Archivio mensile:marzo 2014

CONSIDERAZIONI SULL’INTONAZIONE 1

 

Osservando la costruzione e l’intonazione dei pianoforti ho notato come sia importante alla fine un’approccio che verte sulla sensibiltà dell’accordatore per dare una voce allo strumento. Ad esempio gli intonatori di piano praticano dei fori con un utensile sul feltro del martelletto per ammorbidire l’attacco, valutando nota per nota quanti praticarne. C’è anche un’altra interessante considerazione da fare: in realtà la frequenza della fondamentale con la sua ottava superiore non è esatamente il doppio quindi nell’estensione del piano avremo una diffrenza tra un LA2 e un LA6, un allargamento del 6% di risposta frequenziale. I martelletti vengono posizionati in modo da colpire la corda ad 1/7 o ad 1/9 della lunghezza della corda in modo da impedire la divisione in 7 o 9 parti aliquote della corda e la conseguente formazione del settimo e nono armonico, primi armonici dissonanti (la settima e la nona hanno frequenze vicine rispettivamente all’ottava superiore e alla fondamentale e questo può creare dei battimenti, cioè una sovrapposizione di armoniche che creano appunto dissonanze). Nel punto di concordanza delle onde c’è un rinforzo del suono mentre nel ciclo dove le onde assumono una configurazione asimmetrica avremo un annullamento delle frequenze; ho estrappolato da un testo questa analisi che potete vedere nella fig.1:

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ig. 1 (Clicca per ingrandire)

La legge di Young ci enuncia che in un corpo elastico atto a vibrare, non possono formarsi punti nodali dove agisce la forza eccitatrice (nei punti nodali avremo un annullamento della frequenza).
Rapportato ad una chitarra con diapason 25,5”, una Fender Stratocaster tanto per essere pratici, il punto ideale per suonare con un plettro corrisponde a circa 9 centimetri dal ponte, un centimetro prima del pick up centrale.
Nei pianoforti le corde sono a gruppi di due o tre accordate all’unisono, nel pianoforte il pedale di sinistra detto una corda fa si che che il martelletto invece di colpire i gruppi di tre corde ne colpisce solo due; questo serve per avere un assotigliamneto dinamico nei piano ma anche nei sostenuto. A livello fisico accade che la terza corda eccitata dalla vibrazione del ponticello e non del martelletto si metta in movimento in controfase rispetto alle altre e il risultato sarà un suono definito e incisivo ma più indiretto e “lontano”. Questo aiuta ad arricchire le potenzialità dell’espressione dinamica che è propria del musicista.
Gli effetti della disarmonicità delle corde che nel pianoforte come in nessun altro strumento è così imponente e ci porta a fare delle analisi sulla nostra chitarra, dove comunque esistono anche se in misura ridotta.
Nella chitarra avremo la necessità di bilanciare dopo l’accordatura con il frequenzimetro, quelle sfumature che vanno a a rendere più consonanti le sei corde. Il concetto di consonanza ha subito un’evoluzione nel corso della storia, una volta si consideravano tali solo intervalli di ottava, quinta e quarta, attualmente con l’esplosione di tantissimi generi musicali si considerano consonanti anche intervalli di terza e sesta oltre al fatto che i suoni dissonanti possono assumere rilevanza un discorso musicale se usati con razionalita’ e gusto. C’è un “trucchetto” che viene utilizzato da musicisti dall’orecchio esperto, che è quello di memorizzare e fissare nella propria mente un riff di riferimento per vedere se lo strumento risponde in maniera voluta nei vari registri. Sicuramente un chitarrista classico con una chitarra classica avrà una percezione delle sfumature che sarà diversa da un chitarrista heavy con chitarra elettrica quindi ci sarà da ritoccare l’intonazione in base al tipo di chitarra e anche a seconda del genere. In sostanza per evitare un mascheramento di alcune frequenze andremo a scegliere dapprima un set di corde che potenzialmente esaltino le frequenze cercate poi in fase di affinamento ascoltando la chitarra nel suo complesso utilizzando ad esempio accordi aperti in prima posizione e un riff memorizzato, andremo a correggere leggermente l’intonazione.

ESPERIMENTO SULLA RISPOSTA IN FREQUENZA DEI LEGNI

esp_risp_1Fig.1 (Clicca per ingrandire)

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ig. 2 (Clicca per ingrandire)

Ho ripreso un interessante esperimento dove si esamina la direzionalità longitudinale e trasversale delle onde sonore, applicando una determinata frequenza. L’esperimento fa vedere come le varie essenze legnose prese come campione per la costruzione della tavola armonica, distribuiscano le onde in modo diverso a seconda delle loro propietà tecnologiche (densità, direzione della vena) a parità di dimensione e grado di umidità.
La sabbia si dispone, sulla tavola eccitata ad una frequenza specficica, (ad esempio fig.1- 110hz, 440hz) in modo differente o simile a seconda delle essenze prese in analisi.
Nella fig.2 invece si dimostra come la sabbia si disponga in modo analogo su essenze diverse a frequenze diverse.
Esiste anche un famoso marchio di speaker hi-fi che ha progettato delle membrane per altoparlanti in legno. Distribuire il suono in modo disomogeneo previene la formazione di onde stazionarie che provocano l’annullamento di alcune frequenze; lungo le venature del legno la velocità di propagazione è maggiore che in senso trasversale alle venature. Questo esperimento conferisce un’importanza appunto alla scelta del tipo di legno che dovrò utilizzare per la costruzione della chitarra nelle sue parti, più importanza dovrò prestare comunque alla scelta delle disposizioni delle catene per ottenere timbri particolari, nella fig.3 si possono vedere una serie di soluzioni adotattate da grandi maestri liutai.

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ig. 3 (Clicca per ingrandire)

ESALTAZIONE DELLE ARMONICHE

Dopo le considerazioni fatte sul mascheramento delle frequenze analizzeremo le componenti della chitarra che contribuiscono alla esaltazione delle armoniche. Introdurremo il significato di timbro.
Il timbro è un termine usato per definifire la “qualità” di un suono legato per lo più appunto agli strumenti musicali. L’insieme dei suoni prodotti, cioè la fondamentale e le sue parziali costituiscono una voce caratteristica per ogni strumento. Il timbro  è una grandezza soggettiva, nel senso che un orecchio allenato può distinguere sfumature diverse da uno non. Ricordando le considerazioni fatte sul mascheramento delle frequenze, deduciamo che il timbro è influenzato dall’intensità e dall’altezza dei suoni in quanto l’orecchio umano non percepisce lo distintamente lo spettro con uguale sensazione sonora.
Detto ciò, le parti che contribuiscono alla formazione di un “buon timbro” in una chitarra sono sostanzialmente tutte, dal capotasto, al tipo di tasto, dalla massa del ponte fino al tipo di corda, tutte queste concorrono allo stesso risultato.
Facciamo un esempio: l’altezza della corda rispetto al primo tasto cresce progressivamente verso il ponte  perché se fosse uniforme  e quindi a quella ideale  alla corda di oscillare liberamente, nelle prime posizioni si dovrebbe applicare una forza sulla tastiera elevata in quanto estremamente vicina al punto nodale, ovvero al capotasto. C’è da puntualizzare poi, come l’aumentare dello spazio di oscillazione della corda aumentino armoniche e sustain a causa dell’innalzamento dello spostamento d’aria dovuto al movimento che per simpatia coinvolge altre parti dello strumento (fig.1).

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Figura 1

 

Come potete osservare sul disegno sopra, le corde oscillando muovono le particelle di aria che vanno a scontrarsi con la tastiera, con il piano armonico e il ponte che con la sua massa e foggia influenza sensibilmente. Per motivi di relief (curvatura del manico dovuta alla trazione delle corde), avremo una situazione di distanza corda-tastiera disomogenea. Anche i tasti usurati influenzano il sound se ci fate caso, da non confondere con problemi di intonazione dovuti alla “squadratura” della corona del tasto.
Parleremo poi dell’influenza del ponte dovute alla sua massa e dalle frequenze di risonanza che si scaturiscono dalla composizione dello stesso in quanto essere composto da più materiali. La maggior parte dei ponti di chitarra elettrica sono costituiti da ZAMA (lega dello zinco, con scarse propietà meccaniche ma di facile colabiltà su stampo) per la “scocca”,  per le sellette viene usato acciaio. Il tutto viene opportunamente trattato con lavaggi galvanici per ottenere cromature, dorature, bruniture, nichelature per sopperire a problemi di corrosione. Per capire l’indicizzazione del ponte sul sound complessivo, possiamo procurarci una chitarra folk e sostituire i piroli di ancoraggio delle corde al ponte, prima con dei piroli in plastica, poi in legno (ebano, palissandro) e infine con dei piroli in bronzo. Otterremo timbri molto differenti; nella chitarra elettrica siamo vincolati da un’unica possibiltà di scelta per via dei materiali utilizzati nella costruzione, quindi diventa più importante tenere in considerazione la massa complessiva del ponte. Diciamo semplicemente che più è importante il sistema massa-ponte-ancoraggio al body più l’influenza del suono sarà legata al picco di risonanza della zama e dell’acciaio.
L’importanza del capotasto anche in questo caso se fatto con materiali diversi avremo timbri diversi come per il ponte. Un aspetto fondamentale nella sua costruzione è la superficie di contatto della corda dentro la sede, nel senso che la corda deve essere “ancorata” ma allo stesso tempo poter oscillare liberamente e assumere quella condizione di antinodo (paragrafo neck trought body) variabile a seconda delle vibrazioni del manico.

Mascheramento delle frequenze

La capacità uditiva dell’orecchio umano è compresa tra i 20hz e i 20000hz. L’area che interessa la musica è compresa tra i 50 hz e i 8500hz (circa 7 ottave e mezzo delle 10 udibili), a 75 db di pressione sonora (db-spl); 75db spl corrispondono al livello che possiamo percepire all’interno di un ufficio rumoroso o ai lati di una strada trafficata.
La risposta in frequenza della chitarra sulle fondamentali va dai 82,412 hz del E basso (sesta corda) ai 649 hz del E suonato al dodicesimo tasto della prima corda. Lo spettro raggiunge i 10000 hz  con gli armonici che vanno oltre le tre ottave.
Dopo queste informazioni la realtà pratica è quella appunto di esaltare alcune frequenze piuttosto di altre in modo da soddisfare l’esigenza del musicista che richiede un suono “specifico” dal proprio strumento, spesso utilizzando terminologie colorite tipo: suono rotondo, medioso per avere più definizione nei distorti, cristallino ecc.
Il concetto di mascheramento è importante per riuscire a sbilanciare o a bilanciare delle frequenze che “esistono sempre” ma che sono nascoste dalla non linearità uditiva del nostro apparato. La sensazione sonora espresso in phon, è un concetto espressamente soggettivo al contrario di quello di pressione sonora che è strettamente fisico, è così enunciato: il valore di livello di pressione sonora (db) assunto da ogni curva di uguale sensazione alla frequenza di 1000hz definisce il livello di sensazione sonora espresso in phon. Ad esempio, la curva che passa attraverso il livello di pressione sonora di 40db a 1000hz, individua la curva che va a 40 phon.
A livello basso di ascolto l’orecchio è meno sensibile a note di frequenza bassa che a note della fascia media, l’ascolto di musica a livelli di sottofondo richiede una risposta in frequenza da parte del sistema di amplificazione diversa rispetto a livelli alti. Sintetizzando, per percepire frequenze basse con la stessa sensazione che avremo con frequenze medio alte, per come è conformato il nostro orecchio, avremo bisogno di più intesità sonora. La lunghezza d’onda delle basse riesce ad attraversare gli ostacoli con più facilità rispetto alle alte che si infrangono e non riescono raggiungere l’apparato uditivo, motivo percui si fa fatica a distinguere la direzionalità dei bassi.
Diventa quindi importante “ascoltare” i legni per cercare di capire quali hanno caratteristiche sonore per calibrare lo spettro sonoro ricercato.

Considerazioni sulle Essenze Legnose

Le essenze utilizzate in liuteria devono avere delle caratteristiche fisico-meccaniche particolari e specfiche per poter ottenere un sistema vibrante soddisfacente. Le parti fondamentali di una chitarra sono: il manico, la tastiera e il corpo. Ognuna di queste parti concorre all’enfatizzazione di alcune frequenze. Non è detto che lo scopo sia  sempre quello di avere un bilanciamento su tutto lo spettro, a seconda delle esigenze del musicista si può mascherare un certo range di frequenze per esaltarne altre. Ecco perché è importante avere una conoscenza tecnico-scientifica sui legni. Conoscere la densità del legno è importante per destinarlo ad una sua funzione nel concept dello strumento. Ad esempio nella costruzione del boby , per la sua “funzione” nello strumento, che è quella  di amplificare le vibrazioni, conoscere la densità del materiale è un’informazione imprescindibile nel concorso del progetto. Avrò ad esempio, più velocità di propagazione del suono tanto quanto il materiale è denso, questo dato è importantissimo e assume una rilevanza,  molto diversa nell’ideazione di strumenti in conformazione solid body o acustici, dal punto di vista timbrico, di intensità sonora e sustain. Per quanto riguarda il manico, la sua giusta elasticità mi darà un’esaltazione di armoniche; la resilienza (resistenza all’impatto) è un’altra caratteristica importante nella scelta del legno soprattutto della tastiera, ovvero il timbro delle note emesse nel momento dell’attacco. Di seguito illustrerò una tabella con i pesi specifici delle essenze legnose piu’ utilizzate per la costruzione di strumenti elettrici:

NOME ITALIANO               DENSITA’ KG/DM3, 12%U

Acero                                                      0,66

Salice                                                      0.45

Mogano                                                  0.60

Frassino                                                  0.55

Pioppo                                                    0.40

Ontano                                                   0.52

Tiglio                                                       0.65

Ebano                                                    1.00-1.20

Palissandro                                             0.40-0.90

Noce                                                      0.72

Acero, Tiglio, Ontano, Frassino, Pioppo e Mogano sono essenze che sono state utilizzate  ampiamente dai grossi costruttori per i corpi di chitarre elettriche. Sul mercato esistono molti legnami esotici che avrebbero ottime propietà fisico-meccaniche ma che per difficoltà di lavorazione, tossicità e finitura non prendo in considerazione. Il salice è un’essenza che personalmente amo molto per la costruzione dei body, come anche il pioppo proprio per la loro bassa densità (tabella sopra). Per capire meglio perché le essenze legnose vengono destinate ad una certa funzione nella concezione costruttiva di una chitarra, introdurremo un concetto di comportamento di fisica dei materiali, il coefficiente di Poisson. Il coefficiente di Poisson è una caratteristica di ciascun materiale isotropo di assumere valori adimensionali mentre per valori dimensionali per i quali sono definiti valori per unità di area, vengono utilizzato moduli di elasticità. Per isotropia si intende la propietà di indipendenza dalla direzione da parte di una grandezza definita nello spazio. Il coefficiente di Poisson mostra il grado di deformazione trasversale che il campione di materiale assume in presenza di una sollecitazione longitudinale monodirezionale. Il contrario di isotropia è anisotropia, il legno quindi è anisotropo perché la sua deformazione dipende dalla direzione della vena. Materiali tipo l’acciaio, la gomma ecc., materiali isotropi sono più prevedibili nelle deformazioni rispetto al legno. Introdurremo quindi il concetto di modulo di elasticità di Young. Il modulo di elasticità di Young è una grandezza caratteristica di un materiale che esprime il rapporto tra tensione e deformazione nel caso di carico monoassiale e nel caso di comportamento del materiale di tipo elastico. Il manico e le tavola armonica negli strumenti acustici hanno un movimento oscillatorio e sussultorio quindi elastico. Le variabili che possono influenzare il comportamento del legno anche proprio della stessa specie, sono molteplici (stagionatura, verniciatura, metodi costruttivi ecc.). Abbiamo dei metodi scientifici per orientarci nella scelta ma nella liuteria rimane sempre un pò di “mistero” del risultato finale, motivo per cui ogni strumento ha una sua personalità.