Axelstödets inverkan på fiolens B1- resonans (nära A=440 Hz)
På maestronet har det förts en diskussion angående an ”vargton” på den öppna A-strängen. Olika alternativ för att åtgärda problemet har diskuterats. Olika förslag bl.a. att flytta ljudpinnen, att byta hakstöd etc. har föreslagits men till vidare utan resultat.
Jag kom plötligt att tänka på att jag har upplevt rätt stora skillnader i klangfärg beroende av vilket exelstöd jag använder. Kunde axelstödet vara orsaken till problemet d.v.s. axelstödet flyttar B1- resonanstoppen och om resonanstoppen råkar ligga väldigt olämpligt så uppkommer en vargton.
En serie mätningar av en fiols respons via knackmätningar visar tydligt att B1- resonansen flyttas rätt mycket beroende av vilket axelstöd som används.
Det axelstöd jag normalt använder lägger B1- på 439 Hz.
Mitt alternativa axelstöd ger ojusterat följande resultat:
Observera hur det andra axelstödet dämpar och breder ut B1-.
Jag ändrade därefter bredden på axelstödets fastsättningar så att bottenplattan greppas närmade det bredaste stället. Jag monterade dessutom axelstödet så att det klämmer åt bottenplattan med relativt stor kraft.
Då axelstödet monteras så att bottenplattan läggs i komression over det bredast stället så flyttas B1- till 429 Hz.
Jag hoppas ovanstående resultat kan inspirera violinister till att göra enkla justeringar i hur axelstödet monteras och vilken kompressionskraft bottenplattan påverkas av. Det är helt klart att ljudet påverkas märkbart.
Det är ett känt faktum att det för en violinist har en stor betydelse hur snabbt, och pålitligt, tonen tänder i instrumentet. Om tonen tänder långsamt tvingas violinisten hela tiden tänka på detta och accentuera varje ton. Om instrumentet tänder genast och distinkt kan mera, mental, energi användas till att göra musik i stället för att medvetet jobba med att få tonen att tända distinkt.
Efter diskussion med min son Sebastian kom vi fram till att pizzicato borde vara en enkel och relativt reproducerbar metod för att mäta instrumentets respons. Vid pizzicato (knäppning) matas en extremt kort puls ljudenergi in i instrumentet. Vi kan sedan t.ex. använda fördröjningen mellan det första detekterade ljudet och maximinivån som ett mått på instrumentets respons. Det verkar rätt självklart att fördröjningen bör vara en funktion av hur instrumentets resonanser ligger men också en funktion av plattornas massor. Ju tyngre plattor desto långsammare kommer plattornas svängningar igång.
Nedan visas tre inspelningar med Audacity. Den första bilden visar Strad #1 som jag jobbar med för tillfället. Bild två är en tysk altfiol Edmund Paulus och det tredje instrumentet är min Guarnerius #1. Experimentet visar klart att Edmund Paulus med tjocka plattor kommer igång mycket långsammare än de båda fiolerna. Notera också hur de tjocka plattorna i Paulus altfiol har mycket högre dämpning än de båda fiolerna. Tonen försvinner mycket snabbare i altfiolen än i fiolerna.
Stradivarius ”birds eyes” pizzicato på G-strängen. Tonen når maxvolym på ca. 5 ms.
Altfiol Edmund Paulus Markneukirchen pizzicato på G-strängen. Tonen når maxvolym på ca. 18 ms d.v.s. två till tre gånger långsammare än fiolerna.
Guarnerius #1 pizzicato på G-strängen. Tonen når maxvolym på 5 – 8 ms.
Jag är intresserad av synpunkter på hur det lönar sig att mäta instrumentets respons på något enkelt sätt. Om du känner till något annat enkelt sätt att mäta en fiols respons så kommentera gärna.
Då bottenplattan har ”rågraduerats” kommer de grundläggande resonanserna att ligga lite slumpmässigt och det är lätt att lura sig själv och tro att fiolen inte blev bra. Hutchins ansåg att en fiol för en solist bör ha ungefär följande grundresonanser och att resonanserna bör ligga i vettiga förhållanden till varandra.
Följande förhållanden anses gälla för ett solistinstrument:
B1+ – B1- = 75 … 95 Hz
B1+ – A1 = 60 … 90 Hz
A1 – B1- = 0 … 16 Hz
Problemet är att det kan finnas flera tänkbara kandidater till B1- och B1+. Vid intrimningen gäller det då att lyfta fram (öka amplituden) på de resonanser man vill ha och undertrycka de icke önskade resonanserna. Om vi betraktar utgångsläget för ”birds eye” Stradivariusen så startar vi från:
A1 = 462 Hz (denna resonans bestäms av fiolens geometri och den ändras inte)
B1- = 410 Hz dominerande topp samt 10 dB lägre 445 Hz
B1+ = 518 Hz dominerande samt 5 dB lägre 550 Hz
Om vi accepterar den nyss hoplimmade fiolen får vi som resultat:
B1+ – B1- = 108 Hz vilket ligger utanför Hutchins gränser.
B1+ – A1 = 56 Hz vilket är relativt lågt för ett solistinstrument.
A1 – B1- = 52 Hz vilket ligger skyhögt ovanför det önskade intervallet.
Vad kan man göra? Den normala metoden skulle antagligen vara att skära loss locket och försöka med omgraduering. Problemet är dock att resultatet rätt långt är fråga om tur. Extremt små tjockleksförändringar ger stor inverkan på resonanserna. Jag brukar justera med ca. 2 um d.v.s. 2/1000 mm arbetssteg. Eftersom en mätklocka i bästa fall mäter med noggrannheten 5/1000 mm så ligger justeringarna som är tydligt hörbara utanför våra mekaniska mätmöjligheter. Det här betyder samtidigt att en stor förändring där man tar loss locket och sicklar vissa punkter är en extremt grov metod för justering.
Då vi justerar lock och botten är det inte så mycket fråga om att flytta en resonanstopp som att förstärka de toppar vi är intresserade av utan att förstärka de oönskade topparna. Det visar sig att om vi justerar in ringmoden i lock och botten, se tidigare inlägg, så kommer automatiskt de önskade svängningsmoderna att förstärkas och då locket ”ringer” korrekt så kommer de svaga alternativa B1- och B1+ att dominera. Genom att justera ringmoden kommer vi alltså att börstärka B1- = ca. 445 Hz och B1+ = ca. 550 Hz.
Om vi lyckas med justeringen så kommer vi att få:
B1+ – B1- = 105 Hz vilket ligger utanför Hutchins gränser men rätt nära ett toppinstrument.
B1+ – A1 = 88 Hz vilket motsvarar ett topp solistinstrument.
A1 – B1+ = 17 Hz vilket ligger mycket nära värdet för ett toppinstrument.
Vi ser att om vi lyckas förstärka de svaga topparna så går instrumentet in som ett topp solistinstrument (om Hutchins klassificering gäller)! Notera att det inte i allmänhet är möjligt att förstärka den önskade toppen utan att den i viss mån flyttar plats. Toppens plats verkar dock i allmännhet inte flyttas mer än ca. +/- 10 Hz.
Efter justering av bottenplattan, det största arbetet var att justera ringmoden uppe vid halsen, är resultatet:
Slutresultat efter justering.
Notera!
Hela justeringsprocessen har gjorts med fiolen stämd och den har justerats i mycket små intervaller genom inre slipning och den har provspelats mellan de olika justeringarna.
Justeringsprocessen för resonansen B1+ avslutas nu tillfälligt. Det är möjligt att jag återkommer och gör någon mindre korrektion senare då plattorna har härdat efter justeringen och fiolen har ”satt” sig.
Fiolen känns mycket bra då den provspelas.
Hur låter bottnens ringmod efter justeringen?
Bilden nedan visar vilka områden jag knackar på i ljudproven.
Ljudprov #1:
Knackning mitt på ringmoden vid L ger ”referenston. Därefer knackar jag från L utåt mot LL och den nedre klossen till vänster och sedan tillbaka till L. Jag går sedan tillbaka till L och knackar startreferens och sedan ut mot mot LR och den nedre klossen till höger och tillbaka till L.
Ljudprov #2:
Knackning mitt på ringmoden vid U ger ”referenston. Därefer knackar jag från U utåt mot UL och den övre klossen till vänster och sedan tillbaka till U. Jag går sedan tillbaka till U och knackar startreferens och sedan ut mot mot UR och den övre klossen till höger och tillbaka till U.
Ljudprov #3:
Knackning mitt på bottenplattan nere vid största bredd, vid C-bågarna samt uppe vid största bredd.
Notera att justeringen av bottenplattan inte ännu är färdig. Man kan tydligt höra att nodlinjerna inte är i balans d.v.s. att tonen på mittlinjen inte är densamma som då man går ut mot klossarna. Bottenplattan kommer att justeras under de kommande veckorna i mycket små steg. Grundproblemet vid justering är att det tar kanske ett dygn för instrumentet att ”sätta sig” efter en justering. För att inte göra stora dumheter lönar det sig att gå mycket långsamt framåt.
Några kommentarer om hur man justerar tonfärgen på en fiol
Många byggare är rädda för att göra locket alltför tunt. Orsaken är arädsla för att få ett instrument som låter som om det skulle spelas i en tunna … mörkt, runt, dovt … inte bra. Orsaken till det här ljudet är att man har gjort området uppe vid halsen för tunt. Speciellt området i ändan av basbjälken uppe vid halsen är kritiskt. Extremt små förändringar här har en stor effekt på instrumentets tonfärg. Det är inget problem att höra förändringar då tjockleken ändras med 1/100 mm (beräknat utifrån mätt bearbetningshastighet). Notera att en mekanisk mikrometerklocka mäter med kanske 5/100 mm d.v.s. vi hör utan problem en förändring som ligger långt under det vi mekaniskt kan mäta.
Ur byggarens synvinkel är situationen dock den att fiolens klangfärg är en följd av en balans (kompromiss) mellan mjukheten uppe vid halsen och mjukheten hos motsvarande kanal i ändan av basbjälken nere vid stränghållaren. Då man betraktar en fiol så ser man att ljudpinnen står osymmetriskt i förhållande till locket. Avståndet från ljudpinnen till den övre kanalen (vid halsen) är betydligt längre än avståndet till den nedre kanalen (vid stränghållaren). Det kortare avståndet från ljudpinnen till stränghållaren påverkar i högre grad högre frekvenser (kortare våglängd) och det längre avståndet från ljudpinnen till området uppe vid halsen påverkar lägre frekvenser. Ljudfärgen är en blandning av låga och höga harmoniska övertoner. Genom att justera övertonernas amplitud kan vi påverka tonfärgen.
Erfarenheten visar att:
Tonen kan göras mörkare genom att slipa kanalen uppe vid ändan av basbjälken. Slipningen kan göras på utsidan eller på insidan. Personligen slipar jag alltid på insidan eftersom man då inte gör åverkan på den lackerade ytan.
Om tonen uppfattas som alltför mörk kan det åtgärdas genom att slipa kanalen vid ändan av basbjälken bredvid stränghållaren.
Notera att effekten är mycket kraftig speciellt uppe vid halskanalen. Slipa mycket försiktigt och gör justeringen i små steg med provspelning mellan varje steg.
Justering av bottenplattan följer delvis samma regler men effekten är inte lika tydlig.
Jutering av tonfärgen mörk/ljus. Slipning vid området ”Lighter” gör tonen ljusare och slipning vid området ”Darker” gör tonen mörkare. Effekten är kraftig gör alla justeringar i små steg.
Notera!
Experimentera på en ”skräpfiol”. Ge dig aldrig på ett värdefullt instrument. Många problem med äldre goda instrument kan bero på stallet, ljudpinnen står fel, någon limning har gått upp etc.
För att fiolen skall klinga korrekt måste lock och botten stämmas så att åtminstone ”ring”-moden och X-moden i både lock och botten svänger korrekt. Då man påbörjar justeringen är det rätt vanligt att lock/botten då man knackar på dem har ett dött ointressant ljud. Det här betyder helt enkelt att plattorna inte börjar svänga som de skall. Bilden nedan visar de områden i bottenplattan det lönar sig att justera på det strängade spelbara instrumentet genom inre slipning.
Börja vid L och jämför med LL och LR. Om knacktonen för ett område är låg så slipar man ringmoden i den punkt som är låg. Då området vid L, LL samt LR börjar klinga gör man samma justering vid U, UL och UR. Knacktonen vid L kan sättas till t.ex. C# och vid U till F#. Kom ihåg att det inte går att backa! Gör förändringar i små steg och mät vid behov med t.ex. Audacity. Man ser enkelt vilken knacktonen är genom att spela in knacktonen vid L och U och sedan i spektret undersöka vilka de dominerande topparna är mellan t.ex. 400 och 800 Hz. Jämför med vad du uppfattar med örat.
Då man börjar få ringmodens nodlinjer inslipade nedtill och upptill blir bottenplattans knackton melodisk d.v.s. det är lätt att höra att plattan klingar. Om fiolen nu provspelas märker man att tonen är kraftig men relativt mjuk. Hur man lägger till must i tonen diskuteras i en senare artikel.
Om man kontrollerar tonen vid de fyra sidoklossarna märker man att tonen här i allmänhet är låg i förhållande till LL, LR, UL och UR. Det är lätt att flytta knacktonerna vid klossarna närmare de tidigare slipade områdena genom att slipa vid klossarna. Samma regel som tidigare gäller här. Då man slipar på en nodlinje så stiger knacktonen i den slipade punkten.
Vad händer med tonen då man justerar ringtonen i locket?
I en tidigare artikel visade jag hur Stradivariusens övertonsspektrum på de lösa strängarna hade högre amplitud inom området 1000 – 2000 Hz vilket gör att tonen lätt låter något nasal. En viss nasalitet är önskvärd, men inte alltför mycket. Då ringmoden i locket och i bottenplattan justerades så dämpades amplituden på övertonerna inom området 1000 – 2000 Hz betydligt (3 … 6 dB). Dämpningen är betydande, efter justeringen ligger effekten inom det kritiska området på 1/2 eller 1/4 av vad det var tidigare. Notera att skalan på Y-axeln är logaritmisk d.v.s. en förändring med 3 dB betyder en fördubbling. Å andra sidan är det mänskliga örat också logaritmiskt gällande känsligheten. Den minsta förändring örat pålitligt uppfattar är av storleksordningen 3 dB.
Notera hur den röda kurvan (efter justering) ligger betydligt lägre än den svarta (ojusterad) kurvan inom området 1000 – 2000 Hz. Lägg också märke till att övertonerna över 2000 Hz har förstärkts betydligt vilket ger en subjektivt ljusare klang.
Då locket graduerades d.v.s. tjockleken justerades strävade jag efter att få de två viktigaste svängningsmoderna X-moden och ringmoden att fungera korrekt. Justeringen blir sällan exakt speciellt eftersom svängningsfrekvenserna förändras då man limmar fast locket i kroppen och då instrumentet lackas. Dagens projekt är att kontrollera vad som behöver efterjusteras. Jag visar fyra punkter som det lönar sig att kontrollera först, i ett senare skede justeras hela ringmoden så att nodlinjen får (ungefär) samma ton.
Knackning på nodlinjen i de angivna områdena i bilden (nodlinjen är den punkt där knacktonen har den högsta tonhöjden) ger spektren i bilden nedan.
Jag spelade in knacktonerna från områdena i bilden med mikrofonen vinkelrätt mot locket ungefär vid stallets position. Vid knackningen använde jag gummihandtaget på Biltemas små diamantfilar. Resultatet blev:
Knackspektra för de fyra områdena indikerade på fotot.
Området LR har en knackton som ligger tydligt lägre än det motsvarande området LL på andra sidan locket. Jag vill höja den här tonen till samma knackfrekvens som området LL. Jag kan höja nodens knackfrekvens genom att göra locket tunnare på nodlinjen. Locket tunnas av genom slipning från insidan. Alla förändringar görs i små steg eftersom varje förändring i viss mån smittar på de andra områdena. Då man studerar spektret ser man att de dominerande resonanstopparna ligger olika vilket tydligt hörs som olika knacktoner. Observera att du kan höja knacktonen i ringmoden men du kan inte sänka den. Slipa alltså inte för mycket eftersom det inte går att backa. Om man höjer tonen alltför mycket i en punkt kan det korrigeras genom att höja de övriga tre punkterna till motsvarande nivå. Det finns dock gränser för hur långt man vågar tunna av locket. Observera också att slipningen söndrar träytan och också värmer det slipade området vilket gör att effekten i viss mån överdrivs. Då man väntar en stund kommer den slipade ytans knackton att i viss mån backa tillbaka mot utgångsläget.
Senare arbetsskeden
Då lockets fyra hörn har stämts till ungefär samma knackton på nodlinjen justerar jag knacktonen precis invid sargen vid C-bågarna. De här områdena är ofta alltför tjocka vilket gör att ringnodens knackton ligger för lågt vid C-bågarna. Jag brukar inte sträva efter exakt samma knackton som i LL, LR, UL och UR utan något rätt nära.
Jag kan acceptera en högre knackton i UR än i LR och på motsvarande sätt UL i förhållande till LL. Om knacktonen i områdena UL och UR nära halsen är lägre än områdena LL och LR så är locket sannolikt för tjockt uppe vid halsen vilket kräver åtgärder.
Då ringmoden ringer korrekt, efter balansering/justering, är instrumentets ton extremt ”len” och klar. Man kan lägga till mera karaktär genom att se till att X-moden svänger korrekt. Mera om detta i en senare artikel.
Så här ser instrumentet ut i det här skedet. Färgen kommer att mörkna något eftersom jag kommer att lägga på ännu ett lager lack.
Stradivarius #1 med sarger, hals och botten i ”birds eyes” lönn.
Instrumentet sett underifrån. Notera den extrema flammigheten som samtidigt gör gradueringen av bottenplattan ”intressant” och utmanande 😉 .
De viktigaste resonanserna då ny ljudpinne av korrekt längd är insatt.
B1+ = 464 Hz (417 Hz)
Den önskade resonansen är sannolikt 464 Hz men det finns en betydligt kraftigare resonans vid 417 Hz (+9 dB). Min uppfattning är att den svagare resonansen är den sökta B1+. Genom att slipa bottenplattans resonanser kommer resonansen vid 464 Haz att förstärkas.
B1- = 509 Hz (540 Hz)
Man ser att toppen vid 509 Hz är en kombination av två toppar. Det finns en betydligt svagare topp i trakten av 530 … 540 Hz. Uppgiften blir nu att vid trimningen locka fram den här högre toppen.
A1 = 475 Hz
Toppen är relativt svag.
B0 = 246 Hz
B0 måste höjas genom att modifiera greppbrädan.
Stränghållare = 117 Hz
Denna resonans höjs till 135 Hz för att matcha den önskade A0 frekvensen. Stränghållarresonansen höjs genom att gröpa ur stränghållaren underifrån.
Fiolen är nu lackar och preliminärt hoplimmad för en första justeringsomgång. Preliminärt eftersom jag märkte att locket inte ligger exakt som jag vill ha det 😦 . Limningsfelet betyder att jag har en god orsak att ta loss locket och mäta tjockleksförändringarna efter den inre justeringen. Skulle limningen ha lyckats skulle jag nog inte skära upp ett fungerande instrument.
Igår gjorde jag ett stall till fiolen, tills vidare helt ojusterat samt en preliminär ljudpinne … som visade sig vara kanske 1 mm för kort. Jag blir alltså tvungen att göra en ny ljudpinne innan den egentliga justeringen tar vid. Innan justeringen mäter jag egenskaperna hos instrumentet med hjälp av programmet Audacity. Den första mätningen visar instrumentets respons på tomma strängar GDAE jämfört med min Guarnerius #1. Guarnerius #1 har ett bra ljud och jag använder därför det instrumentet som referens då jag justerar in den nya Stradivariusen.
Strad#1 är den svarta kurvan. Min Guarnerius #1 är den röda kurvan. Notera hur Guarneriusen ligger betydligt lägre i det nasala området mellan 1000 Hz och 2000 Hz. Den nya fiolen har en extremt ”mjuk” ton som sannolikt beror på att kanalen mellan basbjälken och halsen är alltför tunn i förhållande till motsvarande kanal vid stränghållaren. Då området vid stränghållaren görs tunnare kommer tonen att ljusna.
Ovanstående kurva som består av övertonsspektret från alla de fyra lösa strängarna ger en viss bild av hur spektren ser ut men det är svårt att tolka bilden till följd av för mycket detaljer. Följande bild visar spektret från Gsträngarna på Stardiavarius #1 (svart) och Guarnerius #1 (röd).
Övertonsspektret för Strad #1 på G-strängen jämfört med motsvarande spektrum från Guarnerius #1.
Motsvarande spektrum för den öppna D-trängen nedan.
Strad#1 och Guarnerius#1 öppen G-sträng.
Stradivarius #1 och Guarnerius #1 öppen A-sträng.
Öppen E-sträng. Strad (röd) och Guarnerius (svart).
Det allmänna intrycket av instrumentet innan justering utgående från spektren är att de låga strängarna har en något bättre respons (3 – 6 dB). Övertonsspektret för Stradivarius är sannolikt onödigt kraftigt inom området 1000 – 2000 Hz, det nasala området.
Stradivarius #1 fullt knackspektrum utan justeringar. Det är lätt att se att en hel del grundläggande resonanser ligger fel och måste justeras.
Provspelning visar att framför allt G-strängen är onödigt ”rund” och den låter lite som om man skulle spela i en tunna. Dett problem tode vara rätt enkelt att eliminera.
Det finns ett svenskt uttryck jag inte gillar: ”Att ta fram något” … jag gillar själv mycket bättre t.ex. ”att utveckla något”. Varför gillar jag inte ”ta fram”? Orsaken är att jag som tidigare produktutvecklare och innovatör har sett den långa kedja av misstag som ofta ligger mellan ett beslut om att skapa en ny produkt och det i bästa fall säljbara resultatet. Jag uppfattar att ”ta fram” förminskar utvecklarnas roll genom att man ser framför sig hur försäljningschefen vänder stegen mot företagets ofantliga lager där en ofantlig mängd produkter som aldrig visats för någon ligger prydligt radade på hyllor så långt ögat kan nå. Chefen går fram till en produkt och tittar på den och säger ”kanonbra” den här sätter vi i produktion. Produkten är ”framtagen” … men det är inte så det går till!
Hur ser det ut i verkligheten
Det finns idag ett antal stater som har utvecklat, inte tagit fram, raketteknik som tillåter dem att skjuta upp en satellit i omloppsbana kring jorden. Kedjan av försök och misstag har varit lång innan man kom så här långt. Nästan varje misstag betydde en föstörd raket. Om en raketmotor inte höll måttet … explosion. Om styrsystemet inte fungerade … explosion. Om en drivmedelspump inte höll måttet … explosion o.s.v. Videomaterialet är på engelska.
Följande video visar en liten grupp amatörer som ställer upp målet att bygga en raket som kan nå rymden.
Grävande journalister gjorde en videobandning av gröna kändisar som hade kallats till ett möte för att diskutera en ”dokumentär” mot såkallad ”frakking” med en arabisk oljeproducent som betalare. Projektets pris var nio miljoner dollar.
”Vi har inga moraliska problem … det handlar endast om pengar.” Dokumentären planeras explicit så att tittaren skall dra den felaktiga slutsatsen att gröna kändisar finansierar filmen.
WWF, Greenpeace och en mängd andra globala NGO spelare är uppbyggda så att ekonomisk insyn saknas men organisationerna har en ofantlig politisk makt genom olika underliggande gräsrotsorganisationer som dock själva saknar all makt.
Då vi talar om nedmonteringen av det Europeiska samhället, avindustrialisering, förstörelse av energi-infrastruktur och på slutändan 10 – 20% arbetslösa så kan det vara värt att fråga sig om beslutsfattarna har det allmänna bästa för ögonen eller om det är som med de amerikanska kändisarna ”Vi har inga moraliska problem … det handlar bara om pengar.” Jobbar din kandidat med Europas bästa för ögonen eller är avsikten med verksamheten att fylla de egna fickorna? Hur kommer din kandidat att rösta gällande pålitlig energi och möjlighet till industriell produktion i Europa? Är din kandidat köpt av utomstående aktörer eller är det en person du kan lita på att tänka själv och arbeta för vårt gemensamma bästa.
Larsil2009's Blog 