Os instrumentos musicais encantam os músicos e ouvintes. Criar a voz - ou estilo e tom característicos - de um instrumento é um equilíbrio requintado de física e habilidade. A data, tem havido pouca análise da acústica responsável pelas vozes distintas de diferentes instrumentos de cordas dedilhadas.

Agora, uma equipe liderada por Jim Woodhouse, professor emérito do Departamento de Engenharia da Universidade de Cambridge, REINO UNIDO, estudou as características físicas responsáveis ​​pela voz de um banjo de 5 cordas. Eles comparam os resultados a um violão de cordas de aço.

O estudo, publicado em Acta Acustica , é coautor de David Politzer, um físico ganhador do Prêmio Nobel baseado na CalTech nos Estados Unidos e especialista em acústica Hossein Mansour. Mansour estava trabalhando com a empresa de tecnologia francesa Dassault Systèmes na época.

O artigo de acesso aberto contém clipes de áudio incorporados que dão vida à pesquisa.

Construção e física para voz

Para investigar a acústica responsável pela voz imediatamente reconhecível do banjo, os pesquisadores mediram a resposta vibracional do instrumento e estudaram como o som que ele faz é influenciado por parâmetros de construção.

“No banjo, incomum entre os instrumentos de corda, muitos desses parâmetros podem ser ajustados pelo fabricante ou jogador, por isso é útil entender como esses ajustes funcionam, "diz Woodhouse.

A equipe usou a síntese de modelagem física para sondar a acústica. Modelos matemáticos foram calculados, testado e calibrado em laboratório e usado para sintetizar exemplos de som. Os pesquisadores mostraram que os modelos podem produzir sons "convincentes como o de um banjo".

Esses sons sintetizados foram fundamentais para o trabalho, por isso foram incorporados como clipes de áudio no artigo. Tradicionalmente, tais clipes estariam disponíveis como material suplementar para download. "Os arquivos incorporados proporcionam ao leitor um tempo muito mais fácil e permitem uma resposta muito mais imediata, "diz Woodhouse.

Contrastes e descobertas

A estrutura de um banjo difere da de uma guitarra. Os banjos têm uma membrana esticada semelhante a um tambor em vez de uma placa de madeira como caixa de ressonância, e isso afeta a acústica.

"As cordas se acoplam com muito mais força à vibração da caixa de ressonância. O resultado é que as notas de um banjo são mais altas do que as notas correspondentes de uma guitarra, e decaem mais rapidamente, "explica Woodhouse.

Por meio da análise dos modelos, a equipe também fez uma descoberta mais surpreendente. Ao contrário de trabalhos anteriores com violinos e guitarras, o estudo do banjo demonstra como o som é influenciado por estruturas acústicas chamadas formantes.

"Subjacente à estrutura sutil de ressonâncias individuais, pode haver formantes, estruturas em grande escala, moldar a distribuição de frequência do som irradiado pelo instrumento, "diz Woodhouse.

Os ajustes estruturais do banjo podem ser usados ​​para controlar os formantes e, assim, ajustar o tom do instrumento.

"O banjo é um caso extremo de contraste modo / formante:as mudanças que afetam as ressonâncias individuais parecem ser muito menos importantes, em termos de som, do que as mudanças que afetam os formantes. "

Trabalhar no campo da acústica musical - onde a física é combinada com a percepção e o julgamento humanos - exige uma abordagem incomum de pesquisa, diz Woodhouse.

"Com problemas musicais, as questões da física devem ser resolvidas pela interação com fabricantes e músicos de instrumentos. Você conhece muitas pessoas interessantes fazendo esse tipo de trabalho! "