lasersignalen och beräknar Fourier-spektret på signalen så bör vi utan problem kunna se vilken maximifrekvensen är. Maximifrekvensen ger ett direkt mått på svängningsamplituden om vi känner grundtonen:

s = f_max*lamda*T

där

f_max = maximifrekvensen i lasersignalens fourier spektrum.

lamda = laserns våglängd 0,65 um

T = 1/f_grundton

Exempel (numeriska värden tagna ovan):

s = 61500 Hz * 0,65 um * 0,005 s = 200 um

Svängningsrörelsen är 200 um från minimum till maximum.

Jag väntar på laserdioder av typen ADL65052TL. Det enda kriteriet jag hade gällande val av laserdiod var att det skall finnas en ljusdiod i samma kapsel. Notera att många laserdioder som säljs nuförtiden saknar ljusdetektorn och således inte lämpar sig för ovanstående applikation.

Mätsystemet

Ovanstående övningsexempel ger data för hur mätsystemet måste konstrueras. Om vi vill täcka hela instrumentet från låga G upp till A på E-strängen så kommer den svängande strängens grundfrekvens att ligga mellan 200 Hz och ca. 1000 Hz.

Exemplet ovan visade att vi om vi tänker oss en amplitud på +/- 0,1 mm får ut en signal på 61,5 kHz från den lösa G-strängen. Om vi vill mäta G på E-strängen så ligger strängens frekvens på 800 Hz vilket med samma amplitudantagande ger en lasersensorfrekvens på 4*61,5 kHz = 246 kHz och ur samplingskriteriet ser vi att lasersignalen bör mätas minst med frekvensen 2*246 kHz = 492 kHz. För att vara på den säkra sidan bör vi sampla signalen i kanske 800 kHz under den tid då vi ligger nära maximal svängningsamplitud. Om vi antar att vi mäter 1/50 sekund så kommer vi att lagra 16000 mätvärden a’ 2 bytes d.v.s. vi behöver lagringsutrymme för 32000 mätvärden.

Ovanstående betyder att vi kan göra ett grovt val av hårdvara för vår mätare. Jag gissar att en Arduino Due som använder en ARM processor och kör på 84 MHz bör vara kapabel att sampla tillräckligt snabbt. Enligt specifikationerna bör processorn vara kapabel att sampla upp till 1 MHz. Processorn har 96 Mbyte snabbt RAM minne vilket bör räcka till för buffert och analys. En Arduino Due kostar mellan 10 och 50 Euro beroende på varifrån man köper den … och om det är fråga om en orginal Due eller en kinesisk kopia. Mätsignalen måste förstärkas så att vi ligger vettigt i förhållande till AD-konverterns arbetsområde och upplösning 10 eller 12 bitar beroende av hur processorn konfigureras.

Kommande artiklar:

  • Laserdetektorns konstruktion och eventuella problem i samband med bygge.
  • Detektorns elektronik och datainsamling.
  • Knäppmekaniken
  • mätresultat.

 

 

Fioltrimning … Oooops!!!

01/05/2019

Jag har i ungefär två års tid jobbat med att optimera en kinesisk fiol som jag idag kallar min Klezmerfiol d.v.s. fiolen används för spelning av klezmermusik.

Jag ropade in fiolen på e-bay för $111 + frakt d.v.s. totalpriset inklusive moms och frakt kom att ligga på ca. 200 Euro eller grovt översatt till svenska kronor 2000 sek. Fiolen köptes ursprungligen för att den skulle fungera som demonstrationsobjekt för inre justering för fiolbyggarna i finland (Suomen viulunrakentajat ry.) då vi hade en utställning gällande fiolbygge och justering i samband med Folklandia kryssningen 2018.

Jag har specialiserat mig på efterjustering av fioler genom justering av lockets och bottenplattans tjocklek något som kallas re-graduering. Efterjusteringen sker så att fiolen hela tiden är spelbar och justeringen sker genom slipning av kritiska punkter från insidan i små steg. Fiolen slipas varefter den provspelas och därefter slipas på nytt utgående från det akustiska resultat man uppnådde.

Fiolen fixades så att vi som teknisk demonstration hela tiden inför publik bytte ljudpinnen mot en ljudpinne med korrekta dimensioner och korrekt skärning. De kinesiska metallsträngarna byttes mot Pirastro Tonica som inte är speciellt bra men de är billiga jämfört med t.ex. dominant eller Eva Pirazzi. Därefter justerade vi ljudpinnens plats för bästa möjliga ljud. Resultatet var en i princip spelbar fiol d.v.s. fiolen hade inga externt synliga direkta byggfel men ljudet var nasalt och tråkigt. I likhet med de flesta billiga fioler så var basen hes och torr.

Om man tittar på fiolens spektrum så ser man att torrheten beror på att basens grundtoner på g-strängen saknas i princip helt och hållet. Den mänskliga hjärnan hör raden av harmoniska övertoner som produceras av instrumentet och hjärnan lägger själv till den saknade bastonen … men detta görs aldrig fullt ut vilket gör att att de låga tonerna inte är fylliga utan ”torra”.

Torrheten kan enkelt justeras bort genom att göra området mellan basbjälkens övre ända och halsklossen tunnare. Slipning på detta område ger en extemt kraftig effekt och man bör gå fram i små steg säg 10-15 slipdrag fram/tillbaka mellan provspelningar eftersom resultatet om man slipar för mycket kan bli en mörk ”råmande” (tänk ko) ton som inte är önskvärd. Kinesen krävde (extremt) mycket slipande här för att få tonen på plats.

Efter justeringen av basen justeras bottenplattan så att den klingar d.v.s. den får inte vara stum. De viktigaste områdena brukar vara tvärs över locket strax ovanför nederändans kloss och strax nedanför halsklossen.  Det gäller här att vara försiktig så att man inte slipar för mycket uppe vid halsen eftersom detta kan ge upphov till en vargton i trakten av A…H.

Om hur man gör Oooops!

Jah har en längre tid uppfattat att fiolen fungerar ungefär som jag vill ha den. En fiolspelande vän, yrkesviolinist,  som använder axelstöd (vilket jag normalt inte gör) kom på besök och jag lånade honom mitt axelstöd. Jag fick egentligen bara lovord över fiolen men då jag själv spelade fiolen med axelstöd så tyckte jag att fiolen lät lite torr i mina öron (axelstödet påverkar ofta fiolens ljud helt hörbart genom att axelstödet klämmer ihot fiolen från sidorna). Jag tänkte inte vidare på orsaken till problemet … det är ju lätt att åtgärda genom lite slipning.

Torrheten är ju inget problem att åtgärda så jag slipade lite till vid kanalen mellan basbjälke och halskloss vilket löste problemet. På morgonen nästa dag lät fiolen fortfarande bra men jag upptäckte att jag hade slipat ett litet hål vi halskanalen (se bild, mycket pinsamt natuligtvis 😉 ).

Den intressanta frågan uppstod då hur man fixar detta problem på ett snyggt sätt utan att skära loss locket? Min lösning blev att jag skar en liten träflisa från ett lockämne för fiol som jag råkade ha på lager. Jag formade spånan så att den är något större än hålet varefter jag limmade träflisan (svagt) på en supermagnet. Bilden är tagen innan flisan/spånan har rundats/jämnats med sandpapper. Notera att träspånan är limmad på en liten supermagnet som är något mindre än själva spånan. Den stora supermagneten som syns i bilden är en hjälpyta vid bearbetningen av träbiten.

Med hjälp av en yttre magnet kunde jag nu föra lappen till hålet .

Lappens kant kan nu ses vid hålets högra kant under de yttre hjälpmagneterna. Jag tvingade in lim från yttre sidan (flödigt) och flyttade lappen av och an så att den skulle få lim jämnt över hela ytan. Därefter flyttade jag lappen till önskat läge och lämnade kvar en magnet som limpress (den yttre limpressen kan vara precis den slipmagnet som gjorde hålet).

”Limpressen” är på plats.

Då limmet hade torkat tillräckligt tvättade jag bort överloppslimmet från utsidan. Hjälpmagneten på vilken lappen hade limmats togs bort genom att använda en lite större magnet som hammare för att slå loss hjälpmagneten från lappen, detta fungerade helt problemfritt.

Lappen är nu på plats utan ytterligare skador. Lappen är vänd så att ådringen i stort sett går vinkelrätt mot lockets ådring.

Följande steg blev nu att fixa skadan så att den är möjligast osynlig. Eftersom fiolen är åldrad på konstgjord väg beslöt jag att inte försöka återställa lackytan till ursprungligt skick … i stället ”smutsade” jag lappen med mjuk blyertspenna varefter jag drog ett lager brunt betslack över stället. Resultatet är att lappen ser ut ungefär som övriga skador på locket vilket var avsikten med övningen.

Reparationen påverkar inte ljudet på fiolen hörbart men det är självklart att det här instrumentet inte skall slipas mera. Orsaken till att jag slipade hål på locket var att ändan på basbjälken styrde slipmagneten exakt över ett väldigt begränsat område. I framtiden måste jag tänka på att inte vid slipningen ligga och stödja mot ändan av basbjälken. Slipningen skall alltså medvetet spridas ut över en större yta.

Om någon i Sverige är intresserad av att provspela instrumentet så kommer det att finnas på Ekebyholm den 23-27.6 2019 där jag kommer att vara deltagare.

Hur kan denna reparationsteknik användas

Det kan av olika skäl uppstå sprickor i ett fiollock. I vissa fall är sprickan så liten att det inte lönar sig att skära loss locket för reparation utan sprickan limmas och sprickan dras ihop med något lämpligt verktyg. Problemet är dock att en lagning av denna typ sällan blir beständig om man inte limmar ett eller flera såkallade frimärken över den limmade sprickan. Ovanstående lagning visar hur man enkelt kan limma ett frimärke över en spricka i en fiol utan att ta loss locket.

Fioljustering, kinesisk Guarnierikopia

29/03/2019

Då man justerar en fiol så att den skall bli spelbar är det viktigt att kontrollera ljudpinnens plats. Ljudpinnen har inte utan skäl kallats fiolens själ eftersom extremt små förflyttningar av ljudpinnen kan ge stora förändringar i instrumentets klang.

Jag deltog i Folklandiakryssningen 2018 till Tallin/Reval som representant för finlands fiolbyggare (Suomen viulunrakentajat r.y.). Själv demonstrerade jag inre justering av en kinesisk kopia på en Guarneri ”Cannon”.

Jag ropade in ”offret” på eBay för $111 + $56 för transport och jag fick ett i princip välbyggt instrument men med extremt nasal klang. Den enda modifikation jag gjorde före resan var att jag bytte de kinesiska metallsträngarna till billiga syntetsträngar av typen Pirastro  Tonica. Pirastrosträngarna är inga stora  höjdare men de fungerar och de är billiga vilket är viktig om man justerar många instrument och kör med principen att strängarna på okända instrument byts innan man börjar justera. Tanken är att jag vill höra instrumentets fel och inte strängarnas.

IMGP0483 Fig. 1  Kinesisk violin inköpt för demonstration av inre slipning av en spelbar fiol. Notera hur man har fått fiolen att se gammal ut genom att ge sig på den med t.ex. cykelkätting varefter man gnider in dem med smuts. Det ser rätt övertygande ut men man borde antagligen ha gett sig på f-hålen också 😉 . Personligen tycker jag att ett nytt instrument direkt från ugnen nog kan få se nytt ut … tids nog kommer skadorna.

Steg #1

Mätning av instrumentets respons helt generellt. Jag brukar spela en havtonsskala från G-strängen uppåt till ungefär H på E-strängen och därefter köra bl.a. ett spektrum samt eventuellt en mätning av Dünnvaldparametrarna. Mätning visade att basresponsen var mycket dålig vilket man kunde höra direkt så att G och D-strängarna lät ”sträva och torra”. Strävheten och torrheten är en följd av att G-strängens grundtoner nästan inte existerar. Örat hör alltså övertonerna men inte den grundton jag tror mig höra eftersom den inte existerar och min hjärna genererar själv, inne i huvudet, den grundton som borde finnas för att övertonsserien skall bli rätt. Korrektionen är aldrig fullständig resultatet är att vi uppfattar tonen som torr.

Jag brukar alltid starta med att justera basen, så även i detta fall. Basen är svag för att locket  är alltför tjockt på kritiska punkter. Den mest kritiska punkten är kanalen mellan halsklossen och ändan av basbjälken. Kanalen lämnas oftast alltför tjock i billiga fioler och resultatet blir en tunn sträv och torr bas. Situationen brukar gå att åtgärda med några tiotal slipdrag, man bör vara försiktig med slipande här för att inte göra basen alltför mörk. På den här fiolen blev jag tvungen att slipa baskanalen många hundra drag vilket betyder att tjockleken minskade med några hundradels millimeter och det betyder samtidigt att det slipade området var extremt tjockt vilket förklarar varför tonen var torr och sträv.

Följande skede är att kontrollera att bottenplattan klingar. Vi kan akustiskt lyssna oss till  var justeringar behöver göras. Då bottenplattan klingar som den skall är knacktonen relativt jämn över hela bottenplattan. Bottenplattan skall klinga som ett välstämt trumskinn.  I föreliggande fall var knacktonen betydligt högre mitt på bottenplattan än vid ändarna BH och LB. Notera att det ofta är lättare att höra om ett område är högt eller lågt genom att stegvis knacka sig från ett område till ett annat. Det är lättare att höra en förändring i en knackton än tonens absoluta tonhöjd. Orsaken till detta är att en knackton i huvudsak är brus …

baksida.JPG

Slipning uppe tvärs över bottenplattan BH strax nedanom halsklossen höjde knacktonen (i princip samma fel som i locket), i detta fall kan inte plattan svänga korrekt i längdled.  Det gäller att justera i små steg och provspela mellan justeringarna. Om man slipar för mycket på detta område kommer man så småningom att skapa en vargton vid Bb … B något man vill undvika. Samma justering, det krävdes mycket slipande, gjordes tvärs över plattan vid bottenklossen. Små finjusteringar gjordes vid kanterna men det gäller att vara försiktig eftersom justeringarna som behövs normalt är små. Det går inte att backa om man slipar för mycket.

Då bottenplattan klingar går vi tillbaka till locket. Fiolen provspelas och jag lyssnar noggrannt på klangen i strängarna (G,D,A och E) och också på den relativa ljudstyrkan i de olika strängarna. Om t.ex. D-strängen är svagare och ”tråkigare” än de övriga strängarna kan detta korrigeras genom att slipa området för maximal svängning i locket då D-strängen spelas. Detta område ligger strax nedanför bassidans f-hål.

IMGP0483_GDAE_omr

Strängarnas områden för maximal vibration. D-området klingade klart lägre än de övriga områdena. Slipning av D-området förstärkte D-strängen och höjde D-områdets knackton. Motsvarande justeringar gjordes därefter stegvis på de övriga områdena. Målet var att få tonen jämn på alla strängar och dessutom hitta en trevlig klang med lämplig karaktär.

Om klangen blir för ”snäll/rund/menlös” främst på G- och D-strängarna så kan detta åtgärdas genom försiktig slipning av en triangel med basen upp mot A-området. Triangelns spets ligger vid kanalen mellan basbjälkens nedre ända och den nedre ändklossen d.v.s. området motsvarar området uppe mellan halskloss och basbjälke. Alltför mycket slipande här gör klangen frän och rå, spela och lyssna!

Att lägga till brillians och övertoner

Då locket och bottenplattan fungerar som de skall och tonen i övrigt är jämn över alla strängar så gäller det att få instrumentets diskant att fungera korrekt. Diskanten genereras i huvudsak via små svängande områden kring båda f-hålen.

Om jag vill justera klangen i G-strängen så att den får mera luft, brillians och karaktär men behåller sin mustighet så gör jag detta genom att koppla G-strängens maximat svängande område till f-hålets kant. Då man betraktar situationen ser man att det går obrutna träfibrer från G-området mot f-hålets ytterkant.  Kontakten till f-hålets inre kant är blockerad av f-hålets övre böj. Jag knackar från det maximalt svängande området i små steg ner mot f-hålets yttre ”vinge”. För maximal energiöverföring vill jag mekaniskt impedansanpassa hela passagen från g-området ut till vingen. Om något område på vägen mot vingen ger en låg knackton i förhållande till andra delar av vägen G-område … vinge så slipar jag extremt försiktigt det låga området.

Eftersom den svängande vingen är väldigt liten så reagerar den mycket kraftigt då vi ”stämmer den” jämför med stämning av tungan i ett dragspel där en försiktig skrapning är direkt hörbar. Utgångspunkten är max tio slipdrag varefter man lyssnar innan man eventuellt går vidare.

Justering av D-strängen görs på motsvarande sätt så att man kopplar D-området till den inre kanten av f-hålet. Systemet är detsamma här knacka stegvis från D-området upp mot den inre vingen. Slipa mycket lätt de områden på vägen som har alltför låg knackton.

A- och E-strängarnas f-hålsvingar justeras på motsvarande sätt. Effekten är tydligt hörbar då vingarna börjar fungera korrekt.

Vad gör jag om f-hålsvingen (någon av vingarna) klingar alltför högt (för hög knackton)? Lösningen är då att höja knacktonen stegvis i motsvarande maximat svängande område t.ex. A-området så att detta område stiger till samma ton som vingens knackton. Höjer jag t.ex. A-området så kommer detta att återverka på G-, D-, E-områdena som också måste justeras på nytt. Resultatet är mycket svett och arbete … detta är orsaken till att jag inte rör f-hålens vingar innan jag i övrigt är nöjd med fiolens klang.

IMGP0483_f_trim.JPG

Bilden visar hur man kan knacka längs vägen från G-området mot den yttre vingen och på motsvarande sätt från D-området till den inre vingen för att höra ojämnheter i knacktonen. Det är lättare att uppfatta förändringar i knackton än absolut pitch.

Simo Vuoristo som testar fiolen nedan konstaterar att fiolen har fått betydligt mera klarhet/brillians jämfört med föregående testspelning. Skillnaden ligger i stämningen av f-hålen och sannolikt en vattenglasbehandling av G- och D-områdena i locket på insidan. Vattenglasbehandlingen gjordes med hjälp av en tygbit limmad på en supermagnet. På tygbiten appliceras en droppe utspädd vattenglas (50% utspädning). Den yttre arbetsmagneten vänds så att tyget inte ligger mot lockets insida. Jag kan då föra vattenglas till önskad plats med hjälp av den yttre magneten varefter jag svänger den yttre magneten upp och ned vilket svänger den inre magneten mot träytan varefter jag kan stryka vattenglas på det önskade området.

Nedan ges ett eget exempel på samma fiol. Fiolen är i mitt exempel inte speciellt långt trimmad jämfört med Simo Vuoristos exempel. Man hör nog också att Simo Vuoristo är proffs och jag ren amatör 😉 .

Sången/visan är skriven av min morfar Ole Eklund och tonsatt av Lasse Mårtensson. Jag spelade in melodin som separata track d.v.s. alla stämmor är mina egna.

Ljudpinneverktyg för Nyckelharpa

18/09/2018

Jag konstruerade för kanske ett år sedan ett ljudpinneverktyg för justering av fioler. Verktyget används till att mäta ljudpinnens plats i förhållande till stallet.

Som känt har ljudpinnen en viktig roll i hurudant ljud fiolen ger. Det är inte utan orsak man på olika språk säger att ljudpinnen är violinens själ! Nyckelharpan har precis som fiolen en ljudpinne som även den måste vara korrekt injusterad för att harpan skall klinga. Ljudpinneinstrumentet nedan är konstruerat för nyckelharpa d.v.s. det är något större än motsvarande instrument för violin.

Ljudpinneverktyget består av två halvor. Den nedre halvan har ett urtag som motsvarar en halv ljudpinne. Man för in den nedre halvan genom f-hålet och hakar urtaget i ljudpinnen. Den övre halvan som således ligger ovanpå locket visar då grafiskt exakt var ljudpinnen står. Vill man dokumentera ljudpinnens plats kan man ange avstånd på följande sätt:

  • Den korta skalan närmast ljudpinnens plats i riktning mot f-hålet anger ljudpinnens avstånd till stallets kant. Skalan går från 5 – 10 mm.
  • Den långa skalan visar ljudpinnens plats i förhållande till f-hålet. Skalan går från 15-30mm
  • Den korta skalan som går i instrumentets längdriktning anger avståndet mellan ljudpinnen och stallets bakkant.

Ljudpinneverktyget har konstruerats utgående från Sören Åhkers ritning (  http://www.sorenahker.com/sortiment/order.htm ÖVR008). Jag gissar att samma verktyg bör gå att använda också på andra nyckelharps ”familjer”.

Ljudpinneverktyg_openscad

Bilden visar hur verktyget har skapats i programmet OpenScad. Man kunde lika väl ha använt något CAD-program som stöder generering av stl-filer.

Verktyget i bilden är tänkt som en gåva till nyckelharps ”gurun” Esbjörn Hogmark.

Hur kan jag köpa verktyget? Du kan inte köpa det men du kan skriva ut det själv. I slutet av den här artikeln hittar du en länk till ljudpinneverktygets ”.stl”-fil.  Du laddar ner stl-filen och går till någon person som har en 3d-skrivare, till ett bibliotek (gäller åtminstone Helsingforsregionen i Finland) .. eller så går du till en firma som gör 3d utskrifter.

Hur skriver man ut verktyget?

3D-skrivaren drivs av ett kontrollprogrami mitt fall heter programmet ”Repetier-Host” men det finns flera andra som fungerar enligt samma principer.

Steg #1

Ladda ner .stl-filen på datorn till en lämplig katalog. Det enda kravet är att du hittar programmet. Du kan lagra filen på en minnepinne om du vill skriva ut verktyget på en publik skrivare.

Steg #2

Starta kontrollprogrammet i mitt fall Repetier-Host. Sätt på skrivaren. Då programmet startar klickar man ”Connect” för att koppla ihop skrivare och dator.

Steg #3

Ladda in stl-filen i mitt fall finns en knapp ”Load”. Programmet visar nu hur verktyget kommer att se ut i grafisk form på skärmen.

Steg #4

Översätt stl-filen till maskininstruktioner. Detta görs med ett program som kallas ”Slicer” d.v.s. programmet skivar den 3d-modell som stl-filen beskriver i ungefär 0,25 mm höga skivor ch beräknar därefter hur skrivarhuvudet skall röra sig för att fylla skivan med plastmaterial.

Steg #5

Ställ in bäddens temperatur enligt skrivarens instruktioner. I mitt fall kör jag med materialet PLA för vilket bäddens tempeSteg #1ratur kan sättas till 60 grader C och extruderns (utskriftsmunstycket) temperatur till 205 grader C.

ljudpinneverktyg

Bilden visar hur det ser ut på datorskärmen under utskriften. Utskriften kräver ca. 20 minuter d.v.s. det finns precis tid för en kopp kaffe.

Du hittar ljudpinneverktyget här i zip-format. Filen måste packas upp innan den används. Moderna perativsystem packar upp filen då man klickar på den.

Filen finns här: ljudpinneverktyg_nyckelharpa.

Montering efter utskrift

Verktyget skrivs ut i två delar som limmas ihop t.ex. med hjälp av Superlim (Cyanoacrylat), epoxy eller något annat lämpligt lim. Notera att vattenbaserade lim inte fungerar så bra eftersom plasten gör att limmet torkar mycket långsamt.

Steg #1

Slipa ytan på den undre delen d.v.s. den del som har en fyrkant med hål i i den ena ändan. Slipning av ytan gör att vi inte av misstag skrapar insidan av harpan då verktyget används. Den övre delens undre del är helt slät och behöver inte slipas.

Steg #2

Sök fram en 4mm maskinskruv med mutter varefter du stryker lim på fyrkanten i den undre delen. För skruven genom hålet i den undre och den övre delen och dra åt muttern försiktigt. Vrid genast den övre delen så att cirkeln som visar ljudpinnens plats matchar motsvarande urtag i den undre delen.  Du kan också trä en grov nål genom det lilla hålet mellan de två skalorna i verktygets längdriktning. Motsvarande hål finns också i den undre delen.  Använd nålen till att rikta den övre delen i förhållande till den undre så att passningen mellan delarna blir exakt.

Steg#3

Drag åt muttern och vänta någon timme på att limmet stelnar helt.

Man kan göra skalorna tydligare genom att färga skalstrecken t.ex. med vit, silver- eller guldmärkpenna.

Verktyget får fritt skrivas ut och om så önskas också i försäljningssyfte. Vid försäljning bör källan d.v.s. en länk till eller utskrift av den här artikeln följa med verktyget.

Fantasier i realtid

11/05/2015

Jag har igen gjort en serie modifikationer på min Hardangerfiol. Jag har uppfattat att fiolens låga register har blivit rätt torrt eventuellt till följd av att lacket med åren hårdnar eller att träet långsamt oxiderar. Jag har försiktigt slipat lock och botten på insidan för att ge instrumentet lite mera must/djup. En justering är dock alltid en balansgång. Jag gillar mitt instrument och jag vill inte modifiera det så att det blir ett helt annat instrument eller så att den ljusa klangen i instrumentet försvinner.

P1040108

Min Kinesiskbyggda hardangerfiol.

 

fiol_botten

Slipning av området A gör tonen rundare/mörkare. Det är skäl att slipa extremt försiktigt här. Jag slipade denna gång området A ungefär 20 drag på insidan. Området B gör tonen ljusare. I allmänhet är man tvungen att slipa både A och B flera gånger för att hitta den balans i tonen man vill ha. Slipning av området C i bottenplattan ger en effekt som påminner om slipning i området B. Området E i bottenplattan påminner om området A i locket men effekten är mycket svagare.

Jag deltog i en sång/musikkväll i ”Fredsstationen” i Böle i Helsingfors torsdagen den 7.5.2015. Publiken bestod av främst ungdomar i åldern 15 – 30 år. Då jag blev uppmanad att spela/sjunga efter ett antal stycken tydligt inspirerade av Sufimusik beslöt jag att spela en improviserad ”meditation” på den modifierade Hardangerfiolen. Nedanstående ljudexempel är återskapad ur minnet vilket betyder att tonarten är densamma och den allmänna känslan bör bara rätt lika … men liksom all improviserad musik är det fråga om någonting som skapas i stundens ingivelse och sedan försvinner i intet. Stycket har ingen egentlig rytm och längden är rätt exakt 5 minuter. Stycket får spelas/reproduceras fritt utan ersättning. Källan får gärna anges men det är inget krav.

Dünnwaldparametrar som hjälp vid fioltrimning

19/03/2015

Uppdaterin 20150320: Det ser ut som om det har rätt stor betydelse hur skalan spelas. Min gissning är att det är skäl att spela skalan i halvtonssteg för att inte av misstag överbetona vissa resonanser och därigenom skapa en falsk fild av de ”verkliga” parametrarna. Det här kräver en del extra experimenterande. Jag återkommer senare med ytterligare kommentarer.

 

Anders Buen har skrivit en intressant artikel om tonfärgsparametrar och ljudnivå i inspelningar av gamla violiner. Det visar sig att tre parametrar är tillräckligt för att skilja klassiska fioler av Stradivarius- eller Guarneriustyp från majoriteten av nya violiner. Buens artikel bygger på forskning av H. Dünnwald.

Dünnwald jämförde inspelningar av 15 st erkänt goda Stradivariusvioliner och 15 erkänt goda Guarneriusfioler med moderna fioler och kom fram till att man med hjälp av tre parametrar, genom mätningar, i allmännhet kan lägga de gamla Cremonensiska fiolerna i en grupp och moderna instrument i en annan grupp.  Dünnwalds parametrar är extremt enkla att beräkna … något som gör dem mycket intressanta om man vill utnyttja dem som hjälpmedel då man stegvis optimerar en fiol.

Definition av Dünnwaldparametrarna

Sonoritetsparametern ”L” är ett mått på hur djup bas instrumentet har. Parametern definieras som:

L(dB) = Lmax(244-325Hz) – Lmax(649-1090Hz)

Man jämför i praktiken de högsta topparna inom de angivna frekvensintervallen. Notera att t.ex. G på den lösa G-strängen inte finns med eftersom denna resonans i allmänhet ligger långt nedanför t.ex. resonansen D (vid ca. 294 Hz). I moderna instrument ligger värdet på L-parametern ofta lågt kanske inom området -10 eller lägre. Resultatet kan vara en bas som känns ”torr” eller ”sträv”.

Nasalitetsparametern ACD-B i dB definieras som skillnaden mellan medelamplituderna inom intervallen:

ACD-B = Leq(190-650Hz och 1300-2580Hz) – Leq(650-1300Hz)

Brillians DE-F i dB definieras som (medelvärdet i de olika områdena):

DE-F = Leq(1640-4200Hz) – Leq(4200-6879Hz)

Paramerarna beskriver fioler på följande sätt:

L(dB)        Höga värden erhålls för goda och basrika fioler.

ACD-B     Höga värden för fioler som inte är ”nasala”

DE-F         Höga värden för fioler som är klara/brillianta. Låga värden ger instrument som låter sträva.

Dünnwald definierade följande frekvensområden som beskriver ”Cremonensiska” instrument och som kan användas till att gruppera Cremonensiska instrument i en gemensam grupp jämfört med de flesta ”moderna” instrument.

Områdena betecnas A, B, C, D, E och F och jag har av praktiska orsaker valt att numrera samma områden 1 … 6 på följande sätt:

1 = A betecknar området 244 – 325 Hz

2 = B betecknar området 649 – 1090 Hz

3 = C betecknar området 1300 – 1640 Hz

4 = D betecknar området  1640 – 2580 Hz

5 = E betecknar området 2590 – 4200 Hz

6 = F betecknar området 4300 – 7000 Hz

Hur används Dunnwaldparametrarna vid injustering

Arbetsgången är följande:

Spela in en skala t.ex i G-dur från låga G på G-strängen upp till H (B) på E-strängen. Spela alla toner kraftigt med ett bestämt tryck på stråken och använd kraftigt vibrato på de toner där det är möjligt. Jag använder en Zoom R8 inspelningsapparat och en högklassig kondensatormikrofon med stort membran (Rode NT1, den nyaste versionen).

  • Läs in inspelningen i Audacity. Klipp bort onödigt material från inspelningen d.v.s. störningar före/efter skalan.
  • Välj hela den inspelade skalan och normalisera amplituden (Effect/Normalize)
  • Kör ett spectrum på den inspelade skalan (Analyze/Plot Spectrum). Ställ in spectret Hanning Window, Log frekvens och fönsterstorlek 4096.
  • Exportera spektret som en textfil.
  • Kör ditt program som beräknar Dunnwalparametrarna och som skapar en fil för uppritning av parametrarna. I mitt fall Dunn_A.py .

Resultatet blir en serie grafer som i sig så småningom börjar ge användbar information samt Dunnwaldparametrarna för ifrågavarande modifikationssteg.

Inläsning i Audacity ger en amplitudkurva som visar skalan vi spelade i grafisk form:

Demo_Audacity_harding_fiddle

Hardangerfela, inspelat ljud efter 17 justeringssteg.

Notera att Dunnwalparametrarna har bestämts utgående från inspelad musik (från skiva). Detta betyder att toppviolinerna spelas med naturligt vibrato. Filen ovan är också spelad med vibrator för att göra den egna inspelningen mera kompatibel med Dunnwalds material.

Följande steg är att beräkna ett spektrum utgående från den kompletta inspelade skalan.

Screenshot - 19.03.2015 - 10.48.04

Spektrum genererat med Audacity från inspelningen ovan (Hardangerfiol).

Vi exporterar därefter filen som en textfil som består av de datapunkter ovanstående spektrum består av.

Frequency (Hz) Level (dB)
10,766602 -61,425014
21,533203 -57,003529
32,299805 -57,556839
43,066406 -59,613266
53,833008 -63,019962
64,599609 -67,556679
75,366211 -70,066673
86,132812 -70,658653
96,899414 -72,279839
107,666016 -75,024010
118,432617 -77,286835
129,199219 -78,456154

… e.t.c.

Textfilen behandlas därefter i programmet Dunn_A.py som är ett såkallat Python-script. Programmet använder definitionerna på Dünnwaldparametrarna ovan och beräknar ifrågavarande Dünnwaldparametrar för spektret ovan. All analys görs under Linux men det är självklart att samma sak kan göras också under Windows … men jag gillar inte Windows som utvecklingsomgivning!  Resultatet blir:

./Dunn_A.py 17_har_btn_uppe_esidan_balans.txt

File to process: 17_har_btn_uppe_esidan_balans.txt
Dunnwald parameters for :17_har_btn_uppe_esidan_balans.txt
A = 57.2790034651
B = 55.5393324333
C = 52.5985449688
D = 51.3234882299
E = 49.7805976623
F = 39.7953643065
L[Db] = -3.600813
ACD – B = -2.3831962358
DE – F = 10.5492311683

Vi ser att fiolen i slutskedet av slipprocessen har Dünnwaldparametrarna:

Sonolitet (L(dB)) = -3,6

Nasalitet               = – 2,3

Klarhet                 = 10,55

Jämförelse med toppfioler. Jämförelsen är tagen ur Anders Buens artikel ”On Timbre Parameters and Sound Levels of Recorded Old Violins”.

Allmänt kan det sägas att högre värden på Dünnwaldparametrarna är bättre. Likaså är antagligen ett högt värde på summan av parametrarna ett mått på instrumentets godhet.

Exempel #1

Jag har via min son Sebastian, som är yrkesviolinist, haft tillgång till en fransk Chanot toppfiol. Bara möjligheten att provspela det här instrumentet lärde mig att lyssna efter en klarhet/tonfärg som saknades i mina egna fioler innan de justerades.

./Dunn_A.py chanot_vibrato_dominant_20150318.txt

File to process: chanot_vibrato_dominant_20150318.txt
Dunnwald parameters for :chanot_vibrato_dominant_20150318.txt
A = 56.2209502326
B = 53.89373555
C = 46.5512793437
D = 49.6366710345
E = 50.0042672649
F = 39.7148046734
L[Db] = -8.702337
ACD – B = -3.11884555617
DE – F = 10.1550891796

Notera att Hardangerfiolen efter en serie justeringssteg ligger över Chanot toppfiolen för alla Dünnwaldparametrar. Fiolen har nu faktiskt ett mycket gott ljud! Notera också att värdena är angivna i decibel (dB). Man anser i allmänhet att skillnader större än 2 … 3 dB börjar vara hörbara.

Hur mäter Hardangerfiolen in jämfört med kända Stradivariusfioler och Guarneriusfioler?

Exempel #2

Guarneriusfiolen ”Wieniawski” mäter in på följande sätt:

L(dB)    = -2,3

ACD-B = 0,6

DE-F     = 13,6

Hardangerfiolen ligger mycket nära. Skillnaden är liten men den bör vara hörbar:

Sonolitet (L(dB)) = -3,6

Nasalitet               = – 2,3

Klarhet                 = 10,55

 

Exempel #3

Guarneri del Gesu från 1742 ”Sloan” mäter in så här:

L(dB)        =  -2,7

ACD – B   =   0,1

DE – F       =  13,2

Hardangerfiolen mäter in:

Sonolitet (L(dB)) = -3,6

Nasalitet               = – 2,3

Klarhet                 = 10,55

 

Exempel #3

Stradivarius ”Hellier” från 1679 mäter in så här:

L(dB)     =  -6,0

ACD-B  =  -1,2

DE-F      =  10,3

Hardangerfiolen mäter in:

Sonolitet (L(dB)) = -3,6

Nasalitet               = – 2,3

Klarhet                 = 10,55

 

 

Förändring i Dünnwaldparametrarna under injusteringen

En violin kan korrigeras om den mäter in dåligt. Det faktum att den mäter in dåligt kan alltid höras då man spelar på instrumentet. I början av justeringsprocessen var mätresultatet för Hardangerfiolen:

L[Db] = -14.525938
ACD – B = -2.91313386481
DE – F = 9.31585192488

Speciellt L-värdet är lågt och man hör tydligt en viss ”strävhet” då man spelar på instrumentet. Orsaken till den sträva tonen är att basens grundton saknas nästan helt och den första övertonen är svag.

Justeringen gjordes på följande sätt:

  • Knacktestade bottenplattan som saknade ”ring”. Slipade bottenplattan på insidan tvärs över vid övre och nedre ringnoderna. Det här förbättrar generellt basresponsen. Slipning av noden uppe vid halsen (bottenplattan) verkar också påverka brilliansen positivt. Noderna uppe/nere slipas så att knacktonen blir jämn tvärs över bottenplattan.
  • Kanalen mellan hals och basbjälke på locket slipades för att ge tonen aningen mera djup.
  • Kanalen i locket mellan basbjälke och bottenkloss slipades. Basen blir bättre men tonen ljusnar i viss mån.
  • Kontrollerade knacktonen mitt på bassidans f-hål som var lägre än det stora området i fibrernas riktning ungefär vid största bredden på locket. Höjde knacktonen området vid f-hålet genom slipning. Slipning av detta område tenderar att ge mera ”märg” år G- och D-strängarna. L-parametern tenderar att stiga eftersom toppen D vid ungefär 294 Hz tenderar att stiga.
  • Brilliansen ökas genom att slipa E-sidans f-håls inre kant ungefär vid mitten av f-hålet. Det kan löna sig att experimentera i små steg och slipa mitt på f-hålet både på insidan och utsidan.

Alla justeringar bör göras i små steg d.v.s. 50 – 100 slipdrag varefter ljudet mäts på nytt och Dünnwaldparametrarna beräknas. Parametrarna ger en mycket bekväm och lättläst återkoppling d.v.s. man ser genast om en modifikation för instrumentet i fel riktning. Om slipning på en specifik plats ger en försämring så försöker man naturligtvis på en annan plats och fortsätter inte slipa fram en ytterligare försämring.

Det är vart att notera att 100 slipdrag motsvarar ungefär en uttunning på 1/100 mm vilket med konventionella mätmetoder är omätbart men resultatet hörs tydligt. Den extrema känsligheten för tjockleksförändringar är enligt min uppfattning orsaken till att det inte finns en pålitlig metod att försöka kopiera fioler genom att mäta lock och botten och därefter kopiera orginalets dimensioner. Kopian kan inte bli exakt! Däremot är det självklart att en välgjord platta kan efterjusteras av en skicklig instrumentbyggare så att instrumentet efter justering blir bra.

Dunnwald_raw_data

Bilden visar hur de olika områdena A … F förändras vid justering. Ur de olika kurvorna kan Dünnwaldparametrarna enkelt beräknas om så önskas. Notera att ett specifikt spektralban kan förändras med över 10 dB till följd av justeringen.

 

 

Några länkar:

http://www.maestronet.com/forum/index.php?/user/25136-anders-buen/

Anders Buens artikel:

http://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCQQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.akutek.info%2FPapers%2FAB_Timbre_Parameters.pdf&ei=6K0KVaO1O5DxaOW-gNAE&usg=AFQjCNF4h1UWWcqbdVWNCUE0PxQR-twRsw&bvm=bv.88528373,d.d2s

What is old Italian Timbre:

http://www.google.fi/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CC8QFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.maestronet.com%2Fforum%2Findex.php%3Fapp%3Dcore%26module%3Dattach%26section%3Dattach%26attach_id%3D8999&ei=6K0KVaO1O5DxaOW-gNAE&usg=AFQjCNFRQRdfC_aWzlxSDx9SeLv9-JhFCA&bvm=bv.88528373,d.d2s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Justering av en kinesisk altiol (Yita Music)

18/01/2015

Jag köpte en altfiol från Yita Musik i Kina för några år sedan. Priset låg då på kanske 250 dollar. Fiolen har spelats av olika musiker, också proffs, och kommentarerna har allmänt taget varit rätt positiva. Instrumentet är välbyggt och ljudet är rätt skapligt men absolut inte perfekt. Jag fick nyligen tillbaka instrumentet och beslöt att titta på det igen och naturligtvis göra vissa justeringar. Jag vet att följande detaljer aldrig har justerats:

  • Bottenplattan har aldrig stämts genom inre slipning
  • Locket har aldrig stämts via inre slipning
  • Stallet har aldrig värmebehandlats
  • Stallet verkar rätt tjockt upptill baserat på mina nuvarande erfarenheter

Jag beslöt att justera bottenplattan och stallet men locket skulle inte röras denna gång.

IMGP1470

Altfiolen framifrån

IMGP1473

Altfiolen bakifrån

Om mätningarna

Alla mätningar har gjorts så att jag spelar en skala upp från låga C till D på A-strängen och därifrån ner igen till C. Vid inspelningen har jag använt en Logitech USB mikrofon som på intet sätt är perfekt men den fungerar inom det frekvensområde, 200 Hz – 6 kHz, som intresserar mig.

Fördelen med att spela en långsam skala jämfört med att göra ett knacktest på stallet är att man tydligare ser en specifik tons övertoner och framför allt amplitudförhållandet mellan övertonerna. De harmoniska övertonerna ger instrumentet dess klang.

C-strängen tonen F

Utgångsläget innan några som helst justeringar har gjorts visas i fig. 1.

Utgläge_F_C-str

Fig. 1 Tonen F på C-strängen spelad innan någon korrigering gjorts.

Notera hur övertonen F7 (den mittersta och högsta toppen i gropen mellan 2-3 kHz) ligger 33 dB under oktaven F4 mellan 300-400 Hz. Grundtonen F3 ligger itrakten av 180 Hz och den är svag.

Jag knackade runt på ringmoden på bottenplattan med altfiolen stämd och spelbar. Resultatet var att tvärnoden nere under stränghållaren hade en låh knackton jämfört med mitten av locket och tvärnoden uppe nära halsen (som även den var något låg).

Jag gjorde en första grovjustering genom att slipa tvärnoden nere 300 drag, uppe vid noden vid halsen 100 drag och noden vid C-bågarna 100 drav var. Provspelning efter slipningen gav en ”menlös” rätt tråkig ton utan sting. Situationen ordnade sig dock av sig själv antagligen till följd av att de slipade platserna svalnade och eventuellt ytlagret hårdnade. Efter 15 minuter kunde man tydligt höra en förbättring jämfört med utgångsläget.

Mätningar visade att området 3-5 kHz hade stigit med ca. 3 dB jämfört med grundregistret 200 – 1000 Hz.

Slipade ytterligare +100 drag efter några timmars paus.

Slipade noden vid C-bågarna i bottenplattan. Det här gav en försämring så att tonen blev torrare och strävare. Man skall helt tydligt vara försiktig med att röra området i trakten av C-bågarna. Dessa områden lämnas ofta relativt tjocka av byggare.

Balanserade f-hålens vingar ett första varv. Jag slipar vingen från insidan så att man får en jämnt sjunkande ton då man knackar från vingspetsen ner mot fiolens nedre del eller upp mot halsen. Min uppfattning är att en mjuk knacktonsövergång låter vingen koppla till ett större frekvensintervall utan att endast vissa toner förstärks.

Frovspelning visade att tonen på C- och G-strängarna fortfarande var något torr/sträv men utan den varma hartzighet jag vill ha. Lösningen är att slipa tvärs över nere vilket tar bort torrheten och ger lite mera värme och skärpa i tonen. Slipade 100 drag nere. Ett problem vid slipningen under stränghållaren är att den här fiolen har två frimärken som förstärker mittlimfogen. Eftersom frimärket låg mitt på den nod jag ville slipa slipade jag en lång ellips runt förstärkningsfrimärket. Resultatet var det förväntade och tonen blev bättre.

Jag tog nu loss stallet och tunnade av det något upptill. Resultatet är att vi flyttar stallets huvudresonans högre upp i frekvens vilket förstärker området 2-4 kHz som ger brillians åt tonen. Jag värmebehandlade stallet i en aluminiumkastrull så att jag lade stallet i kastrullen (torr!) och värmde den på full effekt på elspisen. Då temperaturen nådde 130 grader C flyttade jag bort kastrullen från plattan och lät stallet långsamt svalna i kastrullen. Sidan upp mot halsen värmdes mycket försiktigt endast så att stallet inte skulle slå sig. Temperaturgränsen 130 grader var antasgligen onödigt hög. Nästa gång värmer jag till 120 grader C eftersom dagens uppvärmning gav synliga färgförändringar.

Efter_värmebehandling

Fig. 2 Situationen efter värmebehandling av stallet.

Notera hur området 2-3 kHz har vuxit kraftigt, detta område ger ”must”, ”klang” åt den spelade grundtonen.

G- och D-strängarna kändes något svaga jämfört med C- och A-strängarna. Detta åtgärdades genom att försiktigt med stallet på plats vidga hålen i stallets hjärta. Hålet under D-strängen påverkar mera klangen i G-strängen och hålet under G-strängen påverkar klangen i D-strängen. Justeringen gav det förväntade resultatet.

Jag slipade ytterligare +100 drag i noden nere för att ge bättre klang i C- och G-strängarna.

Jag jämnade ut A-sidans inre vinge som lät låg nära stallet. En lätt slipning om 40 drag med liten magnet fixade detta.

Slutresultat:

Slutres_a-vinge

Fig. 3 Slutresultat för denna omgång.

Notera hur området 2-3 kH har stigit kraftigt jämfört med utgångspunkten.

 

 

 

 

Exempel på justering av en Hardangerfiol

15/01/2015

Jag deltog i år folkmusikkryssningen Folklandia från Helsingfors – Tallinn – Helsingfors. Fiolbyggarna i Finland (Suomen viulunrakentajat Ry där jag är medlem) hade ett krypin tillsammans med andra instrumentbyggare. Det blev mycket diskussion kring fiolbygge, lackering och naturligtvis fioltrimning som är det sista skedet i byggprocessen.

Min ”sockerfiol” byggd på kinesiskt halvfabrikat fanns med och fiolen uppskattades tydligen ljudmässigt bl.a. av föreningens ordförande yrkesviolinisten Simo Wuoristo … trots ett onödigt mekaniskt fel som gått genom kvalitetskontrollen. Översadeln var alltför låg på E-sidan vilket gav klirr då man knäppte på tom e-sträng. Problemet var lätt att åtgärda genom lätt sickling av greppbrädan.

Jag spelar i allmänhet på en kinesisk hardangerfiol som nu råkade få kommentaren ”det är antagligen det sämsta instrumentet som kunde provspelas 😉 ”. Faktum är att detta instrument var något torrt i tonen främst på G- och D-strängarna. Kommentaren fick mig att (äntligen?) göra något åt det instrument jag själv spelar på. Den här artikeln handlar om vad jag gjorde och vilket resultatet blev.

P1040107

Det här är den kinesiska hardangerfiol övningen gäller …

 

Problem jag ville åtgärda

Tonen på G och D-strängarna var torr/sträv och allmänt något tråkig. Strängarna jag använder är Pirastro Tonica som ger en något ljusare ton än Thomastic Dominant. Jag har aldrig använt traditionella sensträngar för min hardangerfiol. A- och E-strängarna klingade men en bredare klang vore önskvärd. Då jag knackade runt på bottenplattans rimgmod kunde jag tydligt höra att plattan inte uppförde sig normalt. Tonen var högst mitt på plattan vid C-bågarna och sjönk i riktning mot stränghållartappen och i riktning mot halsen. Tonen vid ringmoden nod nere ungefär tvärs över kroppen där den är bredast (något nedåt) låg betydligt lägre än knacktonerna i bottnen vid c-bågarna. Samma problem fanns uppe vid halsen d.v.s. ringmodens knackton vid noden var låg i förhållande till motsvarande ton vid C-bågarna.

Jag har upptäckt att om knacktonen är ungefär lika då man knackar sig sunt hela ringmoden så ringer också bottnen korrekt.  Min uppfattning är att man kan jämföra situationen med ett ostämt eller stämt banjomembran. Om tonhöjden är olika då man knackar sig runt membranet så klingar det inte. Lösningen var alltså att höja knacktonen i nodpunkterna uppe och nere så att de bättre skulle passa ihop med knacktonerna vid C-bågarna. Knacktonen kan höjas genom att slipa området runt/på nodlinjen. Eftersom instrumentet är lackar och snyggt utsirat med tuschmönster är det självklart att man inte kan slipa från utsidan eftersom man då skadar det som gör instrumentet speciellt d.v.s. lackarbetet och figurerna. Lösningen är att slipa från insidan med hjälp av magnetverktyg (verktygen finns beskrivna i andra artiklar).

Jag slipade den nedre nodlinjen ca. 700 drag fram/tillbaka och den övre ca. 900 drag. Provslipning (gjord tidigare) indikerar att ett slipdrag avlägsnar ca. 0.1 um trämaterial. Slipningen bör alltså ha tunnat av nodområdena med ca. 70 um respektive 90 um eller uttryck i millimeter ca. 0.07 mm respektive 0.09 mm. Slipningen gjordes i flera steg så att instrumentet spelades mellan varje slipningssteg. En skala spelades från i första lägets låga G upp till A på E-strängen. Instrumentet tonkaraktär ändrade tydligt så att torrheten försvann och tonen fick mera ”karaktär/klang”. Jag tunnade också av stallet upptill en aning vilket förbättrar diskanten genom att stallets grundresonans då stiger.

Bilderna nedan är skapade så att jag klippte ut tonerna som spelades på en sträng och beräknade ett spektrum före/efter.

Notera att skalan i höjdled är 3 dB d.v.s. ett skalsteg motsvarar en fördubbling av tonstyrkan. Eftersom det mänskliga örats känslighet är logaritmiskt så motsvarar ett steg ungefär vad örat kan uppfatta som en förändring.

G-strängen

G_start

Fig. 1 G-strängen före justering.

G_justerad_fig13

Fig. 2 G-strängen justerad.

Skillnaden mellan spektren är inte stor. Då man tar strängens grundton som referens (200 Hz) så ser man dock att området 2-3 kHz ligger 3-5 dB högre vilket ger tonen hörbart mera brillians.

D-strängen

D-sträng_start_fig14

Fig. 3 D-strängen före slipning.

D-sträng_final_fig15

Fig. 4 D-strängen efter slipning.

Skillnaden mellan spektren är mycket liten. Min uppfattning är dock att strängen klingar bättre efter justering. Mera must i klangen. Eventuellt är området 2-3 kHz något jämnare efter justeringen.

A-sträng_start_fig16

Fig. 5 A-strängen före justering.

 

A-strän_justerad_fig17

Fig. 6 A-strängen efter justering.

Notera hur det börjar växa fram en ”buckla” vid 5-7 kHz.

E-sträng_start_fig18

Fig. 7 E-strängen före justering.

E-sträng_justerad_fig19

Fig. 8 E-strängen efter justering.

Området 2.5 – 4 kHz har stigit vilket ger mera brillians på E-strängen. Skillnaderna är inte stora men tydligt hörbara.

Det gäller nu att låta instrumentet ”sätta sig” en tid. Vid behov kör jag en ny justeringsomgång senare. Notera att ett instrument tydligt reagerar på luftens fuktighet. Det är inte en god ide att försöka justera instrumentet ofta eftersom det kan sluta med katastrof. All slipning som görs är av den arten att det inte går att backa om man inte gillar resultatet. Det gäller alltså att gå mycket försiktigt fram med mycket spelande och lyssnande mellan varje steg.

Socker som bas för fiollack del 2

10/10/2014

Jag har jobbat rätt intensivt på att få Stradivarius #2 i spelskick till Suomen viulunrakantajats (Fiolbyggarna i finland) möte i Tammerfors den 11.10.2014. Fiolen är nu strängad och kontrollerad att åtminstone de viktigaste parametrarna är på plats d.v.s. korrekt stränghöjd, strängavstånd vid översadeln, strängavstånd vid stallet etc. Jag har avsiktligt låtit bli att göra några som helst akustiska justeringar eftersom jag vill ha en helt rå fiol med mig för demonstrationsändamål. Tanken är att provspela fiolen och betygsätta ljudet och därefter justera de grövsta felen i Tammerfors.

Så här ser fiolen ut idag.

IMGP1528

Stradivarius #2 med sockergrund. Den rödbruna färgen kommer i huvudsak från det brända sockret.

 

IMGP1531

Baksidan av Stradivarius #2. Den rödbruna färgen kommer från sockergrund.

Mätning av fiolens grundresonanser

Jag använde programmet Audacity för mätning av resonanserna A0, A1, B1-, B1+ samt B0. Du hittar information om hur man mäter dessa resonanser på adressen http://www.platetuning.org/html/resonances_of_violin_body.html .

Fiolens frekvensrespons mätt genom knackning på stallet från G-strängens sida har följande utseende:

Strad3_initial

Frekvenskurvan sjunker jämnt till ungefär 7 kHz och inga våldsamt dominerande toppar finns inom det nasala området 1000 – 2000 Hz.

Resultat och diskussion:

A0 d.v.s. Helmholzresonansen ligger på 267 Hz (standardvärde ca. 270 Hz).

B1-  Huvudresonansen ligger på 411 Hz men då samplingsfrekvensen höjs ser man tydligt att det är fråga om en dubbeltopp med en betydligt lägre topp vid ca. 449 Hz. Vid den akustiska justeringen är avsikten att höja amplituden vid 449 Hz. Min gissning är att toppen vid 449 Hz samtidigt kommer att sjunka till mellan 235 och 240 Hz.

B1+  ligger på 520 Hz.

A1  ligger vid  455 Hz.

B0 ligger vid 241 Hz vilket är relativt lågt. Orsaken till att denna resonans ligger lågt är antagligen att jag använder Wittners utväxlade stämskruvar vilket gör att vikten ute vid stämskruvarna ökar med 20 g jämfört med konventionella stämskruvar.

Vi kan bara för att det är kul titta på hur fiolen idag uppför sig enligt Carleen Hutchins kriterier. Observera att alla inte nödvändigtvis är överens om att reglerna är allmängiltiga.

Hutchins rekommenderar att matcha B0 till A0. Vi ser att vi här har en dålig anpassning (241 Hz – 267 Hz). Jag antar att den lägre frekvensen kommer att stiga något då jag kapar stämskruvarna till rätt längd. Greppbrädan är för tillfället provisoriskt limmad för att den skall kunna tas av. Min gissning är att den slutliga B0 frekvensen med greppbrädan slutligt fastlimmad kommer att stiga till mellan 255 och 260 Hz vilket som jag uppfattar det är acceptabelt.

Skillnaden mellan B1+ och A1 borde för ett solistinstrument ligga på 60 – 90 Hz. Högre är bättre men mycket högre än 90 Hz kan göra instrumentet svårspelat. Stradivarius #2 ligger på 65 Hz d.v.s. i solistområdet. Min gissning är att sillnaden mellan B1+ och A1 kommer att stiga då lackytan hårdnar.

Skillnaden mellan B1+ och B1- borde ligga på 75 – 95 Hz. Ojusterat ligger Stradivarius #2 på 109 Hz vilket är alltför högt enligt Hutchins tumregler. Som jag noterade ovan så är B1+ en dubbeltopp. Då dubbeltoppen förstärks på den nuvarande dominerande toppens bekostnad så kommer B1- att stiga till mellan 420 Hz och 440 Hz. Erfarenheten säger att med instrumentet slutjusterat så ligger B1- på ca. 440 Hz vilket ger en differens på 80 Hz vilket då fyller kriterierna. Eftersom lacket blir styvare då det härdar kommer antagligen B1+ att stiga i viss mån vilket kan betyda att instrumentet efter några månader ligger på 80 – 85 Hz vilket är ok.

Skillnaden mellan A1 och B1- borde ligga på 0 – 16 Hz. I vårt fall får vi 44 Hz vilket ligger onödigt högt. Om toppen B1- justeras så att bitoppen dominerar (nu. 449 Hz) så kommer instrumentet att ligga korrekt enligt Hutchins tumregler.

 

Biljud i E-strängen på fiol/hardangerfiol

30/08/2014

För några dagar sedan upptäckte jag ett intressant biljud i E-strängen (metall) på min hardangerfiol.

Ovan kan du höra ett kort ljudprov. Det låter som om antingen stråken eller strängen ställvis skulle vara smutsig så att strängen ibland glider fritt för att därefter igen ge ljud.

Försök att fixa problemet. Den första lösningen var att med en bit tyg putsa E-strängen så att eventuella hartzlager försvann. Inga förändringar kunde observeras. Jag tvättade därefter strängen med rödsprit/hushållspapper. Fortfarande inga förändringar.

Lösning:

Då inget annat hjälpte bytte jag strängen trots att den inte var gammal och trots att man inte kunde se några skador på den. Problemet försvann på en gång.

Den nya strängen låter så här, inspelad på exakt samma plats i samma akustik.

Man kan tydligt se biljudet i strängen då man studerar strängens spektrum.

Biljud

Den svarta kurvan visar spektret för öppen e-sträng. Notera de extra topparna mellan de normala harmoniska övertonerna. Den röda kurvan visar situationen efter strängbyte. Lägg märke till att det finns en svag antydling till fenomenet också i den nya strängen men man kan åtminstone inte ännu höra något. Tiden får utvisa om fenemenet återkommer.

Om problemet återkommer blir der att prova någon annan tillverkares E-sträng.

Spektren är intressanta genom att man tydligt ser att en störning som ligger på nivån -30 dB fortfarande tydligt går att uppfatta och att en störning på denna nivå är extremt irriterande. Min uppfattning är att instrumentet i stort sett är ospelbart med ett problem av denna ty.

Lösningen är alltså enkel: Byt sträng!


Pointman's

A lagrange point in life

THE HOCKEY SCHTICK

Lars Silén: Reflex och Spegling

NoTricksZone

Lars Silén: Reflex och Spegling

Big Picture News, Informed Analysis

This blog is written by Canadian journalist Donna Laframboise. Posts appear Monday & Wednesday.

JoNova

Lars Silén: Reflex och Spegling

Climate Audit

by Steve McIntyre

Musings from the Chiefio

Techno bits and mind pleasers

Bishop Hill

Lars Silén: Reflex och Spegling

Watts Up With That?

The world's most viewed site on global warming and climate change

TED Blog

The TED Blog shares interesting news about TED, TED Talks video, the TED Prize and more.

Larsil2009's Blog

Lars Silén: Reflex och Spegling

%d bloggare gillar detta: