Posts Tagged ‘inre slipning av en fiol’

Fiolbygge: Experiment med omöjligt material (5)

03/06/2014

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.

Bottom_plate_ring_mode_initial

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.

G-string_bottom_ring_mode

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.

Fiolbygge: Experiment med omöjligt material (4)

02/06/2014

Kontroll av lockets stämning

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.

Top_tuning

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:

tap_LL-LR-UL-UR

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.

Fiolbygge: Experiment med omöjligt material (3)

01/06/2014

Uppdaterat 1.6.2014.

Så här ser instrumentet ut i det här skedet. Färgen kommer att mörkna något eftersom jag kommer att lägga på ännu ett lager lack.

IMGP5756

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 😉 .

IMGP5757

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.

Fiolbygge: Experiment med omöjligt material (2)

01/06/2014

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_starting_point_gdae

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.

Övertonsspektret för Strad #1 på G-strängen jämfört med motsvarande spektrum från Guarnerius #1.

Motsvarande spektrum för den öppna D-trängen nedan.

Strad1_guar1_d-string

Strad#1 och Guarnerius#1 öppen G-sträng.

Strad1_guar1_A-string

Stradivarius #1 och Guarnerius #1 öppen A-sträng.

Strad1_guar1_E-string

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.

strad1_full_no_adjustments

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.

 

Fiolbygge: Experiment med omöjligt material (1)

11/05/2014

Jag har under den senaste tiden jobbat rätt mycket med att stämma plattorna på fioler. Råmaterialet har varit vita fioler från Kina av Roy Kang. Jag har graduerat om fiolerna och efter lackering slutjusterat dem så att de viktigaste svängningsmoderna fungerar. Slutjusteringen har alltid skett genom min egna specialteknik för inre slipning. Plattorna på fiolen slutjusteras alltså i ett skede då fiolen är lackerad och spelbar. Eftersom justeringen sker efter lackeringen blir man samtidigt av med en betydande felkälla d.v.s. lacket som rätt kraftigt kan flytta vissa resonanser.

Det senaste instrumentet är en stardivariuskopia med botten av såkallad ”birds eye” lönn. Materialet påminner till strukturen om masurbjörk och materialet uppkommer, antar jag, så att det bildas mängder av små kvistar i stammen, kvistar som ger ögon (potentiellt kvisthål) samt en extremt vacker vedstruktur.

Justering av locket

lock_strad1

Fig. 1  Locket är nu omgraduerat enligt medeltal av ett antal Stradivariusfioler.

Locket vägde obearbetat ungefär 83 g. Locket var något tjockare än vad jag anser vara lämpligt, det här var naturligtvis bra eftersom det gör en justering möjlig. Om locket hade varit allför tunt så hade det gett upphov till problem, det är svårt att lägga tillbaka material 😉 .

Observera att det här endast är det första steget i bearbetningen av locket. Den slutliga justeringen sker från insidan då instrumentet är ihoplimmat och i spelbart skick. Som ett experiment kommer jag att lacka insidan med ett lager shellack. Jag uppfattar att lackning av insidan bör göra lockets två ytor mera symmetriska vilket bör minska på mekanisk distorsion (om nu detta har någon betydelse).

IMGP5686

Baksidan av fiolen med ett lager grundlack. Observera den kaotiska vedstrukturen. Ett normalt fiolbotten har en vågig vedstruktur vilket gör att ljuset då ytan lackats bryts po olika sätt och ett randigt vågmönster uppstår. ”Birds eyes” lönn uppkommer sannolikt så att ett stort antal kvistar bildas på ungefär samma område på stammen. Ögonen är små kvistar som samtidigt kraftigt påverkar fiberriktningarna i stammen vilket ger ett mycket extremt men samtidigt, tycker jag, intressant utseende åt instrumentet. Problemet är dock att jag uppfattar att normala tumregler för hur man graduerar bottenplattan inte fungerar eftersom virket är kaotiskt. Min teknik för efterjustering bör dock utan problem bita på den här typen av trä också.

Många yrkesviolinisters reaktion är ”glöm det” d.v.s. ett instrument med lönn av den typen blir inte bra. Det blir mycket intressant att se hurudant det här instrumentet blir!

 

 

En fiols grundresonanser

18/03/2014

Då man mäter frekvensspektret för en fiol så inser man genast att en fiol är ett mycket komplicerat instrument. Vid första anblicken verkar det omöjligt att förstå vad som gör att ett toppinstrument låter bra. Eftersom det finns ett naturligt intresse hos byggare och musiker att få fram bättre instrument har man aktivt studerat problemet under lång tid. Jämförelser mellan ett stort antal toppinstrument tyder på att toppinstrument har stora likhet gällande ett litet antal grundläggande resonanser.

Observera att de grundläggande resonanser som beskrivs nedan är viktiga men att det finns mängder av andra resonanser som inte behandlas här. Övriga resonanser påverkar, ibland kraftigt, instrumentets tonfärg och karaktär. För att producera ett gott instrument bör man alltså lägga de grundläggande resonanserna rätt men utöver detta bör instrumentet justeras så att klangfärgen tilltalar spelaren.

Observera att alla mätningar görs på ett spelbart instrument med ljudpinnen på önskad plats och ett preliminärt injusterat råstall.

Fiolkroppens viktigaste resonanser

Uppdaterad: 25.3.2014

  1. Resonansen A0 eller Helmholzresonansen. Denna resonans bestäms främst av instrumentets volym och f-hålens yta. Helmholzresonansen kan justeras väldigt lite (några Hz). Helmholzresonansen kan alltså uppfattas som en konstant egenskap hos instrumentet som bestäms av formen som används för kroppen, sargernas höjd (bestämmer volym), och plattornas välvning. Ljudhålens storlek påverkar Helmholzresonansen så att då ljudhålen görs större så stiger Helmholzresonansen. Helmholzresonansen ligger i allmänhet för en fiol inom 270 – 280 Hz. För en fiol av Stradivariustyp ligger Helmholzresonansen ofta kring 270 Hz och på en fiol av Guarnerityp vid kanske 277 – 278 Hz. Helmholzresonansens amplitud kan justeras genom att  allt göra locket lättare/tunnare. Anders Buen konstaterar att den klassiska ”kremonaklangen” verkar hänga ihop med en relativt kraftig A0 resonans.Du hittar Anders Buens artikel om den gamla italienska tonfärgen här.
  2. Resonansen B0 är en mekanisk resonans där fiolens hals och greppbrädan böjer hela kroppen. Man strävar efter att lägga denna kroppsresonans nära Helmholzresonansen A0. Justeringen kan göras genom att ändra greppbrädans resonans. Typiskt område är 260 – 270 Hz.
  3. Resonansen B1+ (tillsammans med resonansen B1-) är den ena av kopplingfresonanserna mellan lock och botten. B1+ påverkas av både lock och botten men inverkan från botten är kraftigare. Typiskt område är 510 – 550 Hz.
  4. Resonansen B1- (tillsammans med resonansen B1+) är den andra kopplingsresonansen mellan lock och botten. B1- påverkas av både lock och botten men inverkan från locket är större. Typiskt område är 410 – 460 Hz.
  5. Resonansen A1 är nära besläktad med Helmholzresonansen A0. Resonansen är den naturliga frekvens som uppstår då luften inne i fiolen skvalpar av och an i fiolen i längdled. Normalt ligger A1 mellan B1- och B1+ men det är också möjligt att den hittas några Hz under B1-.
  6. Stränghållarresonansen ligger med en ojusterad stränghållare med vikten 20 g kring 115 – 120 Hz. En god tumregel är att stränghållarresonansen justeras så att den är hälften av A0 eller B0. Alternativt kan stränghållarresonansen läggas så att den är hälften av medeltalet av A0 och B0. På en Guarneri måste stränghållaren gröpas ur på undersidan så att vikten sänks till ca. 17 g. Resonansen ligger då kring 130 – 135 Hz. Valet av strängar kan i viss mån påverka stränghållarresonansen.

Hur ligger resonanserna på ett solistinstrument

Ett solistinstrument spelas ofta i en stor sal.  För att instrumentet skall klinga bra och höras över en synfoniorkester måste instrumentet ha en god volym inom området 3 – 5 kHz. Kraftig respons nära 5 kHz gör att instrumentet tränger igenom också en kraftig ljudmatta eftersom få andra instrument ger hög volym inom detta frekvensområde. Responsen får inte vara alltför hög i området ovanför 5 kHz eftersom klangen då kan uppfattas som sträv. Då lyssnaren uppfattar de höga frekvenserna från soloviolinen så uppfattar man samtidigt varifrån ljudet kommer och hjärnan lägger till de frekvenser som de fakto inte hörs. I ett solistinstrument vill man att de grundläggande frekvenserna skall ligga ungefär på följande sätt:

  1. Skillnaden mellan B1+ och B1- skall vara 75 – 95 Hz.
  2. Skillnaden mellan B1+ och A1 skall vara 60 – 90 Hz for ett solistinstrument. Skillnaden skall vara 40 – 60 Hz för ett orkesterinstrument och 20 – 40 Hz för ett kammarmusikinstrument. Om skillnaden ligger under 20 Hz fås ett lättspelat instrument som dock saknar volym/kraft.
  3. Skillnaden mellan B1- och A1 skall ligga på 0 – 16 Hz.

Använd dator och programmet Audacity för mätningarna. Mikrofonen kan anslutas via ljudkortets mikrofoningång eller också kan en USB mikrofon användas. Alla mätningar bygger på att man knackar på instrumentet på olika platser och mäter responsen med mikrofonen likaså placerad på olika platser beroende av vilken resonans man söker. Mätningarna görs på följande sätt. Banda resultatet av knackningarna. Jag brukar knacka 6 – 7 ggr för att få tillräckligt med ljudmaterial för analysen. Välj (måla) det område du vill analysera och gå till menyn ”Analyze -> Plot Spectrum”. Programmet beräknar nu ett spektrum av det bandade ljudet. I den nedre delen av spektret kan man ställa in tilläggsparametrar. Välj:

  • Algoritm: Spectrum
  • Function: Hanning Window
  • Size: 4096, 8192 eller 16384. Större värde ger bättre upplösning men samtidigt visas mera ”brus” vilket kan göra tolkningen besvärlig.
  • Axis: Log Frequency

Programmet kommer i fortsättningen ihåg de valda beräkningsparametrarna.

Bestämning av Helmholzfrekvensen A0

Håll mikrofonen nära (1 – 2 cm ifrån) den övre delen av ett f-hål och knacka var som helst på fiolkroppen.

A0_resonans_measured

Fig. 1  Resultatet av knackningarna inspelade med Audacity. Området har målats (mörkgrått) för beräkning av spektret.

A0_spectrum

Fig. 2  Den högsta toppen i bilden vid 278 Hz är Helmholzresonansen A0.

Bestämning av kroppsresonansen B0

Kroppsresonansen är en kombination av kroppens och halsens flexibilitet. Man kan mäta kroppsresonansen t.ex. på följande sätt:

Håll i fiolen över det bredaste stället (vid sargen) nedtill med mikrofonen nära mitten av bottenplattan (1-2 cm). Knacka på undre sidan av snäckan.

B0_recording

Fig. 3  Inspelat knackljud.

B0_spectrum

Fig. 4  Spektrum beräknat på knackljudet i fig 3. Resonansen B0 ligger rätt lågt vid 243 Hz och den bör justeras uppåt. Det är inte självklart att resonansen kan flyttas hela vägen upp till 278 Hz.

Mätning av resonansen B1+

Resonansen B1+ mäts så att mikrofonen hålls nära locket (1-2 cm) strax ovanför f-hålet i riktning mot halsen. Man knackar på stallet med en penna eller gummihandtaget på en liten fil. Jag har mikrofonen placerad på ett stativ och håller i fiolen med höger hand i halsen så att strängarna dämpas.

B1+_spectrum

Fig. 5  Spektrum med B1+ synlig. Den högsta toppen vid 548 Hz är B1+. På en fiol med tjockt och stumt botten kan det vara svårt att se vilken av topparna som är B1+ eftersom B1+ då kan vara relativt obetydlig och osynlig. Slipning av bottnen tvärs över uppe/nere vid M5 ringmoden ger större amplitud på B1+ vilket gör att den kan identifieras.

Mätning av resonansen B1-

Resonansen B1- mäts genom att mäta nära mitten av bottenplattan och man knackar nära mitten av bottenplattan.

B1-_spectrum

Fig. 6  Toppen B1- ligger 479 Hz. Strax till höger syns i det här fallet också B1+ vid 547 Hz. Om lock och botten är tjocka och stumma kan det vara svårt att identifiera B1-. Lösningen är att slipa in moden M5 (man slipar längs nodlinjerna).

Mätning av luftresonansen A1

Mikrofonen placeras nära det nedre runda hålet i ett f-hål och man knackar på fiolkroppen bredvid stränghållaren.

A1_spectrum

Fig. 7  Den högsta resonansen är Helmholzresonansen A0 vid 278 Hz. Följande skarpa resonans vid 473 Hz är luftresonansen A1.

Mätning av stränghållarresonansen

Mikrofonen hålls nära stränghållaren och man knackar med penna eller med gummihandtaget på en fil på stränghållaren.

Tailp_spectrum

Fig. 8  Den högsta toppen vid 116 Hz är stränghållarresonansen.

Diskussion

Mätningarna har gjorts på en kinesisk fiol tillverkad av ”Song”. Fiolen har relativt tjocka plattor vilket lätt kan konstateras eftersom den i spelbart skick väger 472 gram utan hakstöd. Det här är ungefär 50 gram mer än mina Guernerin som ligger på 400 – 420 gram. Fiolens klang är inte dålig, justeringarna har främst varit inriktade på att öka plattornas flexibilitet genom inre slipning utan att förändra B1+  och  B1- alltför mycket.

Innan justeringen inleddes var det svårt att avgöra vilka toppar som var B1+ och B1-. Slipning har gjort topparna tydliga och resonanserna har ökat med uppemot 10 dB d.v.s. volymen har ökat med uppemot 10 ggr.

Goda egenskaper hos hästhuvudfiolen

Idag ligger B1+ och B1- mycket bra. Mätningarna visar att:

B1+ – A1 = 75 Hz (för solistinstrument 60 – 90 Hz)

Instrumentet bör alltså då justeringen är slutförd bli ett hyggligt solistinstrument för någon musikstuderande.

B1+ – B1- = 69 Hz (75 – 95 Hz)

Målet är att sänka B1- till 273 Hz vilket leder till att skillnaden stiger till 75 Hz vilket är OK. B1- sjunker om man gör lockets upphängningar i kanterna marginellt lättare.

Vad behöver justeras

Skillnaden A1 – B1- borde vara 0 – 16 Hz. Idag är skillnaden -6 Hz d.v.s. något utanför det önskade frekvensfönstret. Problemet går att åtgärda genom att försiktigt slipa locket från insidan.

Kroppsresonansen B0 ligger vid 243 Hz vilket är onödigt lågt. Genom att i det här fallet göra greppbrädan tunnare på undersidan nära stallet kan man höja greppbrädans egenresonans vilket flyttar B0 uppåt. Andra alternativ är att göra snäckan (i det här fallet hästhuvudet lättare t.ex. genom att borra ur det) samt att göra greppbrädan kortare. Då B0 ligger lämpligt i förhållande till A0 och B0 får man ett livligare instrument som är trevligt att spela på.

Stränghållarresonansen ligger onödigt lågt vid 116 Hz. Genom att sänka stränghållarens vikt med 3 – 4 gram kan resonansen flyttas till ca. 135 Hz vilket ligger i ett vettigt förhållande till A0- och B0-resonanserna.

Kommentar 25.3.2014: Resonanserna mättes utan hakstöd. Då hakstöd (Wittner) monterades sjönk B1- medan A1 hölls oförändrad. Resultatet är att ingen justering behöver göras.

En kort kommentar gällande frekvensmätningar

Vid mätningarna ovan var vi endast intresserade av vid vilken frekvens en given resonans ligger. Vi var inte intresserade av hur stark resonansen var. Om vi justerar en fiol så kommer vi förr eller senare att nå en punkt där vi är intresserade av hur kraftiga resonanser är i förhållande till varandra och som absoluta tal. Ljudintensiteten anges som dB och skalan är logaritmisk.

Det mänskliga örat förmår uskilja en intensitetsförändring på ungefär 3 dB d.v.s. en situation där intensiteten fördubblas. Det här betyder att vi sällan är speciellt intresserade av olikheter i respons på instrumentet som är mindre än ungefär 3 dB eftersom örat ändå inte förmår uppfatta skillnaden.

Då vi justerar resonanserna i fiolkroppen eller i stallet visar det sig att man med mycket små förändringar (slipning) kan åstadkomma responsförändringar på 10 dB eller mer vilket alltså betyder att ljudintensiteten förändras med en faktor tio. Detta faktum, att små fysiska förändringar kan ge upphov till extremt stora förändringar i instrumentets respons är orsaken till att jag inte uppfattar dagens fokus på ”extremt bra virke” eller något ”lack med nya egenskaper” som annat än urbana legender. Det är klart att ett extremt bra virkesval kan leda till plattor som är t.ex. 50% bättre än plattor av medelmåttigt material, problemet är att förändringen är så liten (50%) att örat antagligen inte kan höra någon skillnad mellan de två materialen. Om vi däremot akustiskt stämmer av platorna, sargerna, stränghållaren … och stallet så kan vi öka responsen med 1000% eller mer!

Om vi vill jämföra olika spektra vad gäller ljudintensiteten så lönar det sig att behandla de olika inspelningarna så att de är möjligast lika. I Audacity finns en funktion i menyn ”Effect –> Normalize” som justerar inspelningens totalamplitud till en given nivå. Måla först inspelningen och kör därefter Normalize. Två normaliserade spektra kan nu jämföras och det är inte längre lika kritiskt att knackningarna görs med absolut samma kraft.

Det är klart att det är bra att välja ett så bra material som möjligt, instrumentet blir bättre. Man bör dock komma ihåg att intrimning av instrumentet så att dess olika delar akustiskt fungerar optimalt lätt kan ge förbättringar som är 10 till 15 ggr större än de förändringar vi får genom att optimera materialen. Man bör också komma ihåg att det existerar ett litet antal goda instrument som är helt vansinnigt byggda t.ex. så att kårorna i locket inte står på kant … och trots detta fungerar instrumentet väl.

Vad jag försöker säga är att det lönar sig att välja bra material men att det är betydligt viktigare att förstå hur instrumentet fungerar akustiskt. En byggare som förstår hur instrumentet fungerar och som är villig att använda tid för att justera instrumentet kan oftast kompensera ett medelmåttigt material genom optimerad injustering av instrumentet.

Referenser:

Platetuning.org

Se också min artikel om Carleen Hutchins

CAS Mode Tuning

CARLEEN HUTCHINS en fiolbyggarmästare

17/03/2014

Carleen Hutchins har sedan 1950-talet i mycket hög grad påverkat den moderna fiolbyggnadskonsten. Carleen Hutchins stora bidrag var metoden att akustiskt stämma fiolens fria plattor d.v.s. innan komponenterna limmades ihop till en fiol. Stämning av plattorna till specifika toner och kontroll att plattorna svänger på önskat sätt med hjälp av Chladnymönster gjorde att fiolbyggandet blev mycket mera förutsebart än tidigare.

Jag blev tipsad om nedanstående korta video av min vän Anders. Längden på videon är 6 minuter och den ger en god bild av personen Carleen Hutchins samt av vissa av Hutchins byggmetoder.

Vid tiden 4 minuter visar Carleen Hutchins hur hon stämmer en fiolkropp från utsidan. Detaljen är intressant eftersom jag gör samma avstämning av fiolkroppen men min metod* som går ut på att kroppen slipas på insidan då den är spelbar tillåter att instrumentet är färdigt lackat då justeringarna görs.

Inre slipning tillåter att i princip godtyckliga fel på plattorna, då plattorna blivit alltför tjocka, kan korrigeras på det färdiga instrumentet. Man kan rätt enkelt med hjälp av dator och olika akustiska mätmetoder mäta sig fram till var det finns fel på en fiol som inte fungerar bra. Alternativt kan man använda hörseln och knacka sig fram till punkter av obalans i plattorna. Jag brukar som regerl stämma plattorna akustiskt symmetriskt över fiolens mittlinje så att knacktonerna i kanterna är någorlunda lika. Då knacktonen är lika i två punkter är också spänsten i locket ungefär lika … något jag uppfattar att klangen blir bättre av! Carleen Hutchins metod för att stämma de fria plattorna är dock på intet sätt föråldrad. Ju bättre man lyckas med tjockleksgradueringen av plattorna innan fiolen limmas ihop, desto mindre behöver man slipa senare.

(*) Utvecklad tillsammans med min bror fysikern Johan Silén.

Språket i videon är engelska.

Diskussion om att stämma stall på violinist.com

12/03/2014

Jag deltog nyligen i en diskussion på http://violinist.com om att stämma fiolstall. Diskussionen kom också delvis att gälla justering av fiolkroppen.

Jag gillade skarpt David Burgess kommentar: ”Bartender, may I please have ten shots of whiskey? ;-)”.
David Burgess är en extremt framgångsrik fiolbyggare med instrument som enligt dubbelblind lyssnartester helt kan mäta sig med de gamla mästarnas instrument. ”Klassiska” fiolbyggare justerar fiolkroppens plattor innan de limmas på sargerna. Resonanserna ändras med 10 – 15 Hz då fiolen lackeras och ytterligare då plattorna limmas på fiolen. Det klassiska byggsättet gör alltså justeringa delvis i blindo eftersom efterjusteringar betyder att instrumentet måste brytas upp och delvis lackeras på nytt. Att bryta upp ett instrument är alltid riskabelt eftersom locket kan skadas.

Det klassiska sättet att göra stall bygger på goda tumregler d.v.s. man har en ”god” mall som man försöker efterlikna så väl som möjligt genom en god arbetsprocess. Problemet är att stallets små dimensioner gör att det inte är möjligt att stämma stallets olika resonanser genom att helt enkelt göra en identisk kopia av ett bra stall. Man kan antagligen komma rätt nära genom att kopiera men det enda pålitliga sättet att nå målet är enligt min uppfattning att lära sig att lyssna och genom att fila stallet då det är på plats i fiolen. Genom att fila det monterade stallet kan resultatet höras mycket snabbt efter små justeringar.

Nedanstående inlägg är på engelska:

http://www.violinist.com/discussion/response.cfm?ID=25371
Bridge tuning
How does one tune the bridge to the violin.

From kypros christoudoulides
Posted on February 28, 2014 at 10:22 PM

Hello,

Somewhere on this board,the topic of tuning the bridge to the top plate was mentioned.
Could someone explain how this is done and what are the benefits.

From John Cadd
Posted on March 1, 2014 at 10:55 AM
I think the main articles come from Sweden under ”The Bridge Hill”.The resonant frequency that seems to give best results is 2.9Khz . That happens to be the frequency our ears are most sensitive to . If you have a few spare bridges around the house try listening to the sound they make when dropped on a hard surface. Most likely they will all ring to a different note . You can compare that test to coins dropping on the floor. Each coin makes a fairly consistent sound if its a penny. A five pence piece will have another sound. The Swedish people clamp the bridge feet and knock the side edge to test the frequency .Depending on where you remove wood the pitch can be raised or lowered . In practical terms if you get near the 2.9 Khz it definitely improves the sound. Ask your friendly luthier . It may not be exactly 2.9 for every single violin in the whole wide world . But we all knew that .
As far as I knew the frequency was 2.9 but seems to have shifted down to 2.5. There is a range between 2.5 and 3.4 so I am in the middle .A good tip is to stop before the bridge snaps. But we all know that .
This frequency (area / plus or minus ) will affect clarity and brilliance . That`s the bottom line effect .

From Don Noon
Posted on March 1, 2014 at 03:43 PM
Joseph Curtin wrote an excellent paper on the topic which can be viewed at: http://www.josephcurtinstudios.com/images/BridgeTuning.pdf
There are references to other papers on the topic, for those interested in researching. A key point in Curtin’s paper:
”…the interaction of the bridge with the
strings and the violin body is complex and not yet fully understood. The bridge resonance, described here in isolation, to some extent disappears into an intricately coupled series of resonances.”

A 3kHz lateral bending resonance of a free bridge with its feet clamped in a vise does not remain a 3kHz resonance with its feet placed on a thin spruce plate and with strings across the top. At best, it is a guide for getting a more consistent bridge stiffness, if that seems important.

In my limited casual testing, I could not measure any of the resonance/filtering predicted effects of the bridge lateral mode, until it got very floppy, which killed off the high frequencies. So I don’t bother with tuning the bridge. I DO pay attention to mass.

From Adrian Heath
Posted on March 1, 2014 at 07:02 PM
I tried lightening two identical bridges by the same amount:
– the first, I thinned all over;
– the second, I left thick, and enlarged the heart and kidneys (yuk!).

Both techniques allowed the violin to respond more easily, but with reduced brilliance. In both cases, there were new, different,slightly ”honky” resonances. I suppose the best is a bit of each.

Thinning the top half, on the other hand, is like removing a mute: a harsher, brighter sound.

From Lars Silen
Posted on March 2, 2014 at 08:21 AM
Violin bridge adjustment is very interesting and rewarding as long as you follow a few simple rules:

1) Make sure that you know how the bridge is removed/installed without damaging the instrument. If necessary ask somebody who knows to show you.
2) Always make a new bridge and do the adjustments to the new bridge. If you don’t like the result you can always go back to the old bridge.
3) Experiment on a cheap violin where a few scratches don’t matter.

How do I do it?

Play the violin using the old bridge and try to describe the good points/bad points. Write down your description for future use.

If the old bridge is properly done, use it as a template for the new one. If the material of the new bridge is very dense (compared to the original) make a slightly thinner bridge, if it is soft make it slightly thicker. Usually it is a good idea to increase the height of the arc between the bridge feet slightly (it is often completely straight). Don’t increase the openings in the hearth and ears yet. Make sure the bridge feet are properly fit to the top (google about how this is done there are many methods).

Install the new ”raw” bridge on the violin and use new strings of the same type you intend to use in the future. A good starting point could for example be Dominant strings. The adjustment described below will automatically be made relative to the strings you install now.

Play your violin and try to describe good points/bad points regarding the sound. Let’s assume that the bass side is slightly dry/harsh with a D-string that is unresponsive. Generally it feels like the violin needs to be opened compared to the old bridge.

We start by ”opening” the violin. Using a thin small file (I use small Biltema diamond files and use for example a thick paper to protect the varnish) file the arch between the feet. Making the arch higher opens the violin to a certain point. The filing is done with the bridge in place and the instrument is tuned and playable. Don’t over do it. The effect is strong. File a few turns and then play the instrument and listen. Try to judge the changes to the different strings. Try to file under the A and E strings and listen. Then file under G and D, what was the difference?

The G and D strings were dry. We can make the sound softer/”warmer” by filing the arc between the bridge feet under the A and E strings. Measurements seem to indicate that this changes the over tones which is heard as a nicer/warmer bass.

The D string was slightly unresponsive, if this is still the case increase the opening in the heart slightly under the A string. File 2-3 turns and then listen, you are taking of some small fraction of a mg of wood. The general rule as I see it is that the bass sound is adjusted on the discant side of the bridge and the discant sound on the bass side of the bridge. My experience is that generally the starting point with a roughly symmetric bridge causes the bass side to be too dry. This means that generally you have to file more on the A and E side of the bridge to compensate.

See: https://larsil2009.wordpress.com/2013/03/07/trimning-av-fiolstall/ (the text is in swedish, use google translate).

Try thinning the channel between the heart and the E side ear opening. This makes the bass side (G and D strings) warmer. Remember we talk about very small changes. File a few turns and listen. Increasing the opening in the ”ear” under the E-string influences the sound of the G-string. If you make the G-string too soft you can add some harshness by filing the opening in the ear under the G-string.

Increasing the heart opening under the D string increases the volume of the A string.

Increasing the heart opening under the A string increases volume of the D string.

Notice: Adjusting for example the A-string will always cause some ”spill over” to the D and E strings. Any change you do will influence the whole bridge and the corresponding sound but the main effect will be as described.

Experiment by filing and listening, the general ”rules” are given above. The key is really to learn to listen so you are able to identify problems.

You will for sure destroy the first bridge you try this out on because the effect of filing is very strong and you will get greedy. The result will be an unpleasant ”nasal” sound where the response is too strong between 1 and 2 kHz. No problem! Blanks are cheap, make a new raw bridge and start again and learn not to be too greedy 😉 . If you think you went only slightly too far wait a day or two. The filed surfaces harden when they are in contact with the air. This means that the effect of the filing will slightly back off so when you went slightly too far it may be perfect don’t throw the new bridge in the trash bin yet!

The real key to this adjustment method is that you are able to do very small changes and then play/listen immediately while you still remember the sound before the previous adjustment … the adjustment/play cycle should be perhaps 30 seconds. If the same changes were done on a work bench the cycle time would be 5 – 10 minutes with a need to re-tune between rounds … very inefficient!

Because all sound is entered into the violin through the bridge the bridge is obviously a very important ”filter”. My experience is that for example inexpensive ($200 – $300) Chinese violins can be improved very much through bridge filing. This is of course not a silver bullet. You will reach a state when the body of the violin becomes the limiting factor. You cannot make a top violin from a cheap Chinese whatever you do but you can improve it very much. Of course the next step is how you improve the body of the violin when you have identified that the problem is in the body. This could be the topic of a future sermon …
/Lars Silén (physicist Finland)

From Richard Saw
Posted on March 3, 2014 at 05:43 AM
Lars Silen: Thanks for your information and website link.

It helped to understand a little more about these odd-shaped violin bridge on http://www.violinbridges.co.uk

Can you suggest some way to making the violin tone deeper by tuning the bridge (beside Changing strings, soundpost position may be other option)?

Look forward to read your post and further research

From Lars Silen
Posted on March 3, 2014 at 06:30 AM
Hi Richard. You can make the tone deeper/warmer by filing the A/E side of the bridge. This works to a certain point but if you aren’t able to go as far as you want you have to modify the violin body. The modification to the violin body to get a darker tone is to make the channel between the neck and the bass bar _slightly_ thinner see the technique at https://larsil2009.wordpress.com/2013/10/11/hur-snabbt-slipar-man-med-magnet/ (again google translate is needed, Swedish).

Back to the bridge:
Try filing the following parts iteratively but roughly in this order:
1) File the arc between the bridge feet but file more under the A/E strings. (Listen)
2) Increase the size of the (big) hole in the ear under the E string. The channel between the heart A side and the E side is thinned but file the hole to keep the hole pleasant to look at. Most important again:listen to changes in tone color.
3) If needed file the heart under the A string to balance (increase) the D string volume compared to the other strings. File the heart under the D string to adjust the A string volume. Warning: If you make the heart to big the sound becomes ”nasal” and unpleasant.
4) If the bass side gets too nice and round and uninteresting then file the G side ear side and opening which adds ”some sting” to the bass. If you over do it the bass gets dry.
Go back to step 1 and start a new round.

It is usually a good idea to do one round and then play the instrument for one or two weeks before the next round to allow the bridge response to be stable. You can hear that the filed bridge to some extent goes back to the state before filing (which is fortunate!).

The key is to do only small steps and to learn to listen. As a general rule you get more volume by filing the openings in the arc, the ears and the heart. Overdoing it gives you an unpleasant nasal sound so you have to experiment and you have to learn to listen. Good luck!

From Richard Saw
Posted on March 3, 2014 at 07:29 AM
Thanks…

I will try to tune the bridge.

Also, I am building a violin from half-finished violin. I can thin the top plate accordingly although I just afraid that over-thinning the plate will make hollow sound eventually.

I saw from some Strad CT scan that there are two spots neat the end of bassbar (one on upper bound and one on lower at bass side of the violin). I think i will follow the scheme to see how it sounds like.

From Lars Silen
Posted on March 3, 2014 at 09:39 AM
Hi Richard. I have successfully, I think, used Tibor Varga’s graduation (Guarneri del Gesu) as a template for my own experiments. The channel I mentioned should be _reasonably_ thin, check graduations of a number of known _good_ violins on the internet. Tobor Varga’s seems to be ok. What I have been using is: http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCgQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.roger-hargrave.de%2FPDF%2FArtikel%2FStrad%2FArtikel_0000_00_Gesu_1773_PDF.pdf&ei=jkkUU6TzHe3n4QTg3YDoDQ&usg=AFQjCNEEPCQAOmNJAonQPiI9Dj2y73p-TA&bvm=bv.61965928,d.bGE . The violin was played by the famous Hungarian violinist Tibor Varga. I think Hargrave’s measurements show reasonable thicknesses. Don’t make the channel thinner because the sound easily gets too dark. If the sound is too dark for your taste you can compensate by sanding the channel at the other end of the bass bar. This makes the sound ”lighter/less dark”. The distance from the sound post to the neck/bass bar channel is longer than the distance from the sound post to the string holder/bass bar channel. This is why the former brings darkness to the sound and the latter makes the tone color lighter.

You can do small adjustments after completing the instrument through internal sanding also outlined on the website (on the completed and playable instrument). I strongly believe in doing adjustments to the completed instrument because this is the only way of being objectively able to listen to changes in tone color. It is easy to hear 10 micro meter changes in thickness to for example the neck/bass bar channel. Thickness changes of this magnitude can not be measured using conventional methods (the measurement limit is at 50 – 100 um).

From David Burgess
Posted on March 3, 2014 at 08:37 PM
Bartender, may I please have ten shots of whiskey? 😉

From Lars Silen
Posted on March 3, 2014 at 08:57 PM
Yes David, please help yourself!
David, I think there are lots of readers that would like some real comment from you. I know this isn’t the normal way of making/adjusting a bridge. You are an extremely well known and successful builder so please explain why you need those ten shots of whiskey?
😉
/Lasse

From David Burgess
Posted on March 3, 2014 at 11:16 PM
Until I come up with a lot more time and patience, I’ll let my prior comment stand as an allegory or metaphor.

From Adrian Heath
Posted on March 8, 2014 at 11:41 AM
Lars, copying the thicknesses of another violin is meaningless, since a competent maker will be responding to wood density, elasticity, grain type, etc., as well as tapping and flexing the plates before assembly. Two planks from the same tree will not sound alike, even in the hands of the same maker.
Playing – carefully! – with the bridge is harmless and instructive (see my above post?); annoying the sound-post is very risky, and filing wood from inside the plates cannot be reversed…

However, there is a video by the physicist William Fry, acompanied by a competent violinist, where he gently scrapes three strategic places inside the belly: despite the conference-type microphones, we can hear him audibly transform a 500 dollar fiddle into a 2000 dollar one, step by step.

While we should be wary of being Sorcerer’s Apprentices, we can learn much from acousticians such as William Fry or Don Noon, who have the patience and curiosity to try and improve trade fiddles, and seek out the tricks-of-trade which have become embedded in Tradition.

Etienne Vatelot relates how Arthur Grumiaux left his Strad for a day or two for tone adjustment, and was very pleased with the result; but Vatelot had not had time to touch the violin! The ”improvement” was perhaps partly imaginary, and partly due to changes in the weather affecting wood, gut, and rosin….

From John Cadd
Posted on March 10, 2014 at 08:33 AM
Why is copying thicknesses meaningless? Vuillaume did very well using that method . Lars has probably worked out sound reasons for his technique .

From Adrian Heath
Posted on March 10, 2014 at 03:35 PM
Please excuse my arrogance! I imagine (while hoping for expert information!) that it is useful to know the relative thicknesses in different parts of the plates, but the actual thicknesses will depend on the characteristics of the chosen wood: e.g. longditudinal vs. lateral stiffness, grain fibre diameter, or internal damping of vibrations.

In spite of my previous post, I don’t doubt the finesse of Lars’s ear. I have even tried William Fry’s techniques on a gritty trade fiddle, and sweetened it somewhat. But don’t tell David, though, I should hate to push him towards an extra ten whiskies…

From John Cadd
Posted on March 10, 2014 at 07:09 PM
I thought this question was about bridges . Oh you thought the idea was to alter the belly as well as the bridge . No , leave the belly as it is and Match the bridge to the belly if you want to . The Bridge Hill sites don`t say a lot about the relation between bridge and belly but your ears will decide what you like . Try several ways till you like the sound .Make careful notes and hope it works .

From Adrian Heath
Posted on March 11, 2014 at 07:50 AM
Yes, back to bridges! (Though it is Lars who wrote of scratching the belly..)

When I compare the tone of my viola with its original English bridge, and with that made by my French luthier (where the cutouts have been much enlarged), the tone is smoother but more nasal with th French bridge. I use the English one, but if I have to leave the viola for repair or adjustment, I shall swap the bridge: I fear that the French luthier will adapt it.

From John Cadd
Posted on March 11, 2014 at 09:07 AM
Nice to have physical proof that a change occurs with a different shape. Nobody can tell you it`s all your imagination .

From Hermann Janzen
Posted on March 11, 2014 at 05:04 PM
Lot’s here on violin bridges any thought on Cello bridges, Lars?

From Lars Silen
Posted on March 11, 2014 at 09:37 PM
Comment to:
Adrian Heath
Posted on March 8, 2014 at 11:41 AM
Lars, copying the thicknesses of another violin is meaningless, since a competent maker will be responding to wood density, elasticity, grain type, etc., as well as tapping and flexing the plates before assembly. Two planks from the same tree will not sound alike, even in the hands of the same maker.

—-
You are correct in that simply copying the graduation is meaningless because you can hear changes when doing internal graduation that are smaller than what can be reliably measured. The instrument used to measure the thickness will make a dent that is deeper than the thickness of the material layer you removed.

Obviously this also means that simply mechanically copying a good violin won’t give a good result. Adjustments have to be made by ear not by mechanical copying. I approximate the thickness removed by counting the sanding turns. The exact thinning is only of academical interest though. 10 micro meters is easily audible when thinning is done at a critical place. I have separately measured the sanding speed on similar materials. There is a reason why you tune the strings on a violin by ear and not by tensioning the strings to a pre-set mark. Everybody knows that you can’t tune the strings mechanically by tesioning to a ”A-stop”, ”E-stop” … why should you then be able to tune the resonances of the instrument by mechanical copying of dimensions … it isn’t possible.

I think that taking some ”well known” instrument’s graduation as a starting point if the wood you are working with is reasonably ”normal” is actually OK. Leave the thickness generally slightly thicker than your graduation template says. If you make the plates too thin you cannot back off … at least not much. If you leave the plates too thick you will have a lot of sanding to do at 1/10 000 mm/turn.

My method is to check the m2 and m5 ringtones when graduating (top is initially free but with bass bar glued in place, the bottom is glued to the ribs and graduation is done in situ). You can easily hear when the plates start to work. The sound goes from a dull ”thonk” to a musical tap tone. I try to go close to my model (Tibor Vargas Guarneri) graduation within reason and I stop when the top/bottom go from dull to musical. This is the starting point for further adjustments when the instrument is assembled and varnished and a rough bridge has been made.

The actual adjustment is iterative meaning I do small changes to the bridge. When bridge changes don’t give the result I want I check the basic resonances B0, A0, A1, B1- and B1+ (using Audacity).

There are lot’s of ideas floating over the net on how the plates can be adjusted. Because I do internal sanding of the completed instrument there is no problem with some thick spots in the free plate graduation … errors can easily be corrected by thinning the proper spots and the result can be checked by playing the instrument within 30 seconds because the instrument is playable all the time. The main problem with internal sanding of the completed instrument is that there are no good examples available. I have had to explore this kind of adjustment myself … and I am still learning.

– Initially I adjust the m2 and M5 modes.
– After this I do a round on the bridge because doing changes to the body allows me to go further on the bridge.
– Most factory violins are improved very much by sanding the C-bout on the E-string side. This seems to be a builders ”secret” that at least Hungarian builders know. I saw clear marks that the C-bout had been modified on some Hungarian top violins (from the outside). Why destroy the varnish when you can sand as easily from the inside?
– When the m2 and m5 modes seem to work I start to sand B1- and B1+ in place. Some places giving a very strong effect are at the ends of the bass bar. There are a number of pictures of these modes floating around (Chladni patterns). Essentially you sand on the node line to help the plate to vibrate on both sides of the node line. You can very easily hear the effect of this kind of sanding.
– After this a go back to the bridge and adjust it some more.
– Checking the tail piece resonance. Usually the tail piece has to be lightened on a Guarneri where the A0 resonace (277 Hz) is higher than on a stradivarius (a have never yet made a Stradivarius).
– Remember that internal sanding will destroy the internal surface. You can actually hear the surfaces heal after sanding. If the sound got brighter (from dull) when sanding you will first hear what you wanted to hear and then during the next few minutes much of the dullness returns when the surface hardens again. The hardening will continue (the basic b1- and B1+ frequencies will generally rise) the next few days.

For me adjusting a new instrument will take perhaps 2 – 3 weeks working now or then because you want the instrument to stabilize between turns.

I think the general ideas regarding plate tuning frequencies are sound:

My present #4 Guarneri has
B1+ – A1 = 56
Which places it somewhere between an orchestra violin and a soloist instrument. I assume both b1+ and b1- will rise when the plates heal which means that within a few weeks it will probably be in the ”soloist” range of instruments. The instrument sounds very nice!

My #1 Guarneri has:
B1+ – A1 = 80 Hz
A1 – B1- = 8 Hz
B1+ – B1- = 90 Hz

I have had the violins tested in the Tampere talo music hall and the result is, I think good. My son is a professional violinist working in the Tampere philharmonic orchestra see http://www.sebastiansilen.com/ . The number #1 is very responsive and very bright. It is possible that I have to drop the b1+ resonance slightly in the future … time will show if it is necessary.

From Lars Silen
Posted on March 11, 2014 at 10:21 PM
Back to the bridge!

A violin consists of two critical parts. One part is a reasonably well working body. Obviously essentially all the sound that is generated goes via the violin body … nothing strange here.

Next question:

Which way does the sound energy enter into the violin body?

Answer:
Because essentially all sound energy that enters the violin goes via the bridge it is obvious that the bridge is critical as a transmitter/filter of mechanical energy.

The violin body and the bridge are thus two complementary parts for producing sound. A properly tuned bridge has its main resonance quite far above the body resonance where the response of the body starts to drop off by 6 dB/octave. The bridge provides a very sharp boost of the higher frequencies essentially extending the frequency range of the total instrument from perhaps 2 kHz to 5 kHz and above.

It is sometimes useful to do some back of the envelope calculation to get a feel for the energy flow through the bridge. Assume that we are generating 1 W of mechanical power using the bow. This energy enters the violin via the bridge feet. What is the energy flow/m² going through the bridge feet (1 cm²)? P = 1W/0.0001m² = 10 kW/m². This is some orders of magnitude higher than the power flow/m² going through a big loudspeaker. Any small fault in adjusting the feet but also different resonators in the bridge will have a huge effect on sound.

Has somebody by the way ever measured the heating of the bridge feet when playing forte. This should be fairly easy to do using a non-contact IR thermometer.

Again, exactly as with the violin body it is easy to see that the dimensions of the bridge are so small that it is impossible to mechanically copy a good bridge. Good workmanship allows a skilled luthier to get fairly close … I have heard of luthiers that have made 10 to 15 bridges for a violin until they accepted the result. This is something that could be called trial and horror … mostly horror. Mechanical copying can provide a good starting point but why not do the final adjustment by ear … typically one bridge blank is needed then.

From Adrian Heath
Posted on March 11, 2014 at 10:27 PM
Lars, I have not come across refences to ”m” modes, but I have copied your posts for comparison with others.

(Google makes a terrible, often amusing, hash of translating your web pages.)

I myself have only tried sticking pea-sized lumps of blue-tack (very briefly) on various parts of my trade fiddle: on and around the bridge, on the wings of the f-holes, on the belly near the lower end of the bass-bar etc. Some wolf-cub-tones disappear, to be replaced by others.

I have another wailing banshee fiddle that probably needs extra bracing: I had to put the sound post directly under the bridge!

Sorry David, if you are squirming! Of course I don’t touch my ”good” violin.

From Lars Silen
Posted on March 11, 2014 at 10:42 PM
About Cello bridges:

I have never adjusted a Cello bridge and I don’t play the Cello. I am sure though that essentially the same ideas work for a Cello too.

The main ideas are:

– There is a main resonance determined mostly by the upper part of the bridge combined with the dimensions of the ”waist” of the bridge. This resonance is set to 2800 – 3000 Hz for a violin and it determines where the most important high frequency boost is located.

What is this frequency for a Cello?
Answer: No idea. If somebody knows please inform me/us!

– The ”holes” in the bridge ears and the heart will colour the sound of the instrument. If the bridge works as on a violin you can add sting/roughness by increasing the bass side ear opening and thinning the ear. Overdoing it will cause the bass to get very dry (for a violin).

– On a violin it is easy to hear that filing the E-side ear you make the bass rounder/softer. Overdoing it makes the bass boomy.

– On a violin the volume/color of the A-string is changed by filing the hole in the heart under the D-string. Overdoing it makes the tone nasal.

– On a violin the volume/color of the D-string is changed by filing the hole in the heart under the A-string. Overdoing it makes the tone nasal.

Notice that the adjustment points are ”mirrored” in relation to the strings. On a violin you can, to some limit correct a nasal tone on the D and A strings by making the bridge feet arc higher. You can thus go forward iteratively.

I guess that the Cello bridge works essentially in the same way but I have never tried it.

On a violin bridge the height of the arch between the feet seems to be important. I don’t know if this is the case for a Cello bridge.

When adjusting it is probably very important that you are able to produce a reasonably good tone when playing the instrument. It is also important to be able to listen to some good instruments that are properly adjusted. If you don’t know what sound you are trying to produce you are essentially blind.

From Lars Silen
Posted on March 11, 2014 at 10:52 PM
The ring modes: http://www.phys.unsw.edu.au/jw/chladni.html

You can also find some very interesting information here when slightly reading between the lines http://www.schleske.de/en/our-research/introduction-violin-acoustics/modal-analysis/animation.html

Another good starting point is: http://www.platetuning.org/html/how_to_tune_plates.html

From Lars Silen
Posted on March 11, 2014 at 11:22 PM
Richard: (Wrong thread actually but…)

My #4 Guarneri was initially very dark/boomy. This means there is an imbalance in the basic ring tone of the top or the bottom. The solution was to make the node line under the tail piece stronger (sanding) and also sanding the bottom ring node line also under the tailpiece both these places make the sound lighter and eliminates the boomyness.

– If the instrument is too boomy correct the fault by adding ”lightness”.
– If the instrument is too dry then add darkness.

From Lars Silen
Posted on March 12, 2014 at 06:47 AM
Comment to: John Cadd and Don Noon

The bridge hill seen as a high frequency boost mechanism to extend the frequency range of the instrument is technically fairly well understood. The response of the body of the violin starts to drop off at around 1.5 to 2 kHz. Adding a strong resonance slightly further up will extend the roughly flat response a further 2 … 3 kHz with a cut off at between 5 and 6 kHz.

If you measure the tap response of a bridge clamped in a wise you will see a spectrum with the typical ”bridge hill” and you are able to change the main resonance by filing the waist or the topmost vibrating mass.

The problem with the bridge hill is that the spectrum of the bridge is at least as complicated as the spectrum of the violin body. There is roughly an equal number of major resonance peaks in the bridge spectrum as there are the spectrum of the violin body. I have done some series of measurements trying to map how the major peaks ”move” when filing specific parts of the bridge … so far with only partial success. The situation is further complicated by the fact that when the instrument is stringed and playable the mass att the top of the bridge is increased by the mass of the strings and the bridge movements are restricted by the ”support” of the strings.

What are the resonators found in a violin bridge?
– Main resonance caused by the upper vibrating mass mainly modulated by the waist.
– G-side (Bass side) ”Ear”. It is fairly probable that it causes several resonances.
– E-side Ear. It is fairly probable that it causes several resonances.
– The heart and the centre piece of the heart. Filing the centre piece causes audible tonal changes.
– G-side bridge foot stiffness including the traditional accentuated cuts that change high frequency response.
– E-side bridge foot. As above.
– The bridge arc between the feet.

The problem as I see it is that the bridge still is too complicated to handle by measurements only. On the other hand anybody can easily check that even small changes to the bridge ”in situ” may cause strong changes to volume and/or tonal character. I use the rules of thumb I gave above to acoustically adjust the bridge … it simply works.

Why does the tone colour change when the bridge is filed?
Filing the bridge changes the amplitude and position of individual ”minor” resonances in the bridge spectrum. These resonances will modulate the total response of the instrument (remember that all energy flows through the bridge). If you move two resonances close to each other they will tend to ”attract”. When filing the bridge you are able to ”fill” major dips in the tap response of the whole instrument, this improves the sound.

Final note!
I found a very interesting type of wolf note when doing bridge adjustments combined with spectral measurements. I had a wolf note on the tone B (493 Hz). The character of the sound was some kind of metallic ringing (sounded like a resonance stringed violin where two resonance strings touch or a resonance string touches the body). The source of the sound seemed to be a very strong double resonance peak with two peaks separated roughly by 10 Hz at 986 Hz. The problem disappeared when the bridge was further filed and the resonances were further separated. I assume that what technically happened was that the instrument couldn’t decide which resonance to lock to so it started flipping back/forth between the two resonances causing the metallic sound.

From Lars Silen
Posted on March 12, 2014 at 06:55 AM
General comment!

If you try some of the methods indicated above please give feed back! You can reach me through violinist.com or through my web site https://larsil2009.wordpress.com/ .

From John Cadd
Posted on March 12, 2014 at 10:39 AM

I tend to prefer the idea of 10 to 15 bridges being tested which all start off being the same (or very close )design and same(or very close ) wood hardness. Obviously not exactly the same (but very close ). Then each (numbered )bridge would have a slightly different adjustment. Lars methods might be better used to form a reference chart to indicate in detail the effect of each alteration. A bridge lifter could be used to swop the bridges for cross reference.
The maddenening part of changing one ,single bridge is you can`t go back to where you were previously . Telling anyone it sounds ”better” meets a brick wall of skepticism . That`s a problem in itself .
 


From Lars Silen
Posted on March 12, 2014 at 03:34 PM

Reply to John Cadd:

Obviously any method that works for a builder is OK. The problem with making 10 to 15 bridges to try out, as I see it, is that this still represents an extremely small sample of the space of potentially good bridges. You have at least 5 basic tuning points on the bridge where even small changes will influence the sound. If you want to explore say 5 different sizes for all of those tuning points the number of bridges will be astronomical to this you have to add differences in the bridge material. I think that in reality hundreds or thousands of bridges would be needed to really explore the possibilities.

The situation with tuning a bridge isn’t clear cut. You can actually do the tuning iteratively as long as you don’t do anything really stupid. The process is essentially:

– Tune the bridge to be even on all strings. You want to make the openings as big as possible but without making the tone too nasal/boomy/harsh.
– If you reached the end of the tuning range you can try again with the same bridge by increasing the arc between the feet. This will allow you to increase the openings further till you reach a new dead end … increase the arc again etc. until you start to reach the mechanical limits of the bridge … now you have to make a new bridge.

The key is to learn to listen and this will surely take some time. If you learn to listen then you are also able to make the final changes to the best bridge of the 15 you tested because you know exactly what you want to change. These ultimate changes are not a question of trial and error, you simply know where to do the adjustment to add the touch you want to add.

I simply recommend any person interested in optimizing a violin to try and explore the bridge filing method. The cost is a few hours (days 😉 ) of experimenting and you will destroy one or two bridges. The result is that you will get an extra tool for your toolbox when you know how changes done to the bridge will influence tonal colour and volume. Acoustical tuning automatically takes the instrument body into account because you listen to the bridge/violin combination all the time!

 


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

Canadian journalist Donna Laframboise. Former National Post & Toronto Star columnist, past vice president of the Canadian Civil Liberties Association.

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 news about TED Talks and TED Conferences.

Larsil2009's Blog

Lars Silén: Reflex och Spegling