(57)【要約】伝統的なアコースティックスチールパンの従来技術を大幅に改良する技術革新であるアコースティックスチールパン楽器のセット。上記改良は、Ｇ−パンの集合体を超えたノートレンジの延長と、スチールパン音楽レンジを効果的にカバーするために必要なスチールパンの数の大幅な減少と、楽器の個々の構成要素、特に演奏面、出縁、後部アタッチメントまたはスカートおよび演奏スティックまたはマレットを、それらの最適な機能のために最適化する複合設計の使用、非音楽的高名を除去または低減するための種々の技術の適用および上記楽器の音投射を最適に高めるための種々の機械的およびアコースティック共鳴器の使用を含んでいる。【選択図】図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合設計の複数のアコースティックスチールパン楽器からなるオーケストラの構成方法であって、
オーケストラが少なくとも４個の楽器を備え、Ｇ１〜Ｂ６の音楽スペクトル全体と、Ａ１〜Ｆ６の必須の音楽レンジに対して過剰である少なくとも８つの付加的な半音とをカバーすることができ、前記スチールパン楽器の演奏面の面積が
【数１】
2011510330.tif 000030
であり、ここで、ＳＢ１はＢ１ノートの面積、αは連続したノート間の面積の比、一般的に０．９３、ｎは演奏面上のノートの数であり、そして必要に応じて変更を加えた球形ボウルの形をしている演奏面について、前記演奏面の半径が
【数２】
2011510330.tif 000031
であり、ここでｄは演奏面を形成するボウルの深さであり、楽器のドラムの数は
【数３】
2011510330.tif 000032
によって求められ、
（ａ）Ｇ−ソプラノについて、最も大きな快適な深さがｄ＝１０インチまたは２５．４ｃｍであり、最も低いノートＡ３、Ｊ＝２２および３オクターブを有し、
【数４】
2011510330.tif 000033
が少なくとも４６４６．４ｃｍ２であり、必要半径
【数５】
2011510330.tif 000034
が少なくとも３２．７ｃｍまたは１２．９インチであり、そしてｎｄｒｕｍｓ＝１で、従って最も低いノートがＡ３および特にＣ４〜Ｂ６のレンジよりも高いレイアウトを提供し、
（ｂ）複合演奏面が主演奏面、第２演奏面および絶縁ガスケットを備え、主演奏面が単一演奏面によって形成され、この単一演奏面が円形の好ましいシートメタルを必要な深さに窪ませることによって形成され、シートメタルが少なくとも６６．０４ｃｍ／２６インチの直径を有し、前記主演奏面が２０．００ｃｍ／８．００インチの直径を有する少なくとも１つの穴をあけることによって形成され、この穴が前記ノート支持面の中央に切り込むことによって形成され、穴の外周部が少なくとも０．３２ｃｍ／０．１２５インチの好ましい深さにかつ０．６６ｃｍ／０．２６インチの所定の幅に逆方向に押し込まれ、そして厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの少なくとも１個の円形フランジを形成し、このフランジが前述の穴の窪んだ外周部にマイクロ精密溶接されかつ好ましくは結合され、前記第２演奏面が、厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジを、厚さが１．００ｍｍ／０．０４インチで直径が２０．００ｃｍ／８．００インチの円形シートメタルブランクに最初に溶接することによって製作され、フランジに取付けられない前記シートメタルブランクの部分が、第２演奏面上に必要な形を作るために窪ませられ、そしてこの第２演奏面が所望な厚さのプロファイルを得るために研磨され、第２演奏面が上述のフランジの間に前記絶縁ガスケットを装着することによって結合され、
（ｃ）演奏面のリムを囲む出縁、
（ｄ）複数のノートカバーおよび
（ｅ）出縁に取付けられた少なくとも２個のホイール、このホイールがドラムを揺動可能に支持するように構成されかつ技術的に配置されている、
オーケストラの構成方法。
【請求項２】
少なくとも１個の絶縁ガスケットを前記フランジの間に並べることによって半球形の複数のノート支持面を分離し、それによってエネルギー減衰係数
【数６】
2011510330.tif 000035
から得られるような少なくとも０．４７の係数によって、ノート支持面上の独立した複数のノート領域を叩く間のノート結合作用を低下させ、ここで、第２ボウルが質量ｍを有し、ωが正弦波振動数であり、そしてω＝ω０が減衰を必要とする最も低い正弦波振動数である、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項３】
レンジＡ２〜Ａｂ５を有する最も低いノートＡ２を備え、そのために、必須のドラムの数がｎｄｒｕｍｓ＝３になるように、演奏面面積が
【数７】
2011510330.tif 000036
であるかまたは１１１００ｃｍ２であり、前記ドラムがＧ−ソプラノドラムの半径と同じ半径であり、更にその演奏面上にノートレンジＡ２〜Ｆ６をカバーする少なくとも４５個のノートを収容している、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項４】
レンジＧ１〜Ｃ＃４を有する最も低いノートＧ１を備え、そのために、必須のドラムの数がｎｄｒｕｍｓ＝６になるように、演奏面面積が
【数８】
2011510330.tif 000037
であるかまたは２７５３５ｃｍ２であり、前記ドラムがＧ−ソプラノドラムの半径と同じ半径である、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項５】
ソプラノレンジを支持し、３６個の連続ノートを有する二重のドラムがスチールパン楽器で使用され、最も低いノートが
【数９】
2011510330.tif 000038
であるかまたはＢ１から少なくとも１２半音、すなわちＢ２であり、前記ドラムがＧ−ソプラノドラムの半径と同じ半径である、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項６】
前記の複数の半球形ノート支持面が、アルミニウム、その合金、銅、銅合金、マンガン合金、マグネシウム、ジルコニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、炭素鋼、加工硬化しないニオブまたはチタンによって安定化された、オーステナイトステンレス鋼であるステンレス鋼のグループから選択された金属によって準備される、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項７】
クラスタ機構を形成するほぼ円筒形の複数のノート共鳴器を備え、このノート共鳴器の各々が、半球形ノート支持面の下面上の独立したノート支持領域に取付けられ、ねじりモードの励起を伴う、静的および一時的な形のゆがみの減少のために、前記共鳴器を剛性のある出縁に交換可能および取り外し可能に固定するための機械的な固定具が一緒に使用される、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項８】
演奏面が半球形のノート支持面を有し、かつ独立したノート領域を含み、第１の半球形ノート支持面が第１半径を有する穴を画成し、
第２の半球形ノート支持面が第１半径よりもわずかに大きな外径を有し、それによって第２の半球形ノート支持面が穴に挿入可能でありかつその中で保持される、複合設計のスチールパン楽器。
【請求項９】
ノート支持面を叩く際に、複合設計が、支持ウェブを介しての音響エネルギーの伝達によるノート間のノート結合によって生じる不協和音を最小限に抑え、そして荷重を加えることにより非音楽共鳴周波数で前記支持ウェブが振動することによって発生する音を低減する、複合設計のスチールパン楽器。
【請求項１０】
吊り下げホイールの形をした吊り下げ機構が使用され、この吊り下げホイールが支持スタンドのアーム上に取付けられた支持カップ内に収容され、吊り下げホイール全体がドラムの出縁の下方に位置するように、支持カップが位置決めされ、支持カップが前記スチールパン楽器と支持スタンド間で望ましくない音響エネルギーが伝達されないようにする、複合設計のスチールパン楽器。
【請求項１１】
実質的に前述したような複合設計の複数のアコースティックスチールパン楽器からなるオーケストラの構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は総合的に、伝統的なアコースティックのスチールパン音楽ドラム楽器の慣用冶金技術を大幅に革新および改良する新しいアコースティック楽器に関する。本発明は打奏モードで演奏され、この打奏モードでは、伝統的なアコースティックのスチールパンドラム楽器に似た方法で、金属ノート支持面上の所定のノート演奏領域を物理的に打撃することによって、メロディ音を生じる。
【背景技術】
【０００２】
スチールパンは、それが生まれた国、すなわちそれを国民楽器と公布したトリニダードトバゴ共和国では、伝統的な芸術形式であると考えられている。本発明の進化に関連して、従来技術は慣用の伝統的なアコースティックのスチールパン音楽ドラム楽器によって完全に定義される。アコースティックスチールパンまたは伝統的なスチールパンは、１つ以上の連続的な金属ノート支持面（以下、演奏面とも言う）上に、所定の音高の明確なノート演奏領域を有する楽器である。
【０００３】
前述の楽器は打奏モードで演奏され、１９３０年代の後半の或る時期にトリニダードトバゴ共和国のトリニダード島で最初に発明された。楽器の生まれが民俗に深く浸透し、最大の労働者階級で一般的に技術的に無学である個人によって最初に作られたので、発明の正確な年月日は知られていない。楽器の最初の公表記事は、１９４０年２月６日のドリニダードガーディアン新聞で印刷された。
【０００４】
本発明の先駆者として、最初のスチールパンが米国軍によって捨てられた空の石油ドラム缶から作られ、そしてスチール容器製作技術の当業者に密着ヘッド型円筒スチール石油缶またはドラム缶として知られているものから大々的に作られた。このドラム缶はドラム缶または石油缶の円筒状本体に上部ヘッドと底部ヘッドを冷間巻付けすることによって製造されている。このようにして形成された接合部は、スチール容器製作技術の当業者に出縁として知られている。
【０００５】
本発明に関連して、演奏面はハンマーまたは打撃工具および／またはプレス成形装置によって先ず最初に一方のドラム缶ヘッドを手動で窪ませて成形することにより製作される。そして、音楽的ノート演奏領域が溝を形成することによってノート支持面上に明確に形成れる。その後、上記のノート支持面は熱処理され、そして冷却される。続いて、上記ノート領域は、叩いたときに一定の音高の音楽的ノートを生じる領域を形成するために、パンチューナーがハンマーで注意深くおよび巧みに打撃して要求形状にすることによってチューニングされる。
【０００６】
元のドラム缶の円筒状本体は、スチールパンのスカートとして知られているものを形成するために使用され、主として音響効果的な共鳴器の働きをするためにいろいろな長さに切断される。一般的に、円形の演奏面の直径は５５．８８ｃｍ／２２インチから６５．５８ｃｍ／２７インチであり、スカートの長さは約１５．２４ｃｍ／６インチから９１．４４ｃｍ／３６インチである。大きなサイズまたは小さなサイズが使用されたが、採用された実施では恐らく経済性および演奏容易性の理由から上述のレンジが使用された。
【０００７】
本発明の開発に対して影響を及ぼした、上記のように形成されたドラムは、音楽レンジの異なる部分をカバーするために種々のスチールパン楽器を形成するようにグループ化されている。従って、スチールパン楽器は、ノートが多数のドラムにわたって分配されている楽器である。スチールパン楽器中のドラムの数は、所望な音楽的ノート周波数で共鳴させるために必要なノート領域の大きさを決める適切な科学法則の制限によって決定される。
【０００８】
伝統的なスチールパンファミリでは少なくとも１１個のスチールパン楽器が使用される。９バススチールパンは、一般的にＡ１からＢ３まで及ぶ全部で２７個のノートのためにそれぞれ３個のノートを有する９個のドラムからなっている。多く普及している６バススチールパンは、一般的にＡ１からＤ３まで及ぶ全部で１８個のノートのためにそれぞれ３個のノートを有する６個のドラムからなっている。テノールバススチールパンは一般的にＧ２からＤ４までカバーする４個のドラムからなっている。チェロスチールパンはバリトンレンジをカバーし、２つの種類がある。３チェロスチールパンは一般的に、３個のドラムでＢ２からＧ４までのレンジをカバーし、４チェロスチールパンは一般的に、４個のドラムでＢ２からＤ５までのレンジをカバーする。
【０００９】
４チャンネルのスチールパンは、Ｂ２からＢｂ５までのレンジをカバーするために４個のドラムを使用する最近の斬新なスチールパンである。ダブルギタースチールパンはＣ＃３からＧ＃４までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ダブルセカンドスチールパンはＦ３からＢｂ５までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ダブルテノールスチールパンはＡ３からＣ＃６までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ローテノールはＣ４からＥｂ６までのレンジをカバーするために１個のドラムを使用する。ハイテノールはＤ４からＦ６までのレンジをカバーするために１個のドラムを使用する。歴史的な理由から、ソプラノレンジのノートを実際に有するテノールパンの名前付けには例外がある。
【００１０】
パン奏者が良好な音楽的品質を得ることができるようにするために、ノート支持面に接触させるために使用されるスティックまたはマレットの端部は、軟らかい材料、通常はゴムの軟度の材料でカバー、被包またはコーティングされている。この材料が硬すぎる場合には、発生する音は調和せずに耳障りになる傾向がある。使用される材料が軟らかすぎると、音が出なくなる。従って、スティックの設計は打撃の時点でノート上に残るスティックの時間を決定する。この時間は接触時間と定義される。この接触時間よりも短い繰り返し周期の周波数を有するノート部分は振動を抑制され一方、接触時間よりも長い繰り返し周期の周波数を有するノート部分は抑制されない。
【００１１】
初期のスチールパンの演奏面は凸形であった。このスチールパンは演奏が困難であった。楽器が進化したときに、パン奏者とスチールパンチューナーは、現在世界的標準となっている凹形を非常に好んだ。
【００１２】
背景技術、すなわち現在のスチールパンデザインでは、演奏面がドラム缶の平らな端部をハンマーで叩いて凹形ボウルにすることによって製作される。その結果、要求される深さおよび厚さに金属が伸ばされる。このプロセスは「窪ませる」と呼ばれる。窪ませるプロセスは演奏面の厚さを薄くし、材料の弾性を、所望なノートレンジを支えるために必要なレベルに調節する。その後、窪ませられた表面は、窪ませられた端部のリムから下方へ適切な距離をおいたところでスカートを切断することによって、ドラム缶の残りの部分から分離される。ドラム缶の他の半分は廃棄されるかまたは別のスチールパンを作るために使用される。
【００１３】
ノート支持領域は、パンチを用いてノート領域の間に溝またはチャンネルを形成することによって、境界を画定することが可能である。このステップは必ずしも必要ではなく、ノート領域を容易に識別するためのパン奏者のための手段としてのみ役立つ。ノートの間の分離または孤立の程度がより重要である。これはノート間の振動エネルギー伝達を低減する音響バリヤを提供し、楽器の正確さを改善するので、良い楽器にとって必須である。正確さは、意図する音楽ノートの製造および適切なノート支持領域が励起されるときには意図するノートだけの製造を容易にする楽器の特性の意味である。
【００１４】
フェルナンデス（Ｆｅｒｎａｎｄｚ）の１９７６年の特許文献１（期限切れ）の「マグノパン」は、特別な方法で各ノートに接触させた磁石によるスチールドラムの磁石チューニングの結果生まれたものであった。ノートの特別な領域のために異なる強さの磁石が設けられるとき、パンは二つの楽音だけ離して一方のキーから他方のキーへ、すなわちＣからＥへまたはＥからＣへ変化し得る。磁石を調節することにより、音の質も変化させることができる。フェルナンデスの１９８３年の特許文献２（期限切れ）の「穴あきパン」はノート領域外周に沿って穴をあけることによっておよびノートの周りの領域を熱処理することによってバリヤを強化する。
【００１５】
スチールパンのノート支持面において、ノート分離とは他方のノートからの一方のノートの孤立化の程度のことを言う。はっきり分離されていないノートの場合、打撃によって一方のノートに加えられるエネルギーのきわめて大きな割合が他方のノートに伝達され、この伝達は第２のノートによって発生する音が認識できるほどである。分離がはっきりしないと、ノートのグループの望ましくない励起を生じる。
【００１６】
協和音と不協和音は、２つ以上のノートが同時に励起されるときに発生する複合音の快適さや愉快さを説明するために使用される用語である。２つ以上のノートがスチールパンの同じ表面上に分配されているので、２つ以上のノートが上述のようなエネルギー結合によってうっかり励起される可能性がある。協和音は心地よいが、不協和音は心地よくない。従って、協和音と不協和音の概念はある程度主観的なものである。
【００１７】
従来技術では、２つのノートからの部分音が周波数の臨界帯域に含まれるときに不協和音が生じることは、一般的に容認されている。この帯域のレンジは音階に沿って変化するが、代表的な場合に３０Ｈｚから４０Ｈｚまで達している。従って、協和音と不協和音は音程に直接関係するので、すべての音階に達する協和音レベルが存在する。特に、ウエスターン音楽では、音程の協和音が減少する協和音または増大する不協和音にランク付けされている。
【００１８】
オクターブ（ほとんど協和する）、完全５度、完全４度に対応する音程は、完全協和音内にあると言われているが、長６度、長３度、短６度および短３度に対応する音程は、不完全音内にあると言われている。ほとんどの不協和音程は不協和音の減少するレベルで一般的に、短２度（ほとんど不協和）、長７度、長２度、短７度および３全音（増４度または減５度）であると考えられる。
【００１９】
叩かれるノートからのエネルギーが叩かれるノートと共鳴しない上音を有する他のノートに伝達されるならば、不協和音が発生し得る。というのは、すべてのノートが短２度離れているため、一般的に演奏面上の半音配置が避けられるからである。
【００２０】
本発明に関して、各ノートによって生じる上音を変更するために、チューナーは内部ノート結合を利用する。これは、ノート間の領域の張力を選択的に調節することによっておよび結合のほとんどがノートの協和音グループの間で起こるようにするための、楽器の演奏面上におけるノートの思慮深い配置またはレイアウトによってなされる。
【００２１】
本発明にとって、ノート分離問題は、スチールパンドラム上のノートの値および位置を決定するノートレイアウトスキーマを工夫するという挑戦の中心である。多数のノートレイアツトスキーマが長年にわたって使用された。これらのノートレイアウト構造を採用するキーポイントは、音楽的な演奏の容易性と、不協和音を許容できるレベルに制御することである。
【００２２】
長年にわたって従来技術の進化に影響を与えたので、パン奏者は特別な所定の物理的ノート配置について好みを実証した。好ましい配置は、トリニダードトバゴ規格局によって発行された規格にリストアップされている。これらの中で最も注目に値するものは、テノールスチールパンで使用するための４度と５度の配置である。この配置は音楽演奏を容易にするために発見され、上記楽器の不協和音を最小限に抑える。一般的にエネルギー結合を最も多く受けるノートである、上記レイアウト上の隣接したノートは、オクターブ、４度または５度の音程にセットされる。これらは最も協和する４つの音程である。
【００２３】
ノートの境界を画定した後で、窪ませるプロセスで発生した機械的応力を取り除くために、ドラム缶は約３００°Ｃに加熱される。そして、スチールパンは焼入れによって急速に冷却されるかまたはゆっくり空冷される。加熱プロセスは製作者毎に変化する。続いて、選択した領域をハンマーで注意深く叩くことによって、個々のノートが形成される。ノート音高と部分音を決定するために、ノート領域の大きさと形状が微調節される。スチールパンのチューニングは反復プロセスであり、耳によってまたは機械もしくは電子チューニング装置を使って行われる。
【００２４】
従来技術のスチールパン楽器は、音色または音声の変化を可能にする。というのは、チューナーがすべてのノートの部分音を個別にチューニングすることができるからである。このプロセスは「調和チューニング」として知られている。スチールパンは本質的には、音声を合成する機械的手段である。調和チューニングは演奏者の利益になり、それによって演奏者は異なる位置のノート支持面を叩くことによってノート音色の微妙な変化を生じることができる。
【００２５】
従来技術の場合、上記の伝統的なアコースティックスチールパンのスカートは、演奏面と同じ直径の管またはパイプの形をしている。演奏面のノートの振動によって生じる音声の音波結合および投射に対して影響を与えるというスカートの役目は、周知の音響効果原理の厳密な適用によって説明することできる。要求される分析はきわめて複雑であるが、この文書のために、２つの主要なメカニズムを考察することによって簡単化可能である。
【００２６】
先ず第１に、スチールパンドラムは、一端だけが閉じた管としてモデル化可能である。これは、閉鎖される開放管として音響分野の当業者に知られており、ドラム内に閉じ込められ空気の共振特性を示す。理想的な閉鎖される開放管は次式の基本共振振動数を有する。
【数１０】
2011510330.tif 000003
ここで、ｄは管径、Ｌは管長、そしてｖは大気の音速である。係数０．３ｄは管端部の分散の補正のために使用される最終補正係数である。従って、係数Ｌ＋０．３ｄは基本共振振動数の１／４波長に相当する。
【００２７】
従来技術に関連して、スチールパンにとって重要なことは、理想的な閉鎖される開放管が基本共振振動数の奇数倍で共振ピークを生じ、基本共振振動数の偶数倍で共振ゼロを生じることである。実際、管の共振は基本共振振動数の奇数倍で最大であり、基本共振振動数の偶数倍で最小である。
【００２８】
発生した共振の強さと、最大共振と最小共振の間の差は、スカート長さに対する半径の比が小さくなるにつれて一層明確になる。従って、共振効果は、一般的に長いスカートを有する下方の音高のスチールパンの場合に増大する。
【００２９】
更に、演奏面からリムを経てスカートに伝達される音響エネルギーに応じて、スカートの壁自体から音が伝播する。スカートはもちろん、共鳴する特有のモード周波数によって定められたその固有のモード状態によって特徴づけられるがしかし、演奏面のノート支持面によって生じる周波数で振動する。この振動の強さはノートを叩く強さと、演奏面の合成振動の振動数成分がスカートの共振振動数にどの程度接近しているかに依存する。
【００３０】
スカートの共振振動数に近い振動数成分は、近くない振動数成分よりも大きな振動レベルの振幅を生じる傾向がある。スカートによる音場への正味の作用は、スカート全領域にわたるこの振動の複合作用の結果である。特に、スカートのすべての所定個所での振動レベルは一般的に小さいが、スカートの大きな表面積における合成された作用は、認識可能な音レベルを生じる。
【００３１】
ハイテノールスチールパンの場合、スチールパンを作ったドラム缶のスカートは、１１．６０ｃｍ／４インチから１５．２４ｃｍ／６インチまでの長さに切断される。このスカートの長さは、音楽レンジが低下するにつれて増大し、６バスの場合には代表的な長さは８６．３６ｃｍ／３４インチに達する。プロセスの最後の段階において、上記楽器には保護膜が形成される。これは塗装、電気メッキ仕上げ（通常はニッケルまたはクロム）または噴射および焼成プラスチック仕上げを含んでいる。チューニングの部分調節は往々にして、このプロセスの後で必要とされる。
【００３２】
伝統的なスチールパンの同業者によってリムと呼ばれる、スチールパンの上記演奏面の外周部は、ドラム缶や樽形容器製造の当業者に出縁として知られているものに一致しており、演奏面とスカートの材料を圧接または巻付けることによって作られる。演奏中に伝統的なスチールパンの演奏面を叩くと、幾つかの打撃エネルギーがドラムの１つ以上のねじりモードを励起する。上記のようなリムを有する、最も多い伝統的なスチールパンで使用される直径が５５．８８ｃｍ／２２インチのドラムの場合、上記ねじり振動は約１５Ｈｚの超低周波の成分を有する。上記振動は普通の演奏打撃にとってかなり大きく、楽器のリムに触るときに実際に感じることができる。
【００３３】
その結果生じる、振動のねじりモードによる伝統的なスチールパンドラムの演奏面の形状の変化する歪みは、特に演奏面のエッジに近いノートで時々起こるノートのピッチ周波数の変化の大きな原因であり、従ってノートの明瞭性および正確性に不利な影響を与える。伝統的なスチールパンは更に、外部から加えられる力または温度変化によって生じる応力のために楽器のリムが壊れると、チューニングできなくなる。
【００３４】
パラダイムシフトによって、発明とスチールパン音楽楽器の進行中の開発は、開発国から世界の多くの国へのスチールパン楽器の輸出を強化することはともかく、地球規模で冶金技術の新しい時代の到来を告げた。１９４０年代のトリニダードトバゴの発明までは、スチールシェルおよびスチール板から作られた楽器は、ゴング、シンバルおよび鐘のようなリズム楽器としてのみの使用に制限された。
【００３５】
しかしながら、高品質のメロディ音を生じることができる説得力のある実演によって、スチールパン楽器の到来が冶金技術的な知識の地球規模的な宝庫にダイナミックに拍車をかけた。この高品質のメロディ音は、スチールシートの変形および処理の制御と、演奏のために各ノート支持面を叩くスティックまたはマレットの非常に注意深い設計とによって生じる。用語「スチールパン技術」は、それに含まれる複雑な冶金プロセスを体系化および要約する必要に迫られて、トリニダードおよびトバゴで新しく作られた。
【００３６】
伝統的なスチールパン製作に対して、容易で明白な多くの拡張がある。楽器は伝統的に行われたように石油ドラム缶から作る必要はない。実際に、最終的に演奏面を形成する金属トップを作って適当な形の支持部に取付けることにより、楽器全体を金属シートから作ることができる。取付けは例えば溶接または圧接によって行うことができる。ハイドロフォーミングまたはスピンフォーミングのような多様な標準工業プロセスによって、窪ませることができる。
【００３７】
伝統的なアコースティックスチールパン楽器は、それが新規で魅力があるにもかかわらず、幾つかの欠点を有する。第１に、伝統的なスチールパンファミリの各スチールパンの音楽レンジが一般的に３オクターブよりも小さい。これは特に独奏者の演奏を制限し、独奏者の演奏はしばしば作曲の一部を入れ換えることによって補正される。作曲の一部で要求されるノートは演奏される楽器の範囲の外側にある。更に、或る演奏者は２つの異なるスチールパンレンジで同時に演奏することにおって、この欠陥を補っている。
【００３８】
更に、既存のスチールパンが必要にせばまれて場当たり的に開発されたので、音楽レンジ全体をカバーするためには今まで少なくとも１１個の楽器が必要であったという事実により、装置が整頓されず雑然としている。ノートレイアウトスタイルの過剰のバリエーションを検討するとき、整頓されない状態は更に悪化する。
【００３９】
上記のノートレイアウトスタイルの過剰のバリエーションは、オーケストラでスチールパン楽器の広いレンジを演奏しようとする個人が直面する困難の一因となる。更に、演奏者の可動性に対して不利に作用する。この可動性は、異なるノートレイアウトを有するスチールパンを備えた異なるスチールパンオーケストラで演奏するための演奏者の能力である。
【００４０】
アコースティックスチールパン製造のための伝統的な方法は、その主要な原材料のために、スチール容器製造に頼っている。この原材料は使用済または未使用の完成スチールドラム缶であり、通常は５５ガロンのものである。しかしながら、上記スチール容器製造業者によって作られたドラム缶は、完全に容器市場のために設計されている。この場合、まず一番に念頭に置く事柄は、衝撃を受けたきに破裂しないドラム缶の能力である。従って、製造業者はドラム缶を製造するために使用されるスチールの冶金的特性について、その引張り強度ほど重要視していない。よって、伝統的な製造で使用されるスチールは、高品質のスチールパン楽器を作るために要求される、炭素含有量、結晶粒度および純度のような大きく変化する冶金特性を有する。これはこのようなドラム缶によって作られたスチールパン楽器の音楽品質のバリエーションに明確に影響を与える。
【００４１】
更に、伝統的なドラム缶の大部分が容器産業のために作られた樽から製造されるので、伝統的なスチールパンは最適な設計ではない。この設計は最高の音楽的正確さおよび表現を有する楽器を作るためのスチールパンの大部分の要求特性を考慮に入れることを特徴とする。この大部分は演奏面、出縁およびスカートである。
【００４２】
伝統的なアコースティック楽器の製造では、演奏を最適化するために出縁やスカートを修正または適応させる必要性に対して、ほとんど配慮がなされなかった。更に、演奏面は音楽的ノート領域を定めることのみを意図して成形されている。上記の３つの構成要素は、演奏中楽器を叩くときにその構造的固有モード周波数で共振するので、楽器の音楽的正確さが低下し得る。このモード周波数はできるだけ低い１５Ｈｚで測定された。振動のこの固有モードが演奏面のモード変形と関連しているので、演奏面内のノートのジオメトリーがゆがめられて、ノート周波数の低い周波数変調を生じる。
【００４３】
変調作用に加えて、スカートの非音楽的振動は特に、音楽的品質を失うノイズの原因になる。特に、高周波数の共振は、ノートを叩くときにしばしば認識され、そして発生した音の音楽成分が実質的に消失した後は頻繁に認識される。この共振は主として、ノート領域としてチューニングされていない演奏面の部品、出縁およびスカートから生じる。これは解決策を必要とする、伝統的なスチールパンに関連する問題であり、鋭い音楽的耳を持った多様な専門家によって簡単に認識された。
【００４４】
スカートを形成する閉鎖される開放管の共振周波数は、第１共振周波数の奇数倍で最大値を有し、第１共振周波数の偶数倍で最小値を有する。更に、最大値と最小値の差は、樽の半径と長さの比が小さくなるにつれて増大する。この半径／長さの比は一般的にバスの０．３２：１からテノールスチールパンの１．８３：１まで変化する。従って、バス楽器の場合はより強い共振が存在するが、それを形成した閉鎖される開放管の共振周波数は、より短いスカートを使用する高音楽器の場合よりもはるかに不均一である。これは音構造に有害な作用を与える。
【００４５】
比較すると、クラリネットまたはフルートのような吹奏楽器で使用される閉鎖される開放管の不均一な共振振動数から生じる共鳴作用は、ノートおよびその調和上音の発生にとって断然重要である。上記楽器は０．０４：１のオーダーの半径／長さの比を有する。
【００４６】
しかしながら、スカートを形成する管は、伝統的なスチールパンに適用されるときに、同じ特性の不均一な共振周波数によって、一般的に演奏面のノートのために存在する上音の同時スペクトルのための最適なアコースティック共鳴器ではない。例えば第１共鳴が所定のドラム上の最も低いノートの音高に一致するように、スカートの長さが調節されると、上記ノートのオクターブは最小共振周波数の結果として抑制される。この問題は、バスの演奏面上の他のノートである５度とその部分音の作用を考慮すると、一層大きくなる。
【００４７】
従って、伝統的なスチールパン構造技術が楽器のアコースティックデザインに適切に集約されないことと、一層効果的なスカート設計が要求されることを上記の事柄すべてが示唆している。
【００４８】
残念であるが、伝統的なアコースティックスチールパンは、メンテナンス、搬送または楽器の音放射特性の変更を容易にするためのスカートの取り外しおよび交換が容易ではない。
【００４９】
伝統的なスチールパンは通常、特別に設計されたスタンドから紐、コードまたはワイヤによって吊り下げられている。この構造は、美観の点で改良が必要であることは別として、スチールパン、支持スタンドおよびそれを置く床の間での振動エネルギーの不所望な結合を容易にする。この望ましくない結合は、特に支持スタンドまたはそのような他の構造物から加えられる付加的なノイズ成分によって、音楽的品質を更に低下させる。
【００５０】
更に、スチールパンを吊り下げる紐、コードまたはワイヤが一般的に楽器のリムに固定されているので、紐を取り付ける支持スタンドの最上部は、リムから上方に突出していなければならず、従って演奏者の演奏を幾分妨害する。高さ調節機構を備えた支持スタンドがあるが、上記の伝統的な吊り下げ方法は楽器の姿勢を容易に調節することができない。
これは楽器の人間工学的な使用に不利に作用する。
【００５１】
レックス（Ｒｅｘ）の特許文献３は多数の革新のうちの一つであり、音響手段または金属手段を用いた音楽的な音を出す打楽器を開示している。この打楽器は１個の囲壁内に複数の共鳴室を有し、この共鳴室の開口を締付けるときに、複合ダイヤフラムを効果的に形成するドラムヘッドによって励起されるドラムである。開示されたこの革新では、音発生機構として管の音響共鳴を使用し、従って従来技術のスチールパンあるいは後述する本発明のスチールパンとは設計が異なっている。本発明のスチールパンは音を発生するために連続した面のシェル窪みのモード特性を使用する。
【００５２】
サルバドール（Ｓａｌｖａｄｏｒ）およびピータース（Ｐｅｔｅｒｓ）の特許文献４（期限切れ）は、従来技術構造で発見された欠点を緩和するように改造されたドラムを提供する。更に詳しく言うと、この発明は、音楽的ノート支持面を有するドラムを提供する。このノート支持面に含まれるチューニング可能な長方形のノートは、個々のノートの調和モードを有するように、不調和モードを抑制する。
【００５３】
シュルツ（Ｓｃｈｕｌｚ）およびヴァイデンスドルファー（Ｗｅｉｄｅｎｓｄｏｒｆｅｒ）の特許文献５は、ミドルＣからアッパーＣまでのオクターブ（全音階）を示す８つの音場（１〜８）の外側リングを備えたスチールドラムを概説している。このスチールドラムは更に、５つの音場、すなわちアッパーＤ，ＥおよびＦ（９〜１１）を含む内側のいわゆる中央領域と、ＢフラットまたはＡシャープとＧフラットまたはＦシャープをカバーする２つの領域を有する。従って、音楽レンジはミドルＣからアッパーＣの上のＥまでと２つの臨時記号、すなわちＢフラットまたはＡシャープおよびＧフラットまたはＦシャープの第１０形態である。
【００５４】
ラムゼル（Ｒａｍｓｅｌｌ）の特許文献６の「音楽的な音を出すことができる打楽器」は、マレットで叩くときに異なる周波数で共鳴する、長さが変化する多数の人工管からなっている。開示された発明は音楽的な音を出す打楽器であるが、その音発生機構として管のアコースティック共鳴を使用するので、従来技術のスチールパンまたは後述するような本発明のスチールパンとは設計が異なっている。本発明のスチールパンは音を発生するために連続した面のシェル窪みのモード特性を使用する。
【００５５】
マットヒューズ（Ｍａｔｔｈｅｗｓ）の特許文献７は「持ち運び可能なスチールドラムおよびキャリア」を開示している。装置はハーネス上に１８個のノートを有する２個のスチールパンドラムと、人体に取り付けた２個のスチールパンを運ぶための取付け具とからなっている。この文献に開示された発明は音楽レンジ全体をカバーしていないし、伝統的なスチールパンのレンジをカバーしていないし、使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していない。
【００５６】
キング（Ｋｉｎｇ）の特許文献８〔インターパート（Ｉｎｔｅｒ  Ｐａｒｔｅｓ）再審査証明書（００２６番目）ＵＳ６，７５０，３８６Ｃ１、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ３１６による発行〕は「５度スチールパンのサイクル」を開示している。このスチールパンは４度と５度のサイクルに基づくノートレイアウトを用いている。開示された発明は、反時計回りに５度の音程に進むようなノートのレイアウトだけが従来技術と異なっている。これに対して、この文献に記載された発明のみならず、伝統的なテノールスチールパンも、反時計回りに５度の音程に進むようにノートを配置している。この文献に開示された発明は音楽レンジ全体をカバーしていないし、伝統的なスチールパンのレンジをカバーしていないし、使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していない。
【００５７】
発明の名称が「カリブスチールパンの製造」である、ホワイトミレ（Ｗｈｉｔｍｙｒｅ）とプライス（Ｐｒｉｃｅ）の特許文献９は、演奏面をハイドロフォーミングで形成することによって、スチールパン楽器の大量生産を容易にするための製造方法を開示している。この製造方法は、メンテナンスや持ち運びを容易にし、かつ音の特性を容易に変更するために、スカートを簡単に取り外す手段を備えた楽器を提供することができる。しかしながら、上記特許の記載は、音楽レンジ全体をカバーする楽器を開示していないし、オーケストラで必要とされるスチールパンの数を減らすこともしないし、非音楽的共鳴を低減するために使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していないし、スチールパンの吊り下げ方法を開示してもいない。
【００５８】
特に、従来技術ではスチールパン品質がチューナーによってアクセス可能でわざわざ包装のために作られたドラム缶または樽と相容れなかったが、本発明のセットは、証明された高品質のスチール、特にその製作のために選定されたスチールの使用によって大幅に改良された演奏面に特徴を有する。
【００５９】
更に、演奏面は上側の音楽レンジのノートの作成を補助するために複合設計である。本発明は、一体的なものとしてのドラムの伝統的な考えとはっきりと決別し、機能を最適化するために楽器の上記構成要素をよく考えて注意深く設計した上で３つの別個の構成要素から構成されかつ従来技術の上述の欠点を克服するものとして上記ドラムを取り扱う。
【特許文献１】トリニダードトバゴ共和国特許第３３Ａ号明細書
【特許文献２】トリニダードトバゴ共和国特許第３２号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２１４，４０４号明細書
【特許文献４】カナダ国特許第１２０９８３１号明細書
【特許文献５】独国実用新案第２００１３６４８Ｕ号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８１４，７４７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９７３，２４７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，７５０，３８６号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２１２，７７２号明細書
【発明の開示】
【００６０】
本発明は、主として音楽的、適切な冶金学的およびアコースティック技術と、工学的構造の計画的な適用によって、伝統的なアコースティックスチールパン楽器を改良する。
【００６１】
本発明の設計哲学は次の点で従来技術と異なっている。すなわち、従来技術のものが包装のためにのみ材料および構造を選定することによって作られている予め製作された樽から作られる点が異なっている。従って、使用される材料はスチールパンにとって最も適しているものではなく、品質や冶金学的組成が知られておらずかつ変わりやすい。
【００６２】
本発明のアコースティックスチールパンドラムのセットは他方では、複合設計および構造によるものであり、後部アタッチメントに固定される剛性のある出縁によって結合された演奏面を構成する部品から製作される。演奏面自体は各スチールパンドラムのノートの広いレンジを促進する複合設計によるものである。特に、演奏面は、本発明のセットの所定の楽器の最も高いレンジのノートを支持するように特別に加工および形成されたインサートを備えている。本発明は、３つの種類の後部アタッチメントの選択権があり、そして各楽器からの音響放出レベルを増大することによって音楽的能力を高めるために共鳴器および音響放出器を作る。構造体、特に演奏面の構造体で使用される材料は、最適な用途のために特別に選定される。
【００６３】
同時に、不所望な後部アタッチメントの共鳴を低減または最小限に抑えるために当業者に知られている減衰方法が本発明の後部アタッチメントのために使用される。一方、後部アタッチメントは従来技術において一般的である非音楽的共鳴のレベルを大幅に低下させる。この共鳴は伝統的な楽器のスカートから生じる。このスカートはこのような共鳴を抑えるために、従来技術では処理もしていないし、何らかの修正もしていない。従って、本発明の後部アタッチメント設計は従来技術を大幅に改良し、それによって単一樽または缶である後部アタッチメントの使用は演奏者にとって必須となる。
【００６４】
本発明の場合、演奏面は剛性のある出縁で支持されている。この出縁は演奏面を横切る結合および演奏面とスカート間の結合と、従来技術の音楽的品質を低下させる振動メガニズムを低減する。剛性のある出縁は更に、従来技術で使用される機械的圧接出縁を弛める傾向がある温度変化に起因する再チューニングの必要性を低減する。
【００６５】
演奏のための持ち運び特性および組み立てを考慮することにより、実用性が更に高められる。特に、伝統的な楽器は紐、コード、撚り糸または類似の仕掛けによって支持スタンドに吊り下げられているが、本発明はホイールの形をした組込み式吊り下げ機構を提案する。このホイールは支持スタンドのアーム上に取付けられた受け具に挿入されており、従って演奏のために本発明の迅速なワンステップ組み立てが容易になる。本発明の場合、演奏の準備のために、ホイールを受け具に挿入するだけでよい。上記ホイールと受け具の構造は、あらゆる種類の楽器にとって類のないものであり、従来から演奏者に要求される自由な揺動運動を容易にする。
【００６６】
本発明は、ドラムの大きさの決定を容易にする設計式のセットに基づく新しい設計方法を用いる。このドラムの大きさは例えば、予め定めたレンジの半音連続ノートを支持するために必要な演奏面の半径である。スチールパン設計式と呼ばれるこの式は更に、予め定めたレンジの半音連続ノートを支持するために必要な予め定めた大きさのドラムの数を決定するために用いることができる。
【００６７】
本発明において具体化されるような新しい設計技術は、スチールパン集合体の上側と下側の音楽レンジを適切にカバーするスチールパン楽器のセットを提供するために生成元方程式を用いて適用される。更に、本発明のセットの各楽器のレンジは、多数のノート、一般的に３オクターブまたは３６個のノートを効果的にカバーする。その結果、音楽スペクトル全体をカバーするためには楽器を４個しか必要としない。これに対して、伝統的なアコースティック楽器のためには、１１個以上の楽器が必要である。
【００６８】
更に、楽器のセット全体の音楽レンジが結果的に、従来技術の既存のスチールパン集合体の上側と下側の音楽レンジを越えて延長される。本発明のノートの広いレンジを実現しやすくするために生成元方程式を適用することにより、６７．３１ｃｍ／２６．５０インチの直径を有するドラムが設計される。この直径は、演奏中の人間工学的配慮および実用性に基づく単一ドラムのおおよその最大寸法である。
【００６９】
本発明を正確に適用するオーケストラの好ましい実施の形態は、２つの補完的な物理的ノートレイアウト原理を裏付ける楽器を用いる。これはレイアウトスタイルの数を減らす。演奏者は上記オーケストラのいろいろなスチールパン楽器で上記レイアウトスタイルに慣れなければならず、一般的に伝統的なスチールパンオーケストラに影響を与える問題がある。主たるノートレイアウト原理は、伝統的なテノールスチールパンのために得られるような単一ドラムの４度と５度の音楽サイクルあるいは２個のドラムを使用する伝統的なダブルセカンドスチールパンで存在するような２つのノート音階全体が動機となっている。４度または５度のような互いに補完的なこれらのレイアウトスタイルは、１個、３個または６個のドラムを備えたスチールパンに均一に適用されるときに、隣接するノート間の最も少ない不協和結合を生じる。これに対して、音階全体のレイアウトは、２個または４個のドラムからなるスチールパン集合体に均一に適用されるときに、隣接するノート間の最も少ない不協和結合を生じる。
【００７０】
これらのノートレイアウトパターンは、できるだけノートの相対位置を保つように、より多数のドラムを備えたスチールパンに再現されて延在しでいる。両レイアウトスタイルにおいて、ノートは「蜘蛛の巣」を生じるために繰り返される円内に配置される。それによって、ノートのサイクルは、演奏面の中心の方へ動くときにリングあたり１オクターブだけ増大するノートピッチを有する同心リング内に配置される。
【００７１】
（図面の簡単な説明）
図１は本発明のセットの単一アコースティックスチールパンドラムの好ましい実施の形態分解図であり、ホイールと受け具のアタッチメント用いて上記ドラムを吊り下げる方法の図示を含んでいる。
図１ａは構成部品を示すＧ−パンファミリの典型的なドラムの分解図である。
図１ｂはＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合のＧ−パンファミリの典型的なドラムの吊り下げ方法を示している。
図１ｃはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解正面図である。
図１ｄはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解側面図である。
図１ｅはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの平面図である。
図２は本発明のセットの単一ドラムの演奏面の好ましい実施の形態の詳細な構造を示す分解図である。
図３はタイプ１の後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
図４は管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
図４ａは、管クラスタを見せるために後部アタッチメントの外側シェルを切断した、管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す側面図である。
図４ｂは管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す背面図である。
図４ｃはタイプ２ａの後部アタッチメントを形成するフレームと管クラスタを示す図である。
図５はチューニングされた後部アタッチメント構成要素または区間を使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
図６は穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
図６ａは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の、切断線Ｉ−Ｉを示す平面図である。
図６ｂは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の破断側面図である。
図６ｃは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の底面図である。
図７は穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の側面図であり、必要な計算で使用される変数を示す。
図８は本発明のセットのＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
図９は本発明のセットのＧ−セカンドスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
図１０は本発明のセットのＧ−３ミッドスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
図１１は本発明のＧ−６バススチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
次に、Ｇ−パンとその好ましい実施の形態を説明する。
【００７３】
Ｇ−パン（Ｇ−Ｐａｎ）楽器はそれを構成する複数のドラムの物理構造と設計によって定義される。前記ドラムは各楽器において音楽的に高品質の広い範囲のノートを提供する。特に、Ｇ−パン設計原理を用いる各楽器は、音楽的に連続する少なくとも３オクターブの音楽レンジまたは半音階的に連続する３６個のノートの音楽レンジを対象としている。加えて、各楽器のすべてのノートは、高い音楽的明瞭性を有していなければならない。その際、音楽的明瞭性は、すべのノートのスペクトル組成が音楽的基礎と、和声的に関連する２つ以下の部分周波数を含むことを意味する。この部分周波数は従来技術と比較すると、非音楽的共鳴のかなり上方である。
【００７４】
伝統的なスチールパンドラムが一般的にボウルの最上部を横切るように測定したときに５５．８８ｃｍ／２２インチの直径を有するのに対し、Ｇ−パンの好ましい実施の形態のために使用されるドラムの演奏面は公称寸法で６７．３１ｃｍ／２６．５０インチである。増大した直径はより大きなボウル深さ、従って演奏面の表面積を得るため、ひいては多数の音を提供するために、一層余裕を有する。
【００７５】
伝統的な音響テナーパンについて、チューナーは一般的に２０．３２ｃｍ／８インチの深さのボウルを製作する。回転楕円体のボウルと仮定し、次式
【数１１】
2011510330.tif 000004
を用いると、ノートの境界の手前の伝統的なスチールパンのボウル表面積は３７４９．２平方センチメートル／５８１．２平方インチである。ここで、Ｓａは回転楕円体ボウル表面積、ｒはボウルの最上部の半径、そしてｄはボウルの深さである。Ｇ−ソプラノの好ましい実施の形態については、２５．４ｃｍ／１０インチの深さが容易に得られ、５５８５．２平方センチメートル／８６５．７平方インチの表面積を生じるかあるいは約４９％の表面積の増大を生じる。これは、提供可能なノートの数と範囲に関して伝統的な楽器を越える大きな余裕をもたらす。
【００７６】
特殊な楽器からなる様々なドラムにノートを割り当てる必要性は、物理の法則によって決定される。この物理の法則は、所定の基本周波数の振動に耐えるためにノートが最小の大きさでなければならないことと、その結果低い音域のノートは高い音域のノートよりも大きくなければならないことを定めている。Ｇ−パンドラムおよび楽器の設計は、規定音域のために要求される演奏面の幾何学的形状を特定する方法によって簡単化可能である。
【００７７】
次式はスチールパン設計方程式と呼ばれる２つ式である。この式は、予め規定された音域に耐えるために、規定音楽的範囲を提供するのに必要なドラムの半径および深さと、ドラムの合奏団からなる楽器のために要求されるドラムの数との概算を容易にする。式は、伝統的な楽器の場合と同様に、オーケストラのすべての楽器がＧ−ソプラノのために使用される単一ドラムと同じ大きさのドラムを使用することを前提としている。
【００７８】
第１の式は、単一楽器を作るために必要なドラムの数を規定している。これは次の不等式を満足する整数ｎｄｒｕｍｓによって与えられる。
【数１２】
2011510330.tif 000005
ここで、
Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔはあらゆる楽器で所望されるすべてのノートを支持するために必要な全表面積であり、そして
ＳｓｏｐｒａｎｏはＧ−ソプラノで所望されるすべてのノートを支持するために必要な全表面積である。
【００７９】
第２の式は、音楽的なノートの所定レンジを支持するために必要である、一般式によって決定される演奏表面積Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔを規定しており、幾何学的な合計は次式
【数１３】
2011510330.tif 000006
によって与えられる。
ここで、
ＡＢ１はＢ１ノートの面積である。図についてはクロンマン（Ｋｒｏｎｍａｎｎ）参照。これは一般的に１５７５平方センチメートルのオーダーである。
αは、音の高低の各半音増大についてノート領域を減少させる係数である。レンジＢ１からＢ５までのノートの平均大きさの観察から、クロンマンによって推定されているように、α＝０．９３がα＝０．９４よりも適している。Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔの値はαの値に非常に敏感である。
Ｊはドラムの最も低いノートに対応する、Ｂ１からの半音の音程である。
Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔは、球形キャップと見なされる、半径ｒおよび深さｄのドラムの演奏表面積である。
ｎは楽器における連続するノートの数である。
ｋは演奏面上のノートの間の領域、すなわち支持ウェブを補足する係数である。バス楽器を除くすべての楽器はｋ＝１．１である。所定のノート領域が一層近接する傾向があるときには、Ｇ−６バスのようなバス楽器についてはｋ＝１．０５である。
【００８０】
Ｇ−ソプラノについては、最大の快適な深さは約１０インチまたは２５．４ｃｍである。例えばＡ３の最も低いノートはＪ＝２２であり、そして３オクダーブ範囲についてはＳｓｏｐｒａｎｏ＝Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔは少なくとも４６４６．４ｃｍ２であり、要求される半径ｒは
【数１４】
2011510330.tif 000007
である、すなわち３２．７ｃｍ／１２．９インチである。ここで、演奏面は底辺の半径がｒで深さがｄの球形のキャップとして作られ、従って表面積Ｓ＝π（ｒ２＋ｄ２）を有すると仮定する。これは最も低いノートがＡ３よりも高いレイアウトを提供する。特に、範囲Ｃ４〜Ｂ６、すなわちＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態のための表１に規定された範囲を提供する。
【００８１】
次に低い範囲の楽器が最も低いノートＡ２を有すると、３オクターブレンジＡ２〜Ａｂ５を有する。全体面積がＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝１１１００ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝３である。これはＧ−３ミッドを生じる。
【００８２】
次に低い範囲の楽器が最も低いノートＧ１を有すると、３オクターブ範囲Ｇ１〜Ｆ♯４を有する。全体の面積がＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝２９２６５．５６ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝７である。これは実現可能であるが、持ち運びできるようにするためおよびドラムの数が多くなるにつれて楽器の演奏が困難になることを考慮して、ドラムの数を６に減らして音楽レンジを低減するように選択することができる。音楽レンジがＧ１〜Ｃ♯４から２．５オクターブに低減されると、全体面積はＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝２７５３５ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝６である。これはＧ−６バスを生じる。
【００８３】
このスチールパン設計式を書き直すことにより、ドラムの数ｎＴを規定し、そして支持可能な最も低いノートを決定することができる。このノートはＢ１からＪ半音離れたノートである。ここで、
【数１５】
2011510330.tif 000008
【００８４】
３個の楽器Ｇ−ソプラノ、Ｇ−３ミッドおよびＧ−６バスは一緒にＧ１〜Ｂ６のレンジに及んでいる。しかしながら、ソプラノレンジを補助して音楽演奏の巧妙さを増大させるために、２個のドラム楽器を追加することができる。上記の式においてｎＴ＝２を使用すると、このような楽器はＢ１からＪ＝１２半音離れた、すなわちＢ２の最も低いノートを支持する。これはＧ−セカンドを生じる。
【００８５】
本発明のスチールパンのＧ−パンセットは、大きなドラムを使用することによって、前記の各楽器において広いレンジのノートを提供する。伝統的な楽器がボウルの最上部を横切るように測定した、５５．８８ｃｍ／２２インチの直径を有するのに対し、Ｇ−パンのために使用されるドラムの好ましい実施の形態の演奏面の直径は６７．３１ｃｍ／２６．５インチである。これは前に計算した６５．４ｃｍ／２５．８インチの直径よりも少しだけ大きい。増大した直径は、外側ノートの形成においておよびＧ−ソプラノの内側ノート間隔を大きくすることによって、品質を高めことが容易であることが判った。
【００８６】
ボウルを形成するシートメタルブランクは１．２〜１．５ｍｍの厚さを有し、０．０４〜０．１５％の炭素含有率を有する。使用されるシートメタルブランクの実際の厚さは、要求される全体レンジおよび音色に依存する。
【００８７】
薄いブランクは高い音域のノートの形成を容易にし、従ってＧ−ソプラノおよびＧ−セカンドスチールパンにとって好ましい。厚いブランクは単位面積あたりの質量が大きいことにより、高いピッチの上音の抑制を容易にする。後者は更に、ドラム全体の構造的な撓みによって発生するノート周波数変調を最小限に抑える傾向がある。本発明のセットの好ましい実施の形態では、Ｇ−ソプラノおよびＧ−セカンドスチールパンが１．２ｍｍのブランクによって作られ、Ｇ−３ミッドスチールパンが１．４ｍｍのブランクによって作られ、そしてＧ−６バススチールパンが１．５ｍｍのブランクによって作られている。
【００８８】
ノートジオメトリ、配置およびチューニングの結果として、本発明のＧ−パンスチールパン楽器は、その特有の倍音特性を有するので、共通の音楽レンジにおいて音の発生の変化を生じる。音の発生の他の変化は、楽器を演奏するために使用されるマレットやスティックの選択によっておよびノートの選択的成形、相対的位置決め、分離およびチューニングによって可能である。
【００８９】
図１はＧ−パンファミリの典型的なドラムの構造および用途を示している。図１ａは構成部品を示す、前記の典型的なドラムの分解図である。図１ｂは、Ｇ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合の前記ドラムの支持方法を示している。図１ｃ，１ｄおよび１ｅは、スチールパンを支持スタンドに取付けるための有利な方法で使用される支持ホイールと支持カップの詳細斜視図である。
【００９０】
図１ａを参照する。ドラムは演奏面１と、出縁１３と、後部アタッチメント１４とからなっている。演奏面上には、その調律区間であるノート１ａが配置されている。出縁は演奏面を支持し、演奏面のための剛性のある境界を提供する。後部アタッチメントは伝統的なスチールパンのスカートに取って代わるものである。図１ａに示した後部アタッチメント１４は任意に選択可能な幾つかのデザインの１つにすぎない。
【００９１】
演奏面１上の前記ノートは、そのために特別に作られたスティックまたはマレットのような適当な器具で叩くときに、音楽的な音を生じる。演奏面はシートメタルによって作られ、図１に示すボウル形状となるように形成されている。好ましい実施の形態は０．０４〜０．１５％の炭素含有率を有する鋼シートメタルを使用する。
【００９２】
ノートの間に存在する、調律されていない演奏面１の部分である演奏面１の領域は、本明細書では支持ウェブ１ｂとして定義されている。この支持ウェブ１ｂは打つときにはっきりした音楽的な音の高低を生じないがしかし、演奏面１上でノート１ａを物理的に分離し支持する働きをし一方、出縁１３に対して構造体全体を連結する。
【００９３】
演奏面１を成形するために使用される窪ませる方法は、究極の薄さのプロファイルを生じる。これにより、最も薄い断面が最も高音のノートを配置すべきである演奏面１の中央に位置する。
【００９４】
演奏面１のボウル形状は、演奏面１を生じる剛性のシェルの形成を容易にする。更に、シェルの剛性は、シェル金属を最終形状に加工するときに生じる自然硬化によって高められる。
【００９５】
演奏面１のボウルの形状は演奏面１の人間工学的形状の確立を容易にし、手の届く距離がおよそ７６．２ｃｍ／３０インチである平均的なパン奏者は、その腕と手首を自然に伸ばすことによってすべてのノートに届くことができる。
演奏面１の製作に適用される成形プロセスは、材料の最大ひずみ、粒間分離または過剰の加工硬化を生じないようにすべきである。材料の応力除去のための中間熱処理は、成形が最終形状で要求される深さおよび厚さに依存して行われるときに必要である。
【００９６】
特に高音のノートが配置される演奏面１の内部区間において要求される形状プロファイルおよび厚さを得るために、フライス加工と研磨が用いられる。これは、窪ませる伝統的な方法がボウルの中央で元の金属シートブランク厚さの半分の厚さまたは０．６０ｍｍ／０．０２４インチの厚さを生じるときに、Ｇ−ソプラノパンの６オクターブのノートにとってきわめて重要である。ところが、Ｇ−ソプラノパンについて、制限された音変調と良好な音楽品質を有する高い明瞭度のノートを得るためには０．３０〜０．４５ｍｍの均一な厚さが要求されることが確認された。
【００９７】
前記ノートを相互接続する材料によってもたらされる張力の結合作用および低下を最小限に抑えるために、研磨とフライス加工はノート領域自体に制限される。更に、薄肉区間の強さを改善し、かつ伝統的なチューニングによって得られるモード周波数を増大するために、薄肉区間の硬さが化学的処理または熱処理によって高められる。
【００９８】
図１ａを再び参照すると、出縁１３は、
（ａ）外部の力や温度の変化による静的形状ひずみを最小限に抑えるため、および最も重要なことであるが、演奏スティックの衝撃によって励起されるねじれモードによって生じる過度的形状ひずみを最小限に抑えるため、そして重要なことであるが、ノート変調に大きく寄与するため、
（ｂ）後部アタッチメント１４の連結用支持構造体を提供するために
機能する。
【００９９】
前記出縁１３は、中実または中空で、断面が円形、正方形、長方形または楕円形の支持リング１３ａと、吊り下げホイール１３ｃの取付けを容易にするための、支持リング１３ａの構造的な延長部を提供する１対の支持部１３ｂとからなっている。出縁は、電食作用による腐食の危険を除去するように、演奏面と同じ鋼組成によって作られている。しかしながら、伝統的な楽器が演奏されるときに生じる曲げ振動のベルを大幅低減する剛性のあるフレームが結果的に形成され、そして当業者にとって知られている適切な耐食性の予防手段が使用される限り、アルミニウムのような他の材料を使用することができる。
【０１００】
出縁１３は溶接、圧接、シーミング、接着、機械的締結具の使用またはこれらの組み合わせおよびリングと演奏面の相対運動および振動を防止するすべての方法によって、演奏面に取付け可能である。
【０１０１】
本発明の好ましい実施の形態において、出縁１３は幅が２．５４ｃｍ／１．００インチで厚さが０．６４ｃｍ／０．２５インチの軟鋼を、内径が６７．３１ｃｍ／２６．５インチの円に形成したものによって製作されている。支持部１３ｂは外周支持リング１３ａと、ドラムを吊り下げする個所を規定する支持リング１３ａの直径線との交叉部に沿って追加されている。吊り下げホイール１３ｃは軸１３ｄによって支持部に固定されている。この軸は前記吊り下げホイール１３ｃの自由回転を可能にする。吊り下げホイール１３ｃの直径は５．０４ｃｍ／２．００インチ〜７．６２ｃｍ／３インチである。
【０１０２】
支持部１３ｂと吊り下げホイール１３ｃは、吊り下げホイール１３ｃの最上部が出縁１３の最上部にまたはその下方に位置するように配置されている。この後者の要求により、支持部の付近のノートを演奏するときに、スチールパンドラムを配置する支持スタンド１５によって妨害されることがなくなる。スタンドの垂直材１５ａが出縁１３の最上部から上方に突出している従来技術において、改良がなされる。
【０１０３】
出縁１３は後部アタッチメント１４との連結を可能にするように設計および取付けられている。この後部アタッチメントは２つの目的、すなわち（ａ）物理的衝撃からパンのボウルを保護することと（ｂ）後部アタッチメント１４自体の振動によってあるいはその音響設計によって、演奏面１からの音放出の音響放射を強める手段を提供することに役立つ。
【０１０４】
後部アタッチメント１４は、楽器の音に不利に作用する共振振動を低減または除去するのに十分な剛性を有していなければならない。このような振動は一般的に、後部アタッチメント１４の共振モードに一致する非音楽周波数で発生する。これは、伝統的な音響スチールパン楽器の厄介な１つの問題である。それによって、演奏者の打撃作用によって加えられるエネルギーが、楽器のスカートに非音楽モードを励起する。
【０１０５】
演奏面１の大部分を適切にカバーする剛性のある設計のほとんどすべての後部アタッチメント１４は、物理的衝撃からパンの前記演奏面１を保護する働きをする。特に、伝統的な円筒チューブデザインは演奏面１の保護について十分である。しかしながら、本発明の好ましい実施の形態は、図１ａに示すようにボウル形の後部アタッチメント１４を備えている。この後部アタッチメントは、ボウルの底に切り込み形成された穴または開口部１４ｂを有するので、穴あき音響カバーを形成している。この音響カバーの詳細については後述する。
【０１０６】
本発明の好ましい実施の形態の後部アタッチメント１４の曲面は、伝統的なスチールパンの円筒チューブデザインよりも強度があるので、従来技術の改良である。ドーム状またはボウル状の構造体が円筒状またはチューブ状の構造体よりも強度が大きいということは、構造的な制振分野に精通している人によく知られている。従って、本発明の好ましい実施の形態で使用される強度の大きな後部アタッチメントは、外部の力による変形を生じにくく、そして同じ衝撃の場合低い振動レベルで共振を生じる。
【０１０７】
本発明の好ましい実施の形態では、振動に対する後部アタッチメントの抵抗力は、制振の当業者にとって知られている種々の物理的な手段によって更に高められる。この物理的な手段は、木材、ファイバーガラス、適当な厚さの複合材料または合成物質または金属およびこのような構造体に関連する固有振動モードを低減または除去するための適切に補強された他の材料のような振動耐性材料による製作を含んでいる。更に、後部アタッチメント１４は振動吸収パネル、シートまたはダイナマート（Ｄｙｎａｍａｔ）で市販されているような化合物によってカバーすることができる。
【０１０８】
後部アタッチメント１４は溶接、圧接、シーミング、接着、機械的締結具の使用またはこれらの組み合わせおよびリングと演奏面の相対運動および振動を防止するすべての方法によって、出縁１３に固定されている。本発明の好ましい実施の形態は、取り外し可能および交換可能な後部アタッチメント１４によってＧ−パンを便利にするために、中実の出縁１３の上で機械的な締結具を使用することを含んでいる。
【０１０９】
図１ｂ、図１ｃ、図１ｄおよび図１ｅに注目する。これらの図は、従来技術で得られるような自由な揺動を容易にするためのＧ−パンの好ましい吊り下げ方法を示している。Ｇ−パンは上述の吊り下げホイール１３ａと、支持スタンド１５の垂直材１５ａの最上部に固定された支持カップ１６とを使用することによって、この特徴を提供する。図１ｃは図１ｂに示した斜視図から見られる吊り下げホイール１３ｃと支持カップ１６の分解正面図である。図１ｄは吊り下げホイール１３ｃの軸１３ｄを通る断面を有する、スチールパンに最も接近した斜視図から見られる組み立て体の分解側面図である。図１ｅは組み立て体の平面図である。
【０１１０】
支持カップ１６は、吊り下げホイール１３ｃの形に対するすべりばめを容易にする簡単な半円形のデザインである。この構造の機能性は、支持カップ１６を内張りすることによっておよび発泡体のような振動吸収材料を有する吊り下げホイール１３ｃを使用することによって更に高められる。これはスチールパンと支持スタンド１５の間で伝達される振動エネルギーを弱めるので、伝統的なスチールパンの潜在的なノイズ源であるスタンドの共振振動を低減する。
作動中、支持カップ１６は、回転軸回りのＧ−パンドラムの３６０°全体の運動を容易にする所定の位置に、吊り下げホイール１３ｃを保持する。この回転軸は吊り下げホイール１３ｃの軸１３ｄを接続する線によって規定される。Ｇ−パンの演奏準備のために一人で吊り下げホイール１３ｃを支持カップ１６内に配置しなければならないときに、このデザインはＧ−パンのワンステップ組み立てを容易にする。本発明者の知識によれば、前記ホイールとカップの装置はあらゆる種類の楽器にとって類のない唯一のものである。
【０１１１】
理論的には、支持部１３ｂと吊り下げホイール１３ｃの対称配置は結果として、０°の普通姿勢を有するＧ−パン吊り下げとなる。実際は常に、幾分アンバランスである。これは、ノート領域１ａを作るための演奏面１に形成された非対称形状と、楽器で使用されるいろいろな材料の特性の普通のばらつきの結果として、回転軸線の両側のＧ−パンドラムの２つの区間における演奏面１と出縁１３の質量の不均一な分布による。
【０１１２】
質量の前記の不均一な分布は、バランスを達成する角度を変えるための付加的な質量の適用を見込んでいる。従って、Ｇ−パンの姿勢の調節が容易である。それ故、本発明の後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態は、姿勢オフセットウェイト１４ａを用いて演奏中の楽器の姿勢を調節するための簡単な手段を提供する。この姿勢オフセットウェイトは磁石帯板または両面テープによって後部アタッチメント１４に取付けられている。これは従来技術の改良である。従来技術では、伝統的なパンの姿勢が製造の時点で固定されている。
【０１１３】
磁石帯板は迅速かつ容易な調節を可能にするがしかし、磁性材料で作られた後部アタッチメントでのみ使用可能である。両面テープは一度固定したら容易に移動することはできないが、非磁性材料で作られた後部アタッチメント１４に適用可能である。
【０１１４】
本発明の好ましい実施の形態は、最小の楽器、すなわちＧ−ソプラノに関して０．１１ｋｇ／０．２５ポンドよりも大きくない姿勢オフセットウェイト１４ａを使用する。この姿勢オフセットウェイトは出縁１３のすぐ下で後部アタッチメント１４に固定されている。姿勢オフセットウェイト１４ａを出縁１３のすぐ下に位置決めすると、それが目見えにくくなり、かつ目立たなくなる。最大の姿勢角度は、すべての姿勢オフセットウェイト１４ａが吊り下げホイール１３ｃの間の中間に配置されるときに達成される。姿勢オフセットウェイト１４ａのウェイト選択は、Ｇ−パン上の実際のウェイト配置と要求される姿勢調節の範囲に依存する。
【０１１５】
伝統的な楽器は紐、コード、撚り糸または類似の品物によって、支持スタンドに吊り下げられ、演奏面のノートを叩くときに自由に揺動可能である。この自由な揺動運動は、最大の表現の自由を許容するが、スチールパン演奏中の普通のことになった。Ｇ−パンを支持するためおよび演奏中の自由揺動運動を提供するための吊り下げホイール１３ｃの使用は、発明者の知識によれば新規なアイデアであり、従って従来技術の大きな改良である。
【０１１６】
Ｇ−パンの演奏面１の好ましい実施の形態の一部を切り取った側面図である図２に注目する。従来技術とは違って、演奏面の好ましい実施の形態は、４つの別個の部品を有する事実上複合物である。これらの部品は一次ボウル１ｄ、絶縁ガスケット１ｆ、二次ボウル１ｇおよびノートカバー１ｃである。
【０１１７】
二次ボウル１ｇは絶縁ガスケット１ｆによって一次ボウル１ｄに取付けられている。この絶縁ガスケットは市販の３Ｍ  ＶＨＢのような産業用両面テープによって作られている。本発明の好ましい実施の形態では、二次ボウル１ｇが、演奏面１の連続性を保つように、演奏面１を形成するボウルの内面の適切な大きさの皿形リング上に挿入されている。
【０１１８】
二次ボウルがどのようにしてＧ−ソプラノに適用されるかについて次に説明する。このＧ−ソプラノでは、Ａ３から始まる３オクターブレンジが所望される。従って、前記Ｇ−ソプラノ上の二次ボウルは、第３オクターブのノートに位置するＡ５から始まる１２個のノートを支持しなければならない。前記Ｇ−ソプラノが４６４６．４ｃｍ２の演奏面積、３２．７ｃｍ／１２．９インチの半径および２５．４ｃｍ／１０インチの深さを有することが既に決定された。スチールパン設計式は、内側ボウルのために必要な最小面積が、２０．００ｃｍ／８．００インチの直径と８ｃｍ／３．１インチの深さの表面で得られる５１０．８ｃｍ２であることを示している。
【０１１９】
一次ボウル１ｄは、規定された範囲内ですべてのノートを支持するために必要なドラムの演奏面を最初に形成することによって作られる。Ｇ−パンの好ましい実施の形態に関して、これは、直径が６７．３１ｃｍ／２６．５インチの円形のシートメタルを、スチールパン設計式によって決定される必要深さまで窪ませる必要がある。窪ませた後で、演奏面１の中央に、２０．００ｃｍ／８．００インチの直径の穴が切断形成される。前記発明の周長は６インチである。その後、厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで、内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで、そして幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジ１ｅが穴の窪んだ全周に溶接される。
【０１２０】
二次ボウル１ｇには対応する類似のフランジ１ｈが形成されている。ドラムの音域に依存して、二次ドラム１ｇは、Ｇ−ソプラノの０．３５ｍｍ／０．１３インチからＧ−６バスの０．７ｍｍ／０．２６インチまでの厚さ範囲を有する。二次ボウル１ｇは、厚さが０．６４ｃｍ／０．２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチでそして幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジ１ｈを、厚さが１．００ｍｍ／０．０４インチで直径が２１．５９／８．５インチの円形シートメタルブランクに、最初に精密溶接することによって製作される。フランジ１ｈに取付けられないシートメタルブランクの部分はその後で、要求される形状プロファイルを二次ボウル１ｇ上に形成するために窪ませられる。そして、二次ボウル１ｇは所望な厚さプロファイルを得るために精密フライス加工または研磨される。
【０１２１】
二次ボウル１ｇはミニチュアドラムと考えることができる。このミニチュアドラムは、一般的に元の複合ドラムのノートの最も内側の同心リング内に配置される最も高いノートの音の高さに調律されている。Ｇ−ソプラノの好ましい実施の形態に関して、これは例えば第６オクターブに相当する。一次ボウル１ｄに使用される材料よりも薄く、熱処理や化学的処理によって硬化した材料を使用すると、各ドラムのより高い音域におけるノートの改良された作成手段が提供される。前記熱処理と化学的処理は金属学の当業者に知られたプロセスである。材料を硬化すると、スチール残留張力が増大するので、ギターの弦の締付けが音の高さを高めるように、より高い振動数を可能にする。
【０１２２】
フランジ１ｅ，１ｈは一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇのための補強材としての働きをする。
【０１２３】
絶縁ガスケット１ｆは、一次ボウル１ｄの振動を二次ボウル１ｇから切り離すきわめて重要な機能を発揮し一方、効果的な機械的締結具として作用する。この切り離し機能はきわめて重要である。というのは、伝統的なスチールパンの最も内側のノートが、それと全体構造体の間に存在する強固な連結のために、高いレベルの音楽的明瞭度を作ることが困難であることが経験によって判ったからである。高度な連結は、これらのノートが高い音を発生するために要求される残留張力の結果としてきわめて硬くなる傾向があるという事実から生じる。
【０１２４】
絶縁ガスケットによる、二次表面と一次表面間で伝達される振動レベルの減衰は、並列に接続されたばねやダッシュポットで支持される質量によってモデル化することができる。質量ｍの大部分は二次ボウルの質量である。これに対して、絶縁ガスケットはばね定数ｋおよびダッシュポット摩擦係数ｂに寄与する。一次ボウルから供給された速度Ｖ０から、所定の正弦周波数ωｒａｄ／ｓで発生する速度Ｖ１への減衰は、
【数１６】
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である。減衰はω＝０のときに不変であり、ωが無限大のときに０に近づく。二次表面における所望される最も低い所定の周波数が、一次表面の最も低いノートまたは一次表面の最も低い構造的共振周波数に一致するω０であると、一次表面が少なくともω０ｒａｄ／ｓの周波数で振動するときに、ｂ＝ｍω０およびｋ＝ｍω０２／４は０．４７または６．５ｄＢまたはそれより良好な減衰を生じる。
【０１２５】
絶縁ガスケットは、ビブロストップ（Ｖｉｂｒｏｓｔｏｐ）から入手可能であるような市販のボルトオン式防振マウントと置換え可能である。
【０１２６】
最も内側の高い音のノートは小さくなる傾向があり、一般的には伝統的なテノールスチールパンにとって５．０８ｃｍ／２．００インチの平均直径から小さな３．８１ｃｍ／１．５０インチまで小さくなる傾向がある。この事実により、調律と演奏が困難である。というのは、大きなノートと同じレベルの注意力および留意力でこれらのノートを成形するためにおよび速い楽節でこれらの正確に打撃するために、熟練が必要とされるからである。更に、演奏面での他の共振器の作動開始とは全くかけ離れた、演奏面１の音響的な波の反射が、演奏面の大きさおよび対応する距離による異常なエコーを生じる。前記の音響的な波は、出縁１３によって生じる硬い境界に当たる前に移動させなければならない。実際、振動レベルのレーザー干渉測定法によって、幾つかの最も内側のノートのモード周波数で振動する演奏面１の他の部分が測定される。この部分はしばしば、ノート自体よりも高い振動レベルで振動する。
【０１２７】
二次ボウル１ｇの使用は、関連するジオメトリーを一層正確に制御可能である表面を作ることによって、これらの問題を克服する。二次ボウルの外周まで音響的な波が移動する距離が従来技術の場合よりも短いので、二次ボウル１ｇの表面は二次ボウル１ｇ材料内の音響反射作用を低減するように作用する。
【０１２８】
二次ボウル１ｇを形成するために薄い材料を使用すると、伝統的な楽器のノートの質量を大きな面積にわたって配置することができるので、ノートの大きさの小幅な増大が容易になる。質量維持に基づいて、係数ｋの厚さの低減は、同じ係数ｋの二次ボウル１ｇの面積の増大と、ノート寸法の
【数１７】
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の増大を必要とする。
【０１２９】
もし、伝統的なテノールの中央部分の代表的な厚さが０．６ｍｍ／０．０２５インチであり、そして二次ボウルのノートが０．３５ｍｍ／０．０１５インチのオーダーであると仮定すると、ノート寸法の増大は３０％のオーダーである。
【０１３０】
従って、演奏面の複合デザインは、従来技術で得られるレンジの上側の音楽的レンジを越えるＧ−ソプラノのノートのオクターブ全部の形成を容易にするように思われる。更に、前記のノートが伝統的なテノールパンで得られるものよりも３０％大きいので、音楽的な演奏が改善される。というのは、ノートを容易に叩くことができ、この大きなノートで生じる音が大きいからである。
【０１３１】
図２は一次ボウルと類似する凹形の二次ボウルを示している。しかしながら、二次ボウルは一次ボウルに取付けるために凸形に反転させることが可能である。このように凸形にすると２つの利点がある。第１に、二次ボウルのノートが、図２に示した凹形の二次ボウルよりも、パン奏者に近いところに配置される。第２に、二次ボウルを収容するために一次演奏面上に穴をあけることが必ずしも必要でない。後述のように、演奏面の中央を横切る音響伝達を制限するために、そうすることが望ましい。前記の二次ボウルは、そのアタッチメント、フランジおよび絶縁ガスケットを収容するために一次ボウルの中央部分を適切に準備した後で、一次ボウルに簡単に固定可能である。
【０１３２】
Ｇ−ミッドおよびＧ−ソプラノパンでは、半径方向に対向するノート集団は前記ノート間のエネルギー伝達の結果として不調和音のレベルになり得る。従って、ノートを音響的に分離し、これらの楽器の中央部を横切る音エネルギー伝達を低減するための機構を講じる必要がある。
【０１３３】
このモードの音響結合は二次ボウルを嵌め込むために形成されたフランジによって十分に低減されるが、演奏面上でのウェブ支持部の選択的荷重によってあるいは音響エネルギー伝達を妨害するために演奏面上に人工品を追加することによって、更に低減することができる。
【０１３４】
後者の場合、従来技術のように、ノートは、調律されない剛性の領域、溝、穴、長穴、ノート間の局部的熱処理領域およびノート近くの支持ウェブ１ｂの領域上の剛性アタッチメントによって分離可能である。
【０１３５】
ニュートンの運動の第１法則により、
Ｆ＝ｍａ
ここで、Ｆは加えられる力、ｍは力が加えられる質量そしてａは発生する加速度である。従って、加えられる力が同じ場合、所定の係数ｘを質量に加算すると、同じ係数ｘだけ加速度が減少することになる。これは低いレベルの振動を生じ、その総量は支持ウェブ１ｂの特別な区間の質量が増大した係数によって推定可能である。
【０１３６】
弾性係数ｋを有するばねと所定の質量ｍに関して、ばねによって吊り下げられているときの質量の運動の共振振動数が
【数１８】
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によって求められることが知られている。従って、質量の追加は、非音楽モードに起因する共振振動数を低下させる。
【０１３７】
そこで、本発明は、演奏面１の支持ウェブ１ｂの振動吸収処理手段としての、振動コントロールの当業者によって質量装填と呼ばれる選択的な質量追加によって、高いレベルの内部ノート絶縁および分離を提供する。そのために使用される質量は、支持ウェブ１ｂの或る個所に集中させてもよいし、前記支持ウェブ１ｂを横切るように配置してもよい。前記処理は、伝統的な楽器にとって一般的である好ましくない高音の非音楽的共鳴を抑制する効果がある。
【０１３８】
ダイナマートやダイナマート・エクストリーム（Ｘｔｒｅｍｅ）のような市販の振動吸収処理材の使用は、振動エネルギーを熱に変換するために摩擦を用いる材料を使用することによって、増大した質量の振動減衰特性を向上させる。そうでない場合、前記振動エネルギーは音に変換される。
【０１３９】
本発明の好ましい実施の形態では、一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇ上のノートは伝統的な方法で支持ウェブ１ｂによって分離されている。そのために、前記支持ウェブ１ｂは構造体の剛性を高めるために熱処理または化学的処理によって強化される。前記処理は金属学の分野の当業者にとって周知である。更に、振動吸収処理材が支持ウェブ１ｂに貼られる。必要な質量と振動吸収処理材の量は、レーザー干渉技術または振動測定技術の当業者に知られている他の技術を用いて測定されるノート結合程度によって決定される。
【０１４０】
演奏面１のために、広範囲の材料を使用することができる。材料の不可欠な特性は、（ａ）高い疲労性能、（ｂ）受け入れ可能な共振停滞、（ｃ）応力振幅と比減衰エネルギーの間の線形関係、（ｄ）熱処理可能な材料、この材料では、内部減衰（サイクル毎の単位容積あたりの放出されるエネルギー）を低減するために、冶金学的状態を変更することができる、（ｅ）均一な減衰特性が存在する等方性材料である。
【０１４１】
考えられる材料は次のような非鉄金属を含む。（ａ）アルミニウムとその合金：マグネシウムを２％まで含み冷間圧延されるアルミニウム、（ｂ）銅と銅合金：９９．９５％の銅、７０％の銅３０％の亜鉛、６５％の銅３５％の亜鉛、（ｃ）マンガン合金：８８％のマグネシウム、１０％のアルミニウム、２％よりも多いマンガン、ジルコニウム、亜鉛、（ｄ）ニッケル、チタン。
【０１４２】
考えられる材料は次のような鉄金属を含む。０．０４〜０．１５％の炭素と少ない硫黄（＜０．００１％）を含有し、引き抜き特性を有する炭素鋼、０．３％までの炭素を含む浸炭鋼、加工硬化されていないチタンまたはニオビウムによって安定化されたオーステナイト系ステンレス鋼。
【０１４３】
一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇは同じ材料によって製作する必要はない。実際に、各ボウルのための使用される材料は音楽的レンジやコストに基づいて選択可能である。
【０１４４】
好ましい実施の形態は両ボウルのために、０．０４〜０．１５％の炭素と少ない硫黄（＜０．００１％）を含有し、引き抜き特性を有する炭素鋼を使用する。
【０１４５】
本発明が従来技術で得られるものよりも広いレンジのノートを生じる楽器に特徴があるので、演奏スティックまたはマレットの設計も同様に困難である。このスティックとマレットは各ノートに伝統的に調律される２つまたは３つの上音だけを励起し、前記ノートに自然に存在する高い部分音を励起しないように選択すべきである。前記の高い部分音は一般的に特性が非音楽的であり、たいてい不所望な金属音を生じる。
【０１４６】
打撃に対するノートの応答が、打撃時にノートに加えられる力対時間のプロファイルである押込み関数に依存することが認められる。前記押込み関数は演奏者が打撃を行う方法と、演奏スティックの選択の結果である。重要なスティック特性がその質量とそのコンプライアンスであることが知られている。これらは、打撃中にスティックがノートに接触する接触時間と、打撃中の最大接触面積に影響を及ぼす。
【０１４７】
打撃による衝撃エネルギーの小さな割合が、接触時間よりも短い周期でモード周波数に与えられる。大きな割合が接触時間よりも長い周期でモード周波数に与えられる。
【０１４８】
Ｇ−ソプラノにおいて、例えば基本ノート周期は８対１の比だけ異なり、パンのすべてのノートを１本のスティックで効果的に励起することを困難にする。内側ノート、すなわち高音のノートは短い接触時間のスティックを必要とする。この短い接触時間は高いコンプライアンス、すなわち「硬い」スティックを有することによって生じる。しかしながら、同じ質量のスティックにとって、外側ノート、すなわち低温のノートは、長い接触時間を有するスティックを必要とする。この長い接触時間は低いコンプライアンス、すなわち軟らかいスティックを有することによって生じる。
【０１４９】
本発明では、この要求は、（ａ）関連するドラムの最高音ノートのために要求されるコンプラインスを有するスティックを使用すること、（ｂ）低温ノートを被覆するための適切な厚さとコンプライアンスを有する材料で作られたノートカバー１ｃを使用することによって満たされる。基本的には、このアプローチは演奏スティック頭部から従順な材料を取り除いてノート上に置く。ノートカバー１ｃはノートの音の高低に影響を与えるほど重くてはならない。ノートカバーはスティックで叩くきに適切な接触時間を保証するのに十分なほど薄くなければならない。
【０１５０】
Ｇ−ソプラノスチールパンでは、例えばノートカバー１ｃが最も外側のリング、すなわちリング０  １ｉと、中央のリング、すなわちリング１  １ｊ上のノートにのみ掛けられる。これらのノートは、最も内側のリング、すなわちリング２  １ｋでの最適な使用のために設計されたスティックまたはマレットで、申し分なく演奏可能である。このアプローチは、特別なＧ−パン実施が第２ボウル１ｇを組み込んだ複合デザインを利用しないときでも使用可能である。
【０１５１】
ノートカバー１ｃはフェルト、ゴム、シリコンまたは他の類似合成材料のような柔軟な材料によって作られている。しかしながら、試験の結果、ノートカバーを形成する柔軟な材料がフェルトのコンシステンシーであるとき、そしてゴム材料または最も多くのスティックで使用される他の類似合成材料ではないときに、ノートカバー１ｃが最も効果的であることが判った。貼られるフェルトの厚さは１ｍｍ／０．０２５インチよりも大きくすべきである。
【０１５２】
更に、ノートカバー１ｃはノートに接着すべきではない。というのは、接着がノートのたわみや振動に影響を及ぼすからである。その代わりに、ノートカバー１ｃはノートに密着させられ、前記のノートの境界を形成する支持ウェブ１ｂの区間でのみ所定位置に保持される。材料がノートにぴったり合い、カバーとノートの間に空隙が存在しないと、最良の結果が得られる。
【０１５３】
演奏面１の好ましい実施の形態は、両面テープを用いてノート境界で演奏面に接着された、０．５ｍｍ／０．０１３インチと１ｍｍ／０．０２５インチの間の厚さを有するフェルトを使用する。
【０１５４】
再び図１を参照する。伝統的なスチールパンのスカートは、ドラム缶からの伝統的な楽器の製作の結果である。しかしながら、本発明の好ましい実施の形態は、Ｇ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッドのための伝統的な管デザインに対して、後部アタッチメント１４によって改良を施す。この後部アタッチメントは実際に演奏面の後側部分を部分的に覆う。
【０１５５】
そのためにドームまたはボウル構造体を使用すると、要求される強度および剛性が提供される。ドームアタッチメントは中実構造でもよいし、剛性メッシュでもよいし、この二つの組み合わせでもよい。楽器の音楽的正確さおよび性能特性が演奏面に与えられる音響インピーダンスローディングの変更による妥協の産物にならないようにするためには、注意深い音響デザインが要求される。例えば、Ｇ−ミッド、Ｇ−セカンドおよびＧ−ソプラノの中実後部アタッチメント１４が、注意深くデザインされた穴または開口を有すると、音響インピーダンスローディングを最小限に抑える働きをし一方、選択された方向への音の発射を強める。
【０１５６】
本発明のＧ−パンデザインは、楽器の音響発射を強める後部アタッチメント１４の他のデザインを容易にする。調査の結果、伝統的なスリープパン楽器の放射パターンが視聴者の位置への最大音発射に有利でないことが判った。特に、ミドルレンジとアッパーレンジをカバーする楽器では、放射パターンがドラムの長軸に沿って、すなわち円筒面の上部と後部の方へ集中する傾向がある。これは、最大音エネルギーが発射して演奏家に戻るかあるいは一般的な演奏時の楽器の姿勢によって床の方に発射されることを意味する。後者の場合、床を形成する材料に依存して音が反射するかまたは吸収される。
【０１５７】
後部アタッチメント１４の注意深い音響デザインは、楽器の音響指向性を大幅に改善する。主たるデザイン上の制約は、演奏面１での音響インピーダンスローディングが、ローディングされていない演奏面１で得られるものと大きく異ならないようにすることである。更に、後部アタッチメント１４は、楽器の再チューニングを容易にするために、演奏面１に容易にアクセスできるようにすべきである。実際に、音響インピーダンスローディングの変化が、後部アタッチメントの定位置で楽器を最終チューニングすることによって或る程度保証可能である。
【０１５８】
従って、Ｇ−パンデザイン原理は実際に、後部アタッチメント１４の３つのカテゴリを考慮している。
【０１５９】
タイプ１のアタッチメントはもっぱら、後部アタッチメント１４の剛性デザインを使用する演奏面１の後部を保護するように設計されている。この後部アタッチメントの剛性デザインは、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの可聴レンジ全体にわたって物理構造を最大限減衰するという特徴がある。
【０１６０】
元のドラムの本体が切断された後に残る伝統的な円筒管デザインは、もし後部アタッチメント１４構造体の共振振動を最小限に抑えるかまたは除去するように適切に補強されている場合には、タイプ１の後部アタッチメント１４の一例である。
【０１６１】
前記の円筒管デザインの場合、望ましくない振動を抑制するための要求される剛性は、いろいろな物理的手段によって得ることができる。この手段は、木材、ファイバーガラス、適当な厚さおよび処理の複合材料または合成物質または金属およびこのような構造体に関連する固有振動モードを低減または除去するための適切に補強された他の材料のような振動耐性材料の使用を含んでいる。特に、管の開放端部は、そこに波腹を有する固有振動モードを低減または除去するように強化しなければならない。強化は、いろいろなデザインの補強ブレースを管の端部に固定することによって達成される。すべてのケースにおいて、前記ブレースは演奏面の後部へのアクセスを制限しないようにすべきであり、かつ必要に応じてメンテナンスおよび再チューニングを容易にするようにすべきである。
【０１６２】
図３は、１．５ｍｍの軟鉄によって製作された円筒管デザインを用いたタイプ１の後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態を示している。管を構成しているスチールシートは出縁１３への取付けのために適当な直径に巻かれ、そして所望な長さに切断される。タイプ１の後部アタッチメントが音響のためよりも演奏面１を保護するためにデザインされているので、長さは演奏面１のボウルの深さに合わせて選定されるが、そうでない場合には伝統的な長さに合わせてもよい。Ｇ−ソプラノの場合、この長さは一般的に２０．３ｃｍ／８インチであるが、２５．４ｃｍ／１０インチ以下である。Ｇ−セカンドスチールパンの場合、この長さは一般的に３５．６ｃｍ／１４インチであるが、４５．８ｃｍ／１８インチ以下である。Ｇ−６バスの場合、この長さは一般的に８６．３６ｃｍ／３４インチである。
【０１６３】
出縁１３に固定される管の端部のフランジ１４ｃは、出縁１３の取付けを容易にするために使用される。管とフランジからなる管アセンブリは、巻取りプロセスで発生した内部応力セスを取り除くために熱処理される。ピアノまたはギターの弦の張力の低下によって生じる音高の低下と同様に、内部応力の低減は内部応力によって引き起こされるモード周波数を低減する傾向がある。材料は後部アタッチメント１４の振動吸収能力を更に高めるように、粗い粒子を有する。
【０１６４】
出縁１３へのフランジの取付けはナットとボルトによって行われる。接触ノイズを除去するために、ナットとボルトはフランジ外周に沿って５ｃｍ／２インチ毎に取付けられ、加えて、コルク、ゴム、フェルトまたは他の振動減衰材料がフランジと出縁１３の間に使用される。
【０１６５】
更に、スチールの表面を波形成形することによって、振動に対する耐性が高められる。上記波形成形リングがシートメタルの撓みに抵抗するブレースの役割をすることが、振動分析および制御の専門家に知られている。波形成形した隆起部は高さが２．５４ｃｍ／１．００インチで、最大幅が２．５４ｃｍ／１．００インチであり、離隔距離が７．６２ｃｍ／３インチよりも小さい。タイプ１の後部アタッチメントの内面は市販の振動吸収マットまたはダイナマートイクストリーム（Ｄｙｎａｍａｔ  Ｅｘｔｒｅｍｅ）のようなコーティングで被覆されている。
【０１６６】
演奏面とは反対側の管の端部は開放したままであり、全周に装着されたリング１４ｄによって補強されている。このリング１４ｄは１．２５ｃｍ／０．５０インチの中空円形断面の軟鉄で作られている。リングのために使用される最小厚さの鋼は、アンシスケジュール（ＡＮＳＩ  Ｓｃｈｅｄｕｌｅ）４０である。
【０１６７】
タイプ２の後部アタッチメント１４は、演奏面１の後部を保護し、同時にＧ−パンの音放射特性を高めるように設計されている。この場合、後部アタッチメントを取付けた楽器の音楽レンジを超える音エネルギーの効率的な放射体として作用するために、上記後部アタッチメント１４を適切に設計することにより、Ｇ−パンの音放射特性が高められる。このカテゴリは２つのサブカテゴリに分けられる。
【０１６８】
タイプ２ａの後部アタッチメント１４は、関連する楽器に設けられたノートの幾つかまたはすべてにチューニングされたいろいろなデザインの共鳴器を使用する。従って、タイプ２ａの後部アタッチメント１４の理想的な周波数応答は、関連する楽器のいろいろなノート周波数における共鳴のピークだけからなっている。タイプ２ａの後部アタッチメント１４で使用される上記共鳴器は、楽器の音色を著しく変化させ、音の大きさのレベルを増大させることになる。
【０１６９】
タイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、可聴スペクトルを横切って後部アタッチメント１４からの均一な音レベル放射強度を保証する後部アタッチメント１４の構造を使用する。従って、タイプ２ａの後部アタッチメント１４の理想的な周波数応答は、重大な共鳴特性を回避するがしかし、事実上帯域通過であり、楽器の音楽レンジを横切ってフラットな応答を有し、下側と上側の周波数限界の下方および上方でロールオフする。上記のタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、非常手段としてタイプ２ａの後部アタッチメント１４のような減衰をしないが、設計した共振周波数で振動レベルがピークとなるタイプ２ａの後部アタッチメント１４と比較して、すべての励起周波数で比較的に低い振動レベルを示す。効果的な音放射は、後部アタッチメントの大きな表面積の結果である。
【０１７０】
タイプ２ａの後部アタッチメント１４を備えたＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態は、図４に示すような管クラスタ１７を使用する。図４ａは管クラスタ１７を見せるためにアタッチメントの外側シェル１８を切断した側面図である。外側シェル１８は既に説明した伝統的な単一管のタイプ１の後部アタッチメント１４と全く同じである。管クラスタは小径、一般的には５．０８ｃｍ／２インチから１０．１６ｃｍ／８インチまでの開放端型管１７のグループからなっている。各管１７の長さは、管共振が基本ノート周波数に一致するように設定されている。
【０１７１】
図４ｂは、管クラスタ１７を有する後部アタッチメント１４を備えたＧ−ソプラノスチール管の背面図である。図示では、管がフレーム１９にボルト止めされている。フレーム１９は半径方向ブレース１９ｂによって互いに保持された同心的な円形ブレース１９ａを備えている。両円形ブレース１９ａと、半径方向ブレース１９ｂは、断面直径が１．２５ｃｍ／０．５インチの中空正方形断面または中空円形断面を有するアルミニウムまたはスチールからなっている。フレーム自体は、外側シェル１８にボルトで固定されている。
【０１７２】
開放管の共振周波数および管ジオメトリーに関して、次式が知られている。
【数１９】
2011510330.tif 000012
ここで、ｆｎはｎ次の共振周波数、ｎは正の整数、ｄは管径、Ｌは管長そしてｖは空気中の音速である。係数０．３ｄは管の端部における音の分散を補正するために使用される最終補正係数である。従って、係数Ｌ＋０．３ｄはノート周波数の１／２波長に相当する。  
【０１７３】
式は加えられる周波数の１／４波長よりも小さな管径に適用される。Ｇ−ソプラノパンの場合、この管径は３３．０２ｃｍ／１３インチから４．０６ｃｍ／１．６インチまで変化する。Ｇ−ソプラノスチールパンに適用されるようなタイプ２ａの後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態は、リング０  １ｉのために管径５．０８ｃｍ／２．００インチ、リング１  １ｊのために管２．５４ｃｍ／１．００インチそしてリング２  １ｋのために管１．２７ｃｍ／０．５インチを使用する。この選択は、Ｇ−ソプラノパンについて７１．４８ｃｍ／２８．１４インチから８．９３ｃｍ／３．５２インチまで変化する管長を生じる。
【０１７４】
クラスタの各管は単一ノートの下方に配置されている。管の直径は対応するノートの表面積の１／４を覆うように選定され、振動の節の線を回避して、ノートの四分の円の上方に配置される。これは第２と第３部分の解消の可能性を最小限に抑えるためのものであり、従って管の口部での音の強さレベルを最大にする。
【０１７５】
管クラスタ設計の１つの主要な利点は、個々の各ノートが固有の共鳴器と関連づけられることである。これに対して、伝統的なスチールパンのスカート、すなわちタイプ１の後部アタッチメント１４とタイプ３の後部アタッチメント１４は、すべてのノートのために共鳴器を１個だけしか備えていない。
【０１７６】
更に、管が両側で開放しているので、その共振モードは基本共振周波数のすべての倍数で生じ、伝統的なスチールパンのような共鳴ゼロは生じない。この利点は最適な音響放射体設計を一層容易にする。
【０１７７】
しかしながら、最大音響効果のために、必要な管長は非常に長い、実際、Ｇ−６バスの場合、最長管は長さが３４９ｃｍ／１３５インチである。この問題は例えばチューバのように管を折り畳むことによって容易に対処可能である。
【０１７８】
図５はタイプ２ｂの後部アタッチメント１４を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態を示している。このＧ−パンはそのリムに最も近いノートの基本周波数で共鳴する後部アタッチメント１４の構造体のチューニングされた共振区間２０を使用する。タイプ２ｂの後部アタッチメント１４の共振区間２０の好ましい実施の形態では、実際にチューニングされたノートが演奏面１に形成されたノートに類似している。代替的な実施は例えばリードの使用を含んでいる。このリードは後部アタッチメント１４の本体に切断され、リード長の調節によって要求周波数に調律されている。
【０１７９】
タイプ２ｂの後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態は、タイプ１とタイプ３の後部アタッチメント１４に対して、楽器の個々のノートのためにチューニングされる音波投射を非常に容易するという利点を有する。実際、チューニングされる区間２０は、音場の調節を可能にする音場へのその個々の寄与を減らすために減衰させるかまたは弱めることが可能である。この音場の調節はすべてのノートの音レベルを幾分不均一にする。減衰は例えば質量の負荷によって達成される。更に、タイプ２ｂの後部アタッチメント１４はタイプ２ａの後部アタッチメント１４に対して、製作が容易で低コストであるということと、持ち運び特性が一層良好であるという利点がある。
【０１８０】
タイプ３の後部アタッチメント１４は、演奏面１の後部を保護すると同時に、後部アタッチメント１４と演奏面１によって取り囲まれた空気の音響共鳴によって、Ｇ−パンの音響放射特性を高めるように設計されている。純然たるタイプ３の後部アタッチメント１４はタイプ１の場合のように非常に剛性のある後部アタッチメント構造体を使用するが、タイプ２の後部アタッチメント１４の場合のように中実の共振体の使用を含んでいない。このタイプ２の後部アタッチメントはその代わりに、要求される放射特性を達成するために、後部アタッチメント１４と演奏面１によって形成された囲壁内の空気の運動力学を利用する。
【０１８１】
タイプ２とタイプ３の構造体の特性を組み合わせて、１つの後部アタッチメント１４に組み込むことができる。この後部アタッチメント１４はその本体上に、音響を考慮するように設計された音響共鳴体を有する。
【０１８２】
図６はタイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−ソプラノの好ましい実施の形態を示している。この後部アタッチメント２１はボウルの非常に低い部分にポート穴２２を有する逆さドームまたはボウル構造体からなっている。このポート穴２２は、パンの最も高い音楽レンジに相当する、Ｇ−ソプラノの最も内側のリング、すなわちリング２  １ｋからの直接的な放射を可能にするのに十分な大きさに形成されている。図６ａは演奏者から見たような平面図である。図６ｂは部分的に切断した側面図である。図６ｃは底面図である。ポート穴２２は中央に明瞭に示してある。ポート穴は演奏面１上のリング２  １ｋの１２個のノート１ａとかろうじて重なっている。
【０１８３】
タイプ３の後部アタッチメント２１と演奏面１によって形成される空所の容積と、ポートの大きさは、楽器の最も低いノート周波数を高めるように設計されている。この設計はＧ−ミッドとＧ−６バスに最も適している。これは可搬性をわずかに改良するが同時に、Ｇ−３ミッドとＧ−ソプラノ楽器に容易に適用可能である。演奏面上のノートの負荷が最小になるように設計すべきである。
【０１８４】
タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンは、ヘルムホルツ共鳴器として設計可能である。このヘルムホルツ共鳴器は次の共鳴周波数を有することが知られている。
【数２０】
2011510330.tif 000013
ここで、ｃは音速、公称は３４０ｍ／ｓ、ｒｐ＝ｄ／２はポート半径、ｄはポート直径、っしてＶはＧ−パンと穴あき後部アタッチメントによって取り囲まれた容積である。係数１．７ｒｐは容積Ｖを有する伝統的な共鳴器の相当長さＬである。この容積は長さＬと半径ｒｐの管を通る空気のために開口を除いて閉鎖されている。
【０１８５】
相当する周波数応答は、次式
【数２１】
2011510330.tif 000014
によって与えられるＱ係数を有する帯域通過である。
ここで、
【数２２】
2011510330.tif 000015
ここで、Ｂは共鳴器の３ｄＢ帯域幅である。
【０１８６】
これらの式を適用するために、容積Ｖを計算しなければならない。演奏面１が底部半径ｒと高さｈｐｓを有する球形キャップであると仮定することにより、この容積の推定値が得られる。更に、タイプ３の後部アタッチメント２１が高さｈｒａの球形キャップの一部であると仮定される。この一部は、高さｈｐと底部の半径ｒｐを有する小さな球形キャップを取り除いた後に残る演奏面である球形キャップと同じ底部を共有する。上記球形キャップの取り除きは半径ｒｐの開口部２２を生じる。決めた変数を一層良好に図示するために、図７を参照する。図７には、図６に示したタイプ３のアタッチメント２１を備えたＧ−パンの側面図にこれらの変数が記入してあり、そしてＶに関する式を立てるために使用される記号が示してある。
【０１８７】
容積Ｖは、タイプ３の後部アタッチメント２１を形成する球形キャップの全体容積から、演奏面によって取り囲まれた容積と、ポートを形成するためにタイプ３の後部アタッチメント２１から取り外した球形キャップの容積とを合わせた容積を差し引くことによって得られる。これは次式によって与えられる。
【数２３】
2011510330.tif 000016
上記の式はポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１に関連する等式である。ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１を設計するための好ましいアプローチは、先ず最初にＱ係数
【数２４】
2011510330.tif 000017
と共鳴周波数ｆｒの適切な値を選定することである。要求されるポート半径と楽器容積は次式
【数２５】
2011510330.tif 000018
および
【数２６】
2011510330.tif 000019
から計算することができる。
【数２７】
2011510330.tif 000020
は次式
【数２８】
2011510330.tif 000021
のように選定すべきである。ここで、ｒｐｍａｘはポートの許容最大半径である。これは一般的に、演奏面１を形成する球形キャップの底部半径の２５％であるかまたはヘルムホルツのような作用と現実的な解決策を保証するためにそれ以下である。
【０１８８】
この不等式は、
【数２９】
2011510330.tif 000022
とｆｒの選択において考慮しなければならないトレードオフを示している。ヘルムホルツ共鳴器が実質的に単一周波数共鳴器であるので、或る戦略では、パンの最も低いノート周波数の直ぐ上にｆｒが設定され、かつ低い周波数で音の大きさを大幅に低下させずに、帯域幅ができるだけ広くなるように、Ｑが設定される。８．６５のＱ係数は１半音帯域幅となり一方、２．８７のＱ係数は±３半音の帯域幅となるので、共鳴周波数での音の大きさを低下させる。
【０１８９】
これまで説明した開示内容は、ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１に関連する等式を示している。ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１を設計するための好ましいアプローチは先ず最初に、Ｑ係数、
【数３０】
2011510330.tif 000023
および共鳴周波数ｆｒの適切な値を選定することである。要求されるポート半径と楽器容積は次式
【数３１】
2011510330.tif 000024
および
【数３２】
2011510330.tif 000025
から計算することができる。
【数３３】
2011510330.tif 000026
は次式
【数３４】
2011510330.tif 000027
のように選定すべきである。ここで、ｒｐｍａｘはポートの許容最大半径である。これは一般的に、ヘルムホルツのような作用と現実的な解決策を保証するために、演奏面１を形成する球形キャップの底部半径の３０％またはそれ以下である。
【０１９０】
この不等式は、
【数３５】
2011510330.tif 000028
とｆｒの選択において考慮しなければならないトレードオフを示している。ヘルムホルツ共鳴器が実質的に単一周波数共鳴器であるので、或る戦略では、パンの最も低いノート周波数の直ぐ上にｆｒが設定され、かつ低い周波数で音の大きさを大幅に低下させずに、帯域幅ができるだけ広くなるように、Ｑが設定される。８．６５のＱ係数が１半音帯域幅となり一方、２．８７のＱ係数は±３半音の帯域幅となるので、共鳴周波数での音の大きさを低下させることに留意すべきである。
【０１９１】
タイプ３の後部アタッチメント２１は、伝統的なスチールパンおよびタイプ１とタイプ２ａのアタッチメントにおいて使用されるスカートを、その可搬性を高めることにより、容易に改良を加えることが可能である。例えば、後部アタッチメントがＧ−３ミッドスチールパンの最も低いノートの周波数で共鳴するように設計されると仮定する。直径が６７．３ｃｍ／２６．５インチのスチールパンにとって、これは１１０Ｈｚの基本周波数を有するＡ２に相当し、１３８．９ｃｍ／５４．７インチの管長を必要とする。
【０１９２】
しかしながら、球形キャップの高さｈｒａがたったの３４．３ｃｍ／１３．５インチである、上記種類のポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１が必要である。このデザインのために、演奏面の深さはｈｐｓ＝２０．３ｃｍ／８．１５インチであり、ポート半径はｒｐ＝９．３ｃｍ／３．７インチであり、そしてポートの高さはｈｐ＝１．３ｃｍ／０．５インチであり、１８．２のＱ係数を生じる。ポート半径を１８．９ｃｍ／７．４インチに増大させ、Ｑ係数を８．５に減らすことができ一方、演奏面と上記の後部アタッチメントの間に、長さが１０．６ｃｍ／４．２インチで直径が６７．３ｃｍ／２６．５インチの円筒管を配置することによって、同じ共鳴周波数を維持することができる。変更した後部アタッチメントは囲まれる容積を２倍にし、４４．９ｃｍ／１７．７インチの全長となる。
【０１９３】
他方では、タイプ２ａの管クラスターデザインとタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、各ノートがその固有の共鳴器を有するので、楽器の各ノートからの放射のチューニングが一層多様性に富むことになる。更に、伝統的なスチールパンで使用されるスカートとは異なり、タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態は単一共鳴だけを示し、その周波数応答で共鳴ゼロを示さないので、音響共鳴器として一層適している。
【０１９４】
タイプ３の後部アタッチメント２１は、伝統的なスチールパンおよびタイプ１とタイプ２ａのアタッチメントにおいて使用されるスカートを、その可搬性を高めることにより、容易に改良を加えることが可能である。例えば、１１０Ｈｚの基本周波数に一致するＡ２の最も低いノートを備えたＧ−３ミッドは、１５１ｃｍ／６０インチの管長を必要とする。しかしながら、球形キャップの高さがたったの３８．１ｃｍ／１５インチである、上記種類のポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１が必要である。他方では、タイプ２ａの管クラスターデザインとタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、各ノートがその固有の共鳴器を有するので、楽器の各ノートからの放射のチューニングが一層多様性に富むことになる。更に、伝統的なスチールパンで使用されるスカートとは異なり、タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態は単一共鳴だけを示し、その周波数応答で共鳴ゼロを示さないので、音響共鳴器として一層適している。
【０１９５】
次に、Ｇ−パン楽器のオーケストラを形成するために使用可能な楽器のレンジの好ましい組み合わせを説明する。このようなオーケストラはもっぱら、前述した４個の楽器、すなわちＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンド、Ｇ−３ミッドおよびＧ−６バスからなっている。これらの楽器は一緒に、音楽レンジＧ１〜Ｂ６をカバーしている。伝統的な音響スチールパンが音楽レンジＡ１〜Ｆ６をカバーしているので、これは８つの半音だけ従来技術を改良する。更に、Ｇ−パンはこのレンジをカバーするために、明確に異なる楽器を４個だけ使用する。これに対して、伝統的なスチールパンは、明確に異なる楽器を１１個以上使用する。
【０１９６】
表１はＧ−パン合奏レンジと伝統的なスチールパンの代表的な音楽レンジとの比較を示している。新しいＧ−パンデザインが楽器の数を４個に減らすことによってクラッターを取り除くことが明らかである。このクラッターは小さな音楽レンジをカバーするために多数の楽器を有することによって生じる。従って、Ｇ−パン合奏は、例えば表１に弦楽器の場合について示すように、より多くの伝統的な楽器と調和することができる。弦楽合奏団は４個の楽器で広い音楽レンジを効果的にカバーすることができる。
【０１９７】
本発明のＧ−６バスは６個のドラムで、音楽レンジＧ１〜Ｃ４、すなわち３０ノートまたは２．５オクターブのすべてをカバーする。従って、Ｇ−６バスは伝統的な９バススチールパンと６バススチールパンの組み合わせレンジを凌駕している。
【０１９８】
【表１】
2011510330.tif 000029
【０１９９】
Ｇ−３ミッドは３個のドラムでＡ２〜Ａｂ５、すなわち３６ノートまたは３オクターブのすべてをカバーする。従って、Ｇ−３ミッドはバリトンからアルトまでのレンジをカバーし、３−チェロ、４チェロおよびダブルギタースチールドラムの組み合わせレンジと、４チャンネルスチールドラムとテノールバススチールパンの大きなレンジを凌駕する。
【０２００】
本発明のＧ−３ミッド楽器の好ましい実施の形態は、ノートの適切な相互離隔によって最大明確度および音楽的活動を保証するために、３オクターブのノートを含んでいるが、Ｇ−３ミッド楽器はその演奏面に４５個のノートを収容することができるので、従来技術の４チャンネルスチールドラムの代表的な音楽レンジを凌駕している。
【０２０１】
Ｇ−セカンドは２個のドラムで、Ｄ３〜Ｃ＃６の音楽レンジ、すなわち３６個のノート全部をカバーする。アルトとテノールレンジを対象とし、伝統的なダブルセカンドおよびダブルテノールスチールパンの組み合わせレンジを凌駕している。本発明のＧ−セカンドの役目は、ほとんどの演奏で前列の楽器となるＧ−ソプラノを補助することである。
【０２０２】
Ｇ−ソプラノは１個のドラムで、Ｃ４〜Ｂ６、すなわち３６個のノートまたは３オクターブ全部をカバーする。ソプラノレンジを対象とし、ローテノールスチールパンとハイテノールスチールパンの組み合わせ音楽レンジを凌駕する。
【０２０３】
設計がプラスまたはマイナスの２半音によって最も低いノートを変更できるので、表１のＧ−パン合奏のために示したノートレンジは公称値である。
【０２０４】
従来技術と比べて、本発明のＧ−パンセットの好ましい実施の形態は、所定のノートレイアウトデザインを２つだけ使用する。この両レイアウトデザインは、できるだけ、隣接ノートが同じ子音間隔だけ異なり一方、ノートの論理的および無矛盾の分配によって、より一般的なスケールのすべてを演奏するために手の動きが容易になるようにする。
【０２０５】
本発明の第１の所定の好ましいレイアウトデザインは、ノートが１個、３個または６個のドラム上に分配されるべきときに、セットの上記のすべての楽器で４度と５度の円の相対的ノート配置を保つ。４度と５度のレイアウトにおける一連のノートオクターブは、５度においてＣ，Ｃ，Ｇ，Ｄ，Ａ，Ｅ，Ｂ，Ｆ＃，Ｃ＃，Ａｂ，Ｅｂ，Ｂｂ，Ｆから増大する。
【０２０６】
第２の好ましいレイアウトデザインは、ノートが２個または４個のドラムに分配されている楽器に適用され、かつ隣接する所定のノートオクターブで互いに補完する２つの音階全体に基づいている点で、上述の第１デザインを補完する。Ｃから出発すると、第１の音階全体はＣ，Ｅ，Ｆ＃，Ａｂ，Ｂｂであり一方、第２の音階全体はＣ＃，Ｅｂ，Ｆ，Ｇ，Ａ，Ｂである。
【０２０７】
本発明のＧ−ソプラノ楽器のための好ましい所定のノートレイアウトが図８に示してあり一方、本発明のＧ−セカンド楽器のための好ましいノートレイアウトが図９に示してある。本発明のＧ−３ミッド楽器のための好ましいノートレイアウトは図１０に示してあり、本発明のＧ−６バス楽器のための好ましいノートレイアウトは図１１に示してある。
【０２０８】
本発明のＧ−ソプラノレイアウトはテノールスチールパンに適用されるような従来技術の延長であり、そして図８に示すように、１２個のノートの３つの同心的なリング内で４度と５度の完全円を繰り返すことによって得られる。この同心的なリングは外側のリングであるリング０  １ｉ、中間のリングであるリング１  １ｊおよび最も内側のリングであるリング２  １ｋからなっている。伝統的なテノールパンの場合のごとく、Ｃノートは、レイアウトの方向を合わせるように、演奏者に近いドラム部分に相当する円の底に配置されている。この方向づけはＧ−ソプラノレンジが低いピッチで始まるときでも維持される。試験の結果、６７．３１ｃｍ／２６．５０インチのドラムで実施されるようなＧ−ソプラノがＡ３から始まる３オクターブレンジを提供できることが判った。
【０２０９】
図８のＧ−ソプラノ楽器が反時計回りに５度に進むノートを示しているが、パンはこのレイアウトを逆にすることによって実施可能である。
【０２１０】
Ｇ−ソプラノ楽器の好ましい実施の形態は４度と５度のレイアウトを実施し、５度は反時計回りに進む。従って、Ｇ−ソプラノ各ドラム上のノートのレイアウトでは、物理的に隣接するノート対は４度または５度の音程によって分離される。従って、これらの音程が協和音として認識されるので、音楽的不協和音が減少する。
【０２１１】
図９を参照する。Ｇ−セカンド楽器の使用されるノートレイアウトは従来技術において知られており、全音、すなわち２つの半音の音程へのＣ−長音階の分割に基づいている。ノートは最初に４度と５度の円上で基音ノートを選択し、そして５度の方向に円を取り囲みながら円上の他のすべてのノートを選択することによって選ばれる。これはＧ−セカンド楽器の右側ドラム２に６個の最も低いノートを与える。そして、音階の残りの６個のノートは残りのドラム３に割り当てられる。各ドラムにおいて、最も低いノートのオクターブが形成され、ダブルオクターブが得られるまでプロセスが繰り返される。スペースが制限されているので、２つの最も低いノートのそれぞれの第１オクターブは上記ノートと並んでノートの外側円上に配置されている。これらは図９の好ましい実施の形態のＤ，Ｅｂ，ＥおよびＦのノートについて示してある。他のすべてのノートについては、オクターブまたはダブルオクターブが好ましい態様で、すなわちドラムの内側部分のノートの分離された２つの同心円上に置かれている。
【０２１２】
本発明のセトのＧ−セカンド楽器を除くすべてについて、４度と５度の円を連続したノートのグループに均一に分割することにより、好ましいＧ−パンノートレイアウトが得られる。Ｇ−セカンドの場合、このような分割の試みはすべて、Ｇ−セカンドの各ドラムで２つのノートを生じ、このノートは半音または短セカンドだけ離れていて、最も悪い不協和音を生じやすい。
全音に基づくノートの割り当てはこの問題を克服するよう補助する。ノート割り当ては更に、増加した４度離れた各ドラムの１対のノートを除いて、不協和音であると考えられる最も好まれる音程であると考えられるものに相応して、隣接するノートが長または短３度離れるように行われる。左側ドラムのこれら２つのノートＢ３，Ｅｂ４と右側ドラムのＢｂ３，Ｅ３との間の結合作用は、上述の方法の適用によって低減することができる。
【０２１３】
Ｇ−セカンドを形成する本発明のセットの２ドラム補足音程は、ほとんどの演奏において最前列楽器になるＧ−ソプラノを支援するように設計されている。この観点から、少ない数の複合ドラムが速い楽節の演奏を容易にするので、３ドラムＧ−３ミッドよりも有利である。
【０２１４】
本発明のＧ−３ミッド楽器のための好ましいレイアウト構造を示す図１０を参照する。Ｇ−３ミッドは、３個のドラムにわたって４度と５度の円を分配しているので、従来技術からの重要な新発展を示す。このアプローチはこれまで決してなされなかった。
【０２１５】
Ｇ−３ミッドレイアウトは、Ｇ−ミッドセットの３個のドラムの各々に、４度と５度の円内の連続するノートの３オクターブを割り当てることによって形成されている。これは１２個のノートをＧ−３ミッドの各ドラム上に配置する。第１ドラム４に割り当てられた４つのノートは、基本ノートと、５度に進む次の３個のノートを選択することによって得られる。そして、５度に進む４度と５度の円内の次の４個のノートが第２ドラム５に割り当てられる。そして、５度に進む４度と５度の円内の最後の４個のノートが、第３のドラム６に割り当てられる。１つのオクターブに１２個のノートがあるので、このやり方を用いて３個のドラムにノートを割り当てる独特の方法が１２個ある。基本ノートの選択は種々の要因に依存する。この要因の最も大きなものは音楽レンジ、ドラムの大きさ、チューナーによって使用されるノートテンプレートの大きさおよびＧ−ソプラノノートレイアウト位置合わせの維持である。
【０２１６】
図１０に示すようなノートレイアウトを有するＧ−３ミッドの場合には、例えば基本ノートがＣであれば、Ｃ，Ｇ，ＤおよびＡのそれぞれ３つのオクターブが第１ドラム４に割り当てられる。５度に進む円上の次の４個のノート、すなわちＥ，Ｂ，Ｆ＃およびＣ＃の３つのオクターブが、第２ドラム５上に配置される。最後に、５度に進む円上の最後の４個のノート、すなわちＡｂ，Ｅｂ．ＢｂおよびＦの３つのオクターブが、第３ドラム６上に配置される。
【０２１７】
Ｇ−３ミッドの各ドラム上のノートレイアウトは、物理的に隣接するノート対が４度、５度または６度の音程によって分離されるように行われる。従って、これらの音程が協和音として認識されるので、音楽的な不協和音が減少する。
【０２１８】
Ｇ−６バス楽器の好ましいレイアウト構造を示す図１１を参照する。Ｇ−６バスレイアウトは従来技術のレイアウトの延長であり、ノートの３つのオクターブ全部と５度の２つのオクターブを、Ｇ−６バスからなる６個のドラム７，８，９，１０，１１，１２に割り当てることによって得られる。これは５つのノートをＧ−６バスの各々のドラムに配置する。第１ドラム７に割り当てられる２つのノートは、基本ノートとその５度を選択することによって得られる。
【０２１９】
５度に進む４度と５度の円内の次の２つのノートが、第２ドラム８に割り当てられる。このプロセスは、４度と５度の円上の最後の２個のノートが第６ドラム１２に割り当てられるまで続けられる。１つのオクターブに１２個のノートがあるので、このやり方を用いて３個のドラムにノートを割り当てる独特の方法が１２個ある。基本ノートの選択は種々の要因に依存する。この要因の最も大きなものは音楽レンジ、ドラムの大きさ、チューナーによって使用されるノートテンプレートの大きさおよびＧ−ソプラノノートレイアウト位置合わせの維持である。
【０２２０】
好ましい実施の形態では、Ｇ−６バスは伝統的な６バスで得ているものよりも１オクターブ全体だけ多い２．５オクターブをカバーする。Ｇ−６バスは更に、９バスと６バススチールパンの複合レンジを越え、実質的にテノールバススチールパンのレンジをカバーする。上記の方法によって、Ｇ−６バスレンジ内の最も低い６個のノートは、３つの全オクターブで実施される。従って、これらのノートは楽器のレンジの最も高い６個のノートを規定する。Ｇ−６バスの残りのノートは最初の６つのオクターブレンジを補足し、２オクターブで実施される。
【０２２１】
Ｇ−６バスの各ドラムのノートのレイアウトは、物理的に隣接するノート対が４度、５度の音程によって分離されるように行われる。従って、音楽的な不協和音が最少協和音音程まで減少する。これはバスレンジにとって重要である。バスレンジでは、不協和音の認識と関連する周波数の重要な帯域が、他の音楽レンジのものよりも小さい。
【０２２２】
Ｇ−パンセットの楽器の好ましい実施の形態が、従来技術で得ているものよりも１１．４３ｃｍ／４．５インチだけ大きい６７．３１ｃｍ／２６．５０インチの直径の演奏面を有し、その結果音の強さの高いレベルでの音楽の音の発生を容易にすることが本発明の１つの目的である。
【０２２３】
本発明の他の目的は、大きなドラムの使用の直接的な結果として、楽器のＧ−パンセットが音楽的レンジＧ１〜Ｂ６に及ぶ音楽的レンジを提供し、それによって伝統的なアコースティックスチールパンが音楽的レンジＡ１〜Ｆ６に及ぶように、８半音だけ従来技術を改良することである。
【０２２４】
本発明の他の目的は、２つだけのノートレイアウトテンプレートを使用することにより、楽器のＧ−パンセットが従来技術よりも大幅に高められた能力を提供するようにすることである。このノートレイアウトテンプレートは従来技術を改良したものであり、その場合ノートレイアウト原理が大きく変化し、演奏者がＧ−パンオーケストラのすべての楽器に一層容易に順応することができるので、演奏の柔軟性が増すことになる。
【０２２５】
本発明の他の重要な目的は、１個、３個または６個のドラム上に分配されたノートを有するすべての楽器のために、Ｇ−パンセットが４度と５度の円のノート相対配置またはその逆を任意に使用するノートレイアウトテンプレートを利用するようにすることである。
【０２２６】
更に、本発明の他の目的は、２個または４個のドラム上にノートを分配しなければならないすべての楽器のために、Ｇ−パンセットが所定のすべての連続するノートオクターブにおいて互いに補完する２つの全音階に基づくノートレイアウトテンプレートを利用するようにすることである。
【０２２７】
本発明の他の目的は、上述の音楽レンジＧ１〜Ｂ６をカバーするために、４個だけの好ましい別個の楽器、すなわちＧ−６バス、Ｇ−３ミッド、Ｇ−セカンドおよびＧ−ソプラノを楽器のＧ−パンセットのために使用することである。これに対して、従来技術の伝統的なスチールパンは、制限された音楽レンジＡ１〜Ｆ６をカバーするために１１個以上の別個の楽器を使用する。従って、本発明は、小さな音楽レンジをカバーするために１１個のスチールパン楽器を有することによって生じる散乱状態と、多大な運搬コストおよびそれに付随する、社会的契約および演奏を請け負うスチールパン奏者の収益の流動性の制限を取り除くことにより、従来技術を改良する。
【０２２８】
本発明の他の目的は、Ｇ−６バス楽器の好ましい実施の形態によって、６個のドラムで音楽レンジＧ１〜Ｃ４、すなわち全部で３０個のノートまたは２．５オクターブをカバーすることである。従って、伝統的な９バスと６バスのスチールパンの複合レンジを越え、よって従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなバスレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２２９】
本発明の他の目的は、Ｇ−３ミッド楽器が３個のドラムで音楽レンジＡ２〜Ａｂ５、すなわち全部で３６個のノートまたは３オクターブをカバーするようにすることである。従って、Ｇ−３ミッドはバリトンからアルトレンジをカバーし、３−チェロ、４チェロおよびダブルギタースチールパンの複合レンジと、４チャンネルのスチールパンとテノールバススチールパンのかなり広い音楽レンジを越え、従って従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなバリトンレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくことによって演奏融通性を改善する。
【０２３０】
他の目的は更に、Ｇ−３ミッド楽器の好ましい実施の形態がノートの間隔を思慮深く決定することによって最大の明瞭度と音楽的活動を保証するために、ノートの３オクターブを有し、Ｇ−３ミッドがその演奏面に４５個のノートを提供できるようにすることである。従って、４チャンネルのスチールパンの代表的な音楽レンジを越える。
本発明の他の目的は、Ｇ−３ミッド楽器のノートレイアウトが３個のドラムにわたって音楽的な４度と５度の円の分配であるので、Ｇ−３ミッド楽器が従来技術から大きく逸脱していることである。
【０２３１】
本発明の他の目的は、Ｇ−セカンド楽器の好ましい実施の形態が２個のドラムで音楽レンジＤ３〜Ｃ＃６、すなわち全部で３６個のノートをカバーするようにすることである。というのは、この実施の形態がアルトとテノールレンジを対象とし、伝統的なダブルセカンドおよびダブルテノールスチールパンの複合レンジを越えているからである。従って、従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなアルトとテノールレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２３２】
本発明の他の目的は、Ｇ−ソプラノ楽器の好ましい実施の形態が１個のドラムで音楽レンジＣ４〜Ｂ６、すなわち全部で３６個のノートまたは３オクターブをカバーするようにすることである。この実施の形態はソプラノレンジを対象とし、ローテノールスチールパンとハイテノールスチールパンの複合音楽レンジを越えている。従って、従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなソプラノレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２３３】
本発明の最後の目的は、従来技術において単一樽または管である後部アタッチメントが所定のドラム上のすべてのノートの基本周波数に一致しない共振を示すが、タイプ２ａの後部アタッチメントが管クラスタ機構を適用して音波投射を高めることによって従来技術を改良することである。ここの管クラスタ機構は演奏面上の各ノートのための管共振器を提供する。これは、楽器の音の大きさと音楽的正確さを高める新しいアプローチであり、これまで従来技術いおいて知られていない。
【０２３４】
添付の図面に関連する上記の詳細な説明から、特別な操作要求や状態に適合させるために変えることができる他の所定の変更および特徴が、当業者にとって明らかであるので、本発明は、記述の開示の目的のために選定された例に限定されるものではない。従って、本発明はその真の精神および範囲から逸脱しないすべての変化および変更をカバーする。この真の精神および範囲については、添付した特許請求の範囲を参照すべきである。
【０２３５】
用語解説
パーカッション：楽器を叩くことによって音楽を演奏すること。
演奏者：楽器を演奏する人。
スチールパン：伝統的に円筒形のスチールドラムまたはスチール容器から作られた、イディオフォンクラスの所定のピッチの打楽器。ドラムまたは容器の最上部は演奏面を作るために使用され、この演奏面は通常はチャンネル、溝または穴によって区間に分けられる。各区間は所定のピッチにチューニングされるノートである。スチールパンを作るドラムの円筒側部は、共鳴器とし作用させるためおよび演奏面のための物理的支持部を提供するたに通常はそのままである。
パン奏者：スチールパンを演奏する当業者。
第４音程（４度）：ピッチ周波数の比が同じ音律の音階で名目上２５／１２である場合、２個のノートは４度によって変化するかまたは第４音程によって分離される。
第５音程（５度）：ピッチ周波数の比が同じ音律の音階で名目上２７／１２である場合、２個のノートは５度によって変化するかまたは第５音程によって分離される。
４度および５度配置：隣接するノートのシーケンスが一方向で第４音程だけ異なり、従って反対方向で第５音程だけ異なっている、音楽ノートの配置。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明のセットの単一アコースティックスチールパンドラムの好ましい実施の形態分解図であり、ホイールと受け具のアタッチメント用いて上記ドラムを吊り下げる方法の図示を含んでいる。  図１ａは構成部品を示すＧ−パンファミリの典型的なドラムの分解図である。  図１ｂはＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合のＧ−パンファミリの典型的なドラムの吊り下げ方法を示している。  図１ｃはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解正面図である。  図１ｄはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解側面図である。  図１ｅはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの平面図である。
【図２】本発明のセットの単一ドラムの演奏面の好ましい実施の形態の詳細な構造を示す分解図である。
【図３】タイプ１の後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
【図４】管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。  図４ａは管クラスタを見せるために後部アタッチメントの外側シェルを切断した、管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す側面図である。  図４ｂは管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する本発明の好ましい実施の形態を示す背面図である。  図４ｃはタイプ２ａの後部アタッチメントを形成するフレームと管クラスタを示す図である。
【図５】チューニングされた後部アタッチメント構成要素または区間を使用する本発明の好ましい実施の形態を示す図である。
【図６】穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態を示す図である。  図６ａは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の、切断線Ｉ−Ｉを示す平面図である。  図６ｂは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の破断側面図である。  図６ｃは穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の底面図である。
【図７】穴をあけた後部アタッチメントデザインの本発明の好ましい実施の形態の側面図であり、必要な計算で使用される変数を示す。
【図８】本発明のセットのＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
【図９】本発明のセットのＧ−セカンドスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
【図１０】本発明のセットのＧ−３ミッドスチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
【図１１】本発明のＧ−６バススチールパンの好ましい実施の形態のノートレイアウトを示す。
【符号の説明】
【０２３７】
１        演奏面
１ａ      ノート
１ｂ      支持ウェブ
１ｃ      ノートカバー
１ｄ      一次ボウル
１ｅ      一次ボウルフランジ
１ｆ      振動吸収ガスケット
１ｇ      二次ボウル
１ｈ      二次ボウルガスケット
１ｉ      リング０
１ｊ      リング１
１ｋ      リング２
２        Ｇ−セカンドスチールパンの第１ドラム
３        Ｇ−セカンドスチールパンの第２ドラム
４        Ｇ−３ミッドスチールパンの第１ドラム
５        Ｇ−３ミッドスチールパンの第２ドラム
６        Ｇ−３ミッドスチールパンの第３ドラム
７        Ｇ−６バスの第１ドラム
８        Ｇ−６バスの第２ドラム
９        Ｇ−６バスの第３ドラム
１０      Ｇ−６バスの第４ドラム
１１      Ｇ−６バスの第５ドラム
１２      Ｇ−６バスの第６ドラム
１３      出縁
１３ａ    支持リング
１３ｂ    支持部
１３ｃ    吊り下げホイール
１３ｄ    吊り下げホイール軸
１４      後部アタッチメント
１４ａ    姿勢オフセット錘
１５      支持スタンド
１５ａ    支持スタンド垂直材
１６      支持カップ
１７      管
１８      外側シェル
１９      フレーム
１９ａ    同心ブレース
１９ｂ    半径方向ブレース
２０      共振区間
２１      タイプ３の後部アタッチメント
２２      ポート穴
【図１】
2011510330.tif 000039
【図２】
2011510330.tif 000040
【図３】
2011510330.tif 000041
【図４】
2011510330.tif 000042
【図５】
2011510330.tif 000043
【図６】
2011510330.tif 000044
【図７】
2011510330.tif 000045
【図８】
2011510330.tif 000046
【図９】
2011510330.tif 000047
【図１０】
2011510330.tif 000048
【図１１】
2011510330.tif 000049
2011510330.tif 000050
2011510330.tif 000051
2011510330.tif 000052
2011510330.tif 000053
2011510330.tif 000054
2011510330.tif 000055
2011510330.tif 000056
2011510330.tif 000057
2011510330.tif 000058
2011510330.tif 000059
2011510330.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の複合設計のアコースティックスチールパン楽器からなるオーケストラの構成方法であって、
ここにおいて前記オーケストラは、少なくとも４個の楽器を有し、
Ｇ１〜Ｂ６の音楽スペクトル全体と、Ａ１〜Ｆ６の必須の音楽レンジに対して余分な少なくとも８つの付加的な半音とをカバーすることができ、
ここにおいて前記スチールパン楽器の演奏面の面積が
【数１】
2011510330.tif 000061
であり、ここで、ＳＢ１はＢ１キーの面積、αは連続したキー間の面積の比、一般的に０．９３、ｎは演奏面上のキーの数であり、
そして必要に応じて球形ボウル形状の演奏面について、前記演奏面の半径が
【数２】
2011510330.tif 000062
であり、ここでｄは演奏面を形成するボウルの深さであり、
楽器のドラムの数は
【数３】
2011510330.tif 000063
によって求められ、
（ａ）１つのＧ−ソプラノドラムについて、最大の快適な深さがｄ＝１０インチまたは２５．４ｃｍであり、最も低いキーＡ３、Ｊ＝２２および３オクターブを有し、
【数４】
2011510330.tif 000064
が少なくとも４６４６．４ｃｍ２であり、必要半径
【数５】
2011510330.tif 000065
が少なくとも３２．７ｃｍまたは１２．９インチであり、そしてｎｄｒｕｍｓ＝１で、従って最も低いキーがＡ３および特にＣ４〜Ｂ６のレンジよりも高いレイアウトを提供し、
（ｂ）主演奏面、第２演奏面および絶縁ガスケットを有する複合演奏面と、
ここにおいて前記主演奏面が単一演奏面によって形成され、
前記単一演奏面が円形の好適な金属板を必要な深さに窪ませることによって形成され、
前記金属板が少なくとも６６．０４ｃｍ／２６インチの直径を有し、
前記主演奏面が２０．００ｃｍ／８．００インチの直径を有する少なくとも１つの穴を作ることによって形成され、
前記穴は前記キー支持面の中央を切り込まれ、
それにより前記穴の外周部が少なくとも０．６６ｃｍ／０．２６インチの所定の幅で少なくとも０．３２ｃｍ／０．１２５インチの好ましい深さに逆方向に押し込まれ、
そして厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの少なくとも１個の円形フランジを形成し、
前記フランジが前記穴の窪んだ外周部にマイクロ精密溶接され、最適には融合され、
前記第２演奏面は、最初に、厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジを、厚さが１．００ｍｍ／０．０４インチで直径が２０．００ｃｍ／８．００インチの円形金属板ブランクに溶接することによって製作され、
次に、前記フランジが取付かない前記金属板ブランクの部分が、第２演奏面上に必要な形状を作るために窪ませられ、そして前記第２演奏面が所望な厚さ形状を得るために研磨され、
前記主演奏面と前記第２演奏面が前記フランジの間に前記絶縁ガスケットを装着することによって結合され、
（ｃ）演奏面の縁に外接する１つの出縁と、
（ｄ）複数のキーカバーと、および
（ｅ）前記出縁に取付けられた少なくとも２個のホイールと、
前記ホイールは、ドラムを揺動可能に支持するように構成されかつ技術的に配置され、
を有することを特徴とする、方法。
【請求項２】
少なくとも１個の絶縁ガスケットを前記フランジの間に並べることによって複数の半球形のキー支持面を分離し、それによって、キー支持面上で複数の独立したキー領域が励起するときに、エネルギー減衰係数
【数６】
2011510330.tif 000066
から得られる、少なくとも０．４７の係数の分だけ、キーカップリングを低下させ、
ここで、第２のボウルが質量ｍを有し、ωが正弦波振動数であり、そしてω＝ω０が減衰を必要とする正弦波振動数の最小値である、
ことを特徴とする請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項３】
最も低いキーＡ２を含むレンジＡ２〜Ａｂ５を備え、そのために、必須のドラムの数がｎｄｒｕｍｓ＝３になるように、演奏面面積が
【数７】
2011510330.tif 000067
であるかまたは１１１００ｃｍ２であり、前記複数のドラムの半径が前記Ｇ−ソプラノドラムの半径と同じであり、更にその演奏面上にキーレンジＡ２〜Ｆ６をカバーする少なくとも４５個のキーを有することを特徴とする、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項４】
最も低いキーＧ１を含むレンジＧ１〜Ｃ＃４を有し、そのために、必須のドラムの数がｎｄｒｕｍｓ＝６になるように、演奏面面積が
【数８】
2011510330.tif 000068
であるか、または２７５３５ｃｍ２であり、前記複数のドラムの半径が前記Ｇ−ソプラノドラムの半径と同じであることを特徴とする、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項５】
３６個の連続キーを有し、最も低いキーが
【数９】
2011510330.tif 000069
であるか、またはＢ１から少なくとも１２半音、すなわちＢ２である、ソプラノレンジを支持する二重のドラムを使用し、
前記二重のドラムの半径が前記Ｇ−ソプラノドラムの半径と同じであることを特徴とする、請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項６】
前記複数の半球形キー支持面が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、マンガン合金、マグネシウム、ジルコニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、炭素鋼、ニオブまたはチタンによって安定化された加工硬化されないオーステナイトステンレス鋼であるステンレス鋼、からなる金属のグループから選択される金属から作成される、ことを特徴とする請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項７】
クラスタ機構を形成する実質的に円筒形の複数のキー共鳴器を備え、
ここにおいて、このキー共鳴器の各々が、半球形キー支持面の下面上の１つの独立したキー支持領域に取付けられ、
前記共鳴器を剛性のある出縁に交換可能および取り外し可能に固定し、ねじりモードの励起に付随する静的および一時的な形のゆがみを減少するため、機械的な固定具が使用される、
ことを特徴とする請求項１記載のスチールパン楽器。
【請求項８】
半球形のキー支持面を有し、かつ複数の独立したキー領域を有する、１つの演奏面と、
ここにおいて第１の半球形キー支持面が第１の半径を有する１つの穴を画成し、
前記第１の半径よりもわずかに大きな外径を有する第２の半球形のキー支持面と、
を有し、
それによって前記第２の半球形のキー支持面が前記穴に挿入されかつその中で保持されることが可能である、
ことを特徴とする複合設計のスチールパン楽器。
【請求項９】
キー支持面を叩く際に、複合設計が、支持ウェブを介する音響エネルギーの転送により、そして荷重を加えることにより前記支持ウェブの非音楽共鳴周波数での振動による発生音を低減することにより、キー間のキーカップリングによって生じる不協和音を最小限に抑えることを特徴とする、複合設計のスチールパン楽器。
【請求項１０】
１つの吊り下げホイールの形をした吊り下げ機構が使用され、
前記吊り下げホイールが、１つの支持スタンドの複数のアーム上に取付けられた１つの支持カップ内に収容され、
前記支持カップは、前記吊り下げホイール全体がドラムの出縁の下方に位置するように位置決めされ、
前記支持カップは、スチールパン楽器と前記支持スタンド間の望ましくない音響エネルギー伝達を除去する、
ことを特徴とする複合設計のスチールパン楽器。
【請求項１１】
請求項１−１０に記載の複数の複合設計のスチールパン楽器からなるオーケストラの構成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は総合的に、伝統的なアコースティックのスチールパン音楽ドラム楽器の従来の冶金技術を大幅に革新および改良する新しいアコースティック楽器に関する。本発明は打奏モードで演奏され、この打奏モードでは、伝統的なアコースティックのスチールパンドラム楽器に似た方法で、金属のキー支持面上の所定のキー演奏領域を物理的に打撃することによって、メロディ音を生じる。
【背景技術】
【０００２】
スチールパンは、それが生まれた国、すなわちそれを国民楽器と公布したトリニダードトバゴ共和国では、伝統的な芸術形式であると考えられている。本発明の進化に関連して、従来技術は慣用の伝統的なアコースティックのスチールパン音楽ドラム楽器によって完全に定義される。アコースティックスチールパンまたは伝統的なスチールパンは、１つ以上の連続的な金属のキー支持面（以下、演奏面とも言う）上に、一定の音高の良く画定されたキー演奏領域を有する楽器である。
【０００３】
前述の楽器は打奏モードで演奏され、１９３０年代の後半の或る時期にトリニダードトバゴ共和国のトリニダード島で最初に発明された。楽器の生まれは、民間伝承に隠れ、殆どの場合労働者階級で一般的に技術的に無学である個人の中で最初に流行したので、発明の正確な年月日は知られていない。楽器の最初の公表記事は、１９４０年２月６日のドリニダードガーディアン新聞で印刷された。
【０００４】
本発明の先駆者として、最初のスチールパンが米国軍によって捨てられた空の石油ドラム缶から作られ、そしてスチール容器製作技術の当業者に密着ヘッド型円筒スチール石油缶またはドラム缶として知られているものから大々的に作られた。このドラム缶はドラム缶または石油缶の円筒状本体に上部ヘッドと底部ヘッドを冷間巻付けすることによって製造されている。このようにして形成された接合部は、スチール容器製作技術の当業者に出縁として知られている。
【０００５】
本発明に関連して、演奏面はハンマーまたは打撃工具および／またはプレス成形装置によって、先ず最初に一方のドラム缶ヘッドを手動で窪ませて成形することにより製作される。そして、音楽的キー演奏領域が溝を形成することによってキー支持面上に明確に画定される。その後、上記のキー支持面は熱処理され、そして冷却される。続いて、上記キー領域は、パンチューナーがハンマーで注意深い熟練した打撃により要求形状にされることにより調音され、一定の音高の音楽キーを支持する領域を形成する。
【０００６】
元のドラム缶の円筒状本体は、スチールパンのスカートとして知られているものを形成するために使用され、主として音響効果的な共鳴器の働きをするためにいろいろな長さに切断される。一般的に、円形の演奏面の直径は５５．８８ｃｍ／２２インチから６５．５８ｃｍ／２７インチであり、スカートの長さは約１５．２４ｃｍ／６インチから９１．４４ｃｍ／３６インチである。これより大きな又は小さなサイズも使用されたが、採用された実施例では、恐らく経済性および演奏容易性の理由から、上述のレンジが使用された。
【０００７】
本発明の開発に対して影響を及ぼした、上記のように形成されたドラムは、音楽レンジの異なる部分をカバーするために種々のスチールパン楽器を形成するようにグループ化されている。従って、スチールパン楽器は、キーが多数のドラムにわたって分配されている楽器である。スチールパン楽器中のドラムの数は、所望の音楽キー周波数で共鳴させるために必要なキー領域の大きさを画定する適用可能な科学法則の制限によって規定される。
【０００８】
伝統的なスチールパンファミリでは少なくとも１１個のスチールパン楽器が使用される。９バスのスチールパンは、一般的にＡ１からＢ３まで及ぶ全部で２７個のキーのために、それぞれ３個のキーを有する９個のドラムからなっている。より一般的な６バスのスチールパンは、一般的にＡ１からＤ３までの全部で１８個のキーのために、それぞれ３個のキーを有する６個のドラムからなっている。テノールバスのスチールパンは一般的にＧ２からＤ４までカバーする４個のドラムからなっている。チェロスチールパンはバリトンレンジをカバーし、２つの種類がある。３チェロスチールパンは一般的に、３個のドラムでＢ２からＧ４までのレンジをカバーし、４チェロスチールパンは一般的に、４個のドラムでＢ２からＤ５までのレンジをカバーする。
【０００９】
４チャンネルのスチールパンは、Ｂ２からＢｂ５までのレンジをカバーするために４個のドラムを使用する最近の斬新なスチールパンである。ダブルギタースチールパンはＣ＃３からＧ＃４までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ダブルセカンドスチールパンはＦ３からＢｂ５までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ダブルテノールスチールパンはＡ３からＣ＃６までのレンジをカバーするために２個のドラムを使用する。ローテノールはＣ４からＥｂ６までのレンジをカバーするために１個のドラムを使用する。ハイテノールはＤ４からＦ６までのレンジをカバーするために１個のドラムを使用する。歴史的な理由から、ソプラノレンジのキーを実際に有するテノールパンの名前付けには例外がある。
【００１０】
パン奏者が良好な音楽的品質を得るために、キー支持面に接触させるために使用されるスティックまたはマレットの端部は、軟らかい材料、通常はゴムの軟度の材料でカバー、被包またはコーティングされている。この材料が硬すぎる場合には、発生する音は調和せずに耳障りになる傾向がある。使用される材料が軟らかすぎると、音が出なくなる。従って、スティックの設計は打撃の時点でキー上に残るスティックの時間を決定する。この時間は接触時間と定義される。この接触時間よりも短い繰り返し周期の周波数を有するキー部分は振動を抑制され一方、接触時間よりも長い繰り返し周期の周波数を有するキー部分は抑制されない。
【００１１】
初期のスチールパンの演奏面は凸形であった。このスチールパンは演奏が困難であった。楽器が進化したときに、パン奏者とスチールパンチューナーは、現在世界的標準となっている凹形を非常に好んだ。
【００１２】
背景技術、すなわち現在のスチールパンデザインでは、演奏面はドラム缶の平らな端部をハンマーで叩いて凹形ボウルにすることによって製作される。その結果、要求される深さおよび厚さに金属が伸ばされる。このプロセスは「窪ませる」と呼ばれる。窪ませるプロセスは演奏面の厚さを薄くし、材料の弾性を、所望のキーレンジを支えるために必要なレベルに調節する。その後、窪ませられた表面は、窪ませられた端部のリムから下方へ適切な距離をおいたところでスカートを切断することによって、ドラム缶の残りの部分から分離される。ドラム缶の他の半分は廃棄されるかまたは別のスチールパンを作るために使用される。
【００１３】
キー支持領域は、パンチを用いてキー領域の間に溝またはチャンネルを形成することによって、境界を画定することが可能である。このステップは必ずしも必要ではなく、パン奏者に対しキー領域を容易に識別するための手段としてのみ役立つ。より重要なのは、キー間の分離または孤立の程度である。これはキー間の振動エネルギー伝達を低減する音響バリヤを提供し、楽器の正確さを改善するので、良い楽器にとって必須である。明確化のため、正確さとは、関係するキー支持領域が励起されるときに、意図する音楽キーを、かつ意図するキーだけの支持を促進する楽器の特性に関する。
【００１４】
フェルナンデス（Ｆｅｒｎａｎｄｚ）の１９７６年の特許文献１（期限切れ）の「マグノパン」は、特別な方法で各キーに接触させた磁石によるスチールドラムの磁石チューニングの結果生まれたものであった。キーの特別な領域のために異なる強さの磁石が設けられるとき、パンは二つの楽音だけ離して一方のキーから他方のキーへ、すなわちＣからＥへまたはＥからＣへ変化し得る。磁石を調節することにより、音の質も変化させることができる。フェルナンデスの１９８３年の特許文献２（期限切れ）の「穴あきパン」はキー領域外周に沿って穴をあけることによっておよびキーの周りの領域を熱処理することによってバリヤを強化する。
【００１５】
スチールパンのキー支持面において、キー分離とは他方のキーからの一方のキーの孤立の程度のことを言う。はっきり分離されていないキーの場合、打撃によって一方のキーに加えられるエネルギーのきわめて大きな割合が他方のキーに伝達され、この伝達は第２のキーによって発生する音が認識できるほどである。分離が不十分だと、キーのグループの望ましくない励起を生じる。
【００１６】
協和音と不協和音は、２つ以上のキーが同時に励起されるときに発生する複合音の快適さや愉快さを説明するために使用される用語である。２つ以上のキーがスチールパンの同じ表面上に分配されているので、２つ以上のキーが上述のようなエネルギーカップリングによってうっかり励起される可能性がある。協和音は心地よいが、不協和音は心地よくない。従って、協和音と不協和音の概念はある程度主観的なものである。
【００１７】
従来技術では、２つのキーからの部分音が臨界周波数帯域に含まれるときに不協和音が生じると一般的に考えられている。この帯域のレンジは音程に沿って変化するが、典型的には３０Ｈｚから４０Ｈｚまで達している。従って、協和音と不協和音は音程に直接関係するので、すべての音程に達する協和音レベルが存在する。特に西洋音楽では、音程の協和音が、減少する協和音または増大する不協和音にランク付けされている。
【００１８】
オクターブ（ほとんど協和する）、完全５度、完全４度に対応する音程は、完全協和音内にあると言われているが、長６度、長３度、短６度および短３度に対応する音程は、不完全音内にあると言われている。ほとんどの不協和音程は不協和音の減少するレベルで一般的に、短２度（ほとんど不協和）、長７度、長２度、短７度および３全音（増４度または減５度）であると考えられる。
【００１９】
叩かれるキーからのエネルギーが叩かれるキーと共鳴しない倍音を有する他のキーに伝達されるならば、不協和音が発生し得る。このため、すべてのキーが短２度離れているため、一般的に演奏面上の半音配置は回避される。
【００２０】
本発明に関連するため、各キーによって生じる倍音を変更するために、チューナーは内部キーカップリングを利用することを強調しておく。これは、キー間の領域の張力を選択的に調節することによっておよびカップリングのほとんどがキーの協和音グループの間で起こるようにするための、楽器の演奏面上におけるキーの思慮深い配置またはレイアウトによってなされる。
【００２１】
本発明にとって、キー分離問題は、スチールパンドラム上のキーの値および位置を決定するキーレイアウト構成を工夫するという挑戦の中心である。多数のキーレイアウト構成が長年にわたって使用された。これらのキーレイアウト構造を採用するキーポイントは、音楽的な演奏の容易性と、不協和音を許容できるレベルに制御することである。
【００２２】
長年にわたって従来技術の進化に影響を与えたので、パン奏者は特別な所定の物理的キー配置について好みを実証した。好ましい配置は、トリニダードトバゴ規格局によって発行された規格にリストアップされている。これらの中で最も注目に値するものは、テノールスチールパンで使用するための４度と５度の配置である。この配置は音楽演奏を容易にするために発見され、上記楽器の不協和音を最小限に抑える。一般的にエネルギーカップリングを最も多く受けるキーである、上記レイアウト上の隣接したキーは、オクターブ、４度または５度の音程にセットされる。これらは最も協和する４つの音程である。
【００２３】
キーの境界を画定した後で、窪ませるプロセスで発生した機械的応力を取り除くために、ドラム缶は約３００°Ｃに加熱される。そして、スチールパンは焼入れによって急速に冷却されるかまたはゆっくり空冷される。加熱プロセスは製作者毎に異なる。続いて、選択した領域をハンマーで注意深く叩くことによって、個々のキーが形成される。キー音高と部分音を画定するために、キー領域の大きさと形状が微調節される。スチールパンのチューニングは反復プロセスであり、耳によってまたは機械もしくは電子チューニング装置を使って行われる。
【００２４】
従来技術のスチールパン楽器は、音色または音声の変化を可能にする。というのは、チューナーがすべてのキーの部分音を個別にチューニングすることができるからである。このプロセスは「調和チューニング」として知られている。スチールパンは本質的には、音声を合成する機械的手段である。調和チューニングは、異なる位置のキー支持面を叩くことによってキー音色の微妙な変化を生じることができるとうという利点を演奏者にもたらす。
【００２５】
従来技術の場合、上記の伝統的なアコースティックスチールパンのスカートは、演奏面と同じ直径の管またはパイプの形をしている。演奏面のキーの振動によって生じる音の音波カップリングおよび放射に対して影響を与えるというスカートの役目は、周知の音響効果原理の厳密な適用によって説明することできる。要求される分析はきわめて複雑であるが、この文書のため、２つの主要なメカニズムを考察することによって簡単化可能である。
【００２６】
先ず第１に、スチールパンドラムは、一端だけが閉じた管としてモデル化可能である。これは、閉鎖−開放管として音響分野の当業者に知られており、ドラム内に閉じ込められ空気の共振特性を示す。理想的な閉鎖−開放管は次式の基本共振振動数を有する。
【数１０】
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ここで、ｄは管の直径、Ｌは管長、そしてｖは大気の音速である。係数０．３ｄは管端部の分散の補正のために使用される最終補正係数である。従って、係数Ｌ＋０．３ｄは基本共振振動数の１／４波長に相当する。
【００２７】
従来技術に関連して、スチールパンにとって重要なことは、理想的な閉鎖−開放管が基本共振振動数の奇数倍で共振ピークを生じ、基本共振振動数の偶数倍で共振ゼロを生じることである。実際、管の共振は基本共振振動数の奇数倍で最大であり、基本共振振動数の偶数倍で最小である。
【００２８】
発生した共振の強さと、最大共振と最小共振の間の差は、スカート長さに対する半径の比が小さくなるにつれて一層明確になる。従って、共振効果は、一般的に長いスカートを有する低音のスチールパンの場合に増大する。
【００２９】
更に、演奏面からリムを経てスカートに伝達される音響エネルギーに応じて、スカートの壁自体から音が伝播する。スカートはもちろん、共鳴する特有のモード周波数によって画定される固有のモード動作によって特徴づけられるが、演奏面のキー支持面によって生じる周波数でも振動する。この振動の強さはキーを叩く強さと、演奏面の合成振動の振動数成分がスカートの共振振動数にどの程度接近しているかに依存する。
【００３０】
スカートの共振振動数に近い振動数成分は、近くない振動数成分よりも大きな振動レベルの振幅を生じる傾向がある。スカートによる音場への正味の作用は、スカート全領域にわたるこの振動の複合作用の結果である。特に、スカートの全ての所定の個所での振動レベルは一般的に小さいが、スカートの大きな表面積での作用は、認識可能な音レベルを生じる。
【００３１】
ハイテノールスチールパンの場合、スチールパンを作ったドラム缶のスカートは、１１．６０ｃｍ／４インチから１５．２４ｃｍ／６インチまでの長さに切断される。このスカートの長さは、音楽レンジが低下するにつれて増大し、６バスの場合には代表的な長さは８６．３６ｃｍ／３４インチに達する。プロセスの最後の段階において、上記楽器には保護膜が形成される。これは塗装、電気メッキ仕上げ（通常はニッケルまたはクロム）または噴射および焼成プラスチック仕上げを含んでいる。チューニングの部分調節は往々にして、このプロセスの後で必要とされる。
【００３２】
伝統的なスチールパンの同業者によってリムと呼ばれる、スチールパンの上記演奏面の外周部は、ドラム缶や樽形容器製造の当業者に出縁として知られているものに一致しており、演奏面とスカートの材料を圧接または巻付けることによって作られる。演奏中に伝統的なスチールパンの演奏面を叩くと、幾つかの打撃エネルギーがドラムの１つ以上のねじりモードを励起する。上記のようなリムを有する、最も多い伝統的なスチールパンで使用される直径が５５．８８ｃｍ／２２インチのドラムの場合、上記ねじり振動は約１５Ｈｚの超低周波の成分を有する。上記振動は普通の演奏打撃にとってかなり大きく、楽器のリムに触るときに実際に感じることができる。
【００３３】
その結果生じる、振動のねじりモードによる伝統的なスチールパンドラムの演奏面の形状の変化する歪みは、特に演奏面のエッジに近いキーで時々起こるキーの音高周波数の変化の大きな原因であり、従ってキーの明瞭性および正確性に不利な影響を与える。伝統的なスチールパンは更に、外部から加えられる力または温度変化によって生じる応力のために楽器のリムが壊れると、チューニングできなくなる。
【００３４】
パラダイムシフトによって、発明とスチールパン音楽楽器の進行中の開発は、開発国から世界の多くの国へのスチールパン楽器の輸出を強化することはともかく、地球規模で冶金技術の新しい時代の到来を告げた。１９４０年代トリニダードトバゴの発明までは、鉄殻および鉄板から作られた楽器は、ゴング、シンバルおよび鐘のようなリズム楽器としてのみの使用に制限された。
【００３５】
しかしながら、スチールパン楽器の到来は、高品質のメロディ音は、鉄板の変形および処理の制御と、演奏のために各キー支持面を叩くスティックまたはマレットの非常に注意深い設計とによって高品質のメロディ音を生じることができるという説得力のある説明により、冶金技術知識の地球規模的な蓄積にダイナミックに追加された。用語「スチールパン技術」は、それに含まれる複雑な冶金プロセスを体系化および要約する必要に迫られて、トリニダードおよびトバゴで新しく作られた。
【００３６】
伝統的なスチールパン製作に対して、容易で明白な多くの拡張がある。楽器は伝統的に行われたように石油ドラム缶から作る必要はない。実際に、最終的に演奏面を形成する金属トップを作って適当な形の支持部に取付けることにより、楽器全体を金属シートから作ることができる。取付けは例えば溶接または圧接によって行うことができる。ハイドロフォーミングまたはスピンフォーミングのような多様な標準工業プロセスによって、窪ませることができる。
【００３７】
伝統的なアコースティックスチールパン楽器は、それが新規で魅力があるにもかかわらず、幾つかの欠点を有する。第１に、伝統的なスチールパンファミリの各スチールパンの音楽レンジが一般的に３オクターブよりも小さい。これは特に独奏者の演奏を制限し、独奏者の演奏はしばしば作曲の一部を入れ換えることによって補正される。作曲の一部で要求されるキーは演奏される楽器の範囲外にある。更に、或る演奏者は２つの異なるスチールパンレンジで同時に演奏することによって、この欠陥を補っている。
【００３８】
更に、既存のスチールパンが必要にせばまれて場当たり的に開発されたので、音楽レンジ全体をカバーするためには今まで少なくとも１１個の楽器が必要であったという事実により、装置が整頓されず雑然としている。キーレイアウトスタイルの過剰のバリエーションを考えると、整頓されない状態は更に悪化する。
【００３９】
上記のキーレイアウトスタイルの過剰のバリエーションは、オーケストラでスチールパン楽器の広いレンジを演奏しようとする個人が直面する困難の一因となる。更に、演奏者の可動性に対して不利に作用する。この可動性は、異なるキーレイアウトを有するスチールパンを備えた異なるスチールパンオーケストラで演奏する演奏者の能力である。
【００４０】
アコースティックスチールパン製造のための伝統的な方法は、その主要な原材料のため鉄容器製造業に頼っている。この原材料は使用済または未使用の完成鉄ドラム缶であり、通常は５５ガロンのものである。しかしながら、上記鉄容器製造業者によって作られたドラム缶は、完全に容器市場のために設計されている。この場合、まず一番に念頭に置く事柄は、衝撃を受けたきに破裂しないドラム缶の能力である。従って、製造業者はドラム缶を製造するために使用される鉄の冶金的特性について、その引張り強度ほど重要視していない。よって、伝統的な製造で使用される鉄は、高品質のスチールパン楽器を作るために要求される、炭素含有量、結晶粒度および純度等において大きく異なる冶金特性を有する。これはこのようなドラム缶によって作られたスチールパン楽器の音楽品質のバリエーションに明確に影響を与える。
【００４１】
更に、伝統的なドラム缶の大部分が容器産業のために作られた樽から製造されるので、伝統的なスチールパンは最適な設計ではない。この設計は最高の音楽的正確さおよび表現を有する楽器を作るためのスチールパンの大部分の要求特性を考慮に入れることを特徴とする。この大部分は演奏面、出縁およびスカートである。
【００４２】
伝統的なアコースティック楽器の製造では、演奏を最適化するために出縁やスカートを修正または適応させる必要性に対して、ほとんど配慮がなされなかった。更に、演奏面は音楽的キー領域を定めることのみを意図して成形されている。上記の３つの構成要素は、演奏中楽器を叩くときにその構造的固有モード周波数で共振するので、楽器の音楽的正確さが低下し得る。このモード周波数は１５Ｈｚという低い周波数でも測定された。振動のこの固有モードが演奏面のモード変形を伴うので、演奏面内に画定されるキーの幾何学的形状がゆがめられて、キー周波数の低周波変調を生じる。
【００４３】
変調作用に加えて、スカートの非音楽的振動は特に、音楽的品質を失うノイズの原因になる。特に、高周波数の共振は、キーを叩くときにしばしば認識され、そして発生した音の音楽成分が実質的に消失した後は頻繁に認識される。この共振は主として、キー領域としてチューニングされていない演奏面の部品、出縁およびスカートから生じる。これは解決策を必要とする、伝統的なスチールパンに関連する問題であり、鋭い音楽的耳を持った多様な専門家によって簡単に認識された。
【００４４】
スカートを形成する閉鎖−開放管の共振周波数は、第１共振周波数の奇数倍で最大値を有し、第１共振周波数の偶数倍で最小値を有する。更に、最大値と最小値の差は、樽の半径と長さの比が小さくなるにつれて増大する。この半径／長さの比は一般的にバスの０．３２：１からテノールスチールパンの１．８３：１まで変化する。従って、バス楽器の場合はより強い共振が存在するが、それを形成した閉鎖−開放管の共振周波数は、より短いスカートを使用する高音楽器の場合よりもはるかに不均一である。これは音構造に有害な作用を与える。
【００４５】
比較すると、クラリネットまたはフルートのような吹奏楽器で使用される閉鎖−開放管の不均一な共振振動数から生じる共鳴作用は、キーおよびその倍音の発生にとって断然重要である。上記楽器は０．０４：１のオーダーの半径／長さの比を有する。
【００４６】
しかしながら、スカートを形成する管は、伝統的なスチールパンに適用されるときに、同じ特徴的な不均一な共振周波数が要因となって、一般的に演奏面のキーに存在する上音の同時スペクトルのための最適なアコースティック共鳴器ではない。例えば第１共鳴が所定のドラム上の最も低いキーの音高に一致するように、スカートの長さが調節されると、上記キーのオクターブは最小共振周波数の結果として抑制される。この問題は、バスの演奏面上の一般的な別のキーである５度とその部分音の作用を考慮すると、一層悪化する。
【００４７】
従って、伝統的なスチールパンの製造技術が楽器のアコースティックデザインに適切に焦点を当てていないことと、一層効果的なスカート設計が要求されることを上記の事柄すべてが示唆している。
【００４８】
残念であるが、伝統的なアコースティックスチールパンは、メンテナンス、搬送または楽器の音放射特性の変更を容易にするためのスカートの取り外しおよび交換が容易ではない。
【００４９】
伝統的なスチールパンは通常、特別に設計されたスタンドから紐、コードまたはワイヤによって吊り下げられている。この構造は、美観の点で改良が必要であることは別として、スチールパン、支持スタンドおよびそれを置く床の間での振動エネルギーの不所望なカップリングを容易にする。この望ましくないカップリングは、特に支持スタンドまたはそのような他の構造物から加えられる付加的なノイズ成分によって、音楽的品質を更に低下させる。
【００５０】
更に、スチールパンを吊り下げる紐、コードまたはワイヤが一般的に楽器のリムに固定されているので、紐を取り付ける支持スタンドの最上部は、リムから上方に突出していなければならず、従って演奏者の演奏を幾分妨害する。高さ調節機構を備えた支持スタンドがあるが、上記の伝統的な吊り下げ方法は楽器の姿勢を容易に調節することができない。
これは楽器の人間工学的な使用に反している。
【００５１】
レックス（Ｒｅｘ）の特許文献３は多数の革新のうちの一つであり、音響手段または機械的手段を用いた音楽的な音を出す打楽器を開示している。この打楽器は１個の囲壁内に複数の共鳴室を有し、この共鳴室の開口を締付けるときに、複合ダイヤフラムを効果的に形成するドラムヘッドによって励起されるドラムである。開示されたこの革新では、音発生機構として管の音響共鳴を使用し、従って従来技術のスチールパンあるいは後述する本発明のスチールパンとは設計が異なっている。本発明のスチールパンは音を発生するために連続した面のシェル窪みのモード特性を使用する。
【００５２】
サルバドール（Ｓａｌｖａｄｏｒ）およびピータース（Ｐｅｔｅｒｓ）の特許文献４（期限切れ）は、従来技術構造で発見された欠点を緩和するように改造されたドラムを提供する。更に詳しく言うと、この発明は、音楽的キー支持面を有するドラムを提供する。このキー支持面に含まれるチューニング可能な長方形のキーは、個々のキーの調和モードを有するように、不調和モードを抑制する。
【００５３】
シュルツ（Ｓｃｈｕｌｚ）およびヴァイデンスドルファー（Ｗｅｉｄｅｎｓｄｏｒｆｅｒ）の特許文献５は、ミドルＣからアッパーＣまでのオクターブ（全音程）を示す８つの音場（１〜８）の外側リングを備えた鉄ドラムを概説している。この鉄ドラムは更に、５つの音場、すなわちアッパーＤ，ＥおよびＦ（９〜１１）を含む内側のいわゆる中央領域と、ＢフラットまたはＡシャープとＧフラットまたはＦシャープをカバーする２つの領域を有する。従って、音楽レンジはミドルＣからアッパーＣの上のＥまでと２つの臨時記号、すなわちＢフラットまたはＡシャープおよびＧフラットまたはＦシャープの第１０形態である。
【００５４】
ラムゼル（Ｒａｍｓｅｌｌ）の特許文献６の「音楽的な音を出すことができる打楽器」は、マレットで叩くときに異なる周波数で共鳴する、長さが変化する多数の人工管からなっている。開示された発明は音楽的な音を出す打楽器であるが、その音発生機構として管のアコースティック共鳴を使用するので、従来技術のスチールパンまたは後述するような本発明のスチールパンとは設計が異なっている。本発明のスチールパンは音を発生するために連続した面のシェル窪みのモード特性を使用する。
【００５５】
マットヒューズ（Ｍａｔｔｈｅｗｓ）の特許文献７は「持ち運び可能な鉄ドラムおよびキャリア」を開示している。装置はハーネス上に１８個のキーを有する２個のスチールパンドラムと、人体に取り付けた２個のスチールパンを運ぶための取付け具とからなっている。この文献に開示された発明は音楽レンジ全体をカバーしていないし、伝統的なスチールパンのレンジをカバーしていないし、使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していない。
【００５６】
キング（Ｋｉｎｇ）の特許文献８〔インターパート（Ｉｎｔｅｒ  Ｐａｒｔｅｓ）再審査証明書（００２６番目）ＵＳ６，７５０，３８６Ｃ１、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ３１６による発行〕は「５度スチールパンのサイクル」を開示している。このスチールパンは４度と５度のサイクルに基づくキーレイアウトを用いている。開示された発明は、反時計回りに５度の音程に進むようなキーのレイアウトだけが従来技術と異なっている。これに対して、この文献に記載された発明のみならず、伝統的なテノールスチールパンも、反時計回りに５度の音程に進むようにキーを配置している。この文献に開示された発明は音楽レンジ全体をカバーしていないし、伝統的なスチールパンのレンジをカバーしていないし、使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していない。
【００５７】
発明の名称が「カリブスチールパンの製造」である、ホワイトミレ（Ｗｈｉｔｍｙｒｅ）とプライス（Ｐｒｉｃｅ）の特許文献９は、演奏面をハイドロフォーミングで形成することによって、スチールパン楽器の大量生産を容易にするための製造方法を開示している。この製造方法は、メンテナンスや持ち運びを容易にし、かつ音の特性を容易に変更するために、スカートを簡単に取り外す手段を備えた楽器を提供することができる。しかしながら、上記特許の記載は、音楽レンジ全体をカバーする楽器を開示していないし、オーケストラで必要とされるスチールパンの数を減らすこともしないし、非音楽的共鳴を低減するために使用されるスチールパンドラムの演奏面、リムおよびスカートの最適な設計を考慮していないし、音の伝播のためのスカートの設計を考慮していないし、スチールパンの吊り下げ方法を開示してもいない。
【００５８】
特に、従来技術ではスチールパン品質はチューナーによってアクセス可能なドラム缶または樽の不整合性を有していた。それは、それらが包装のために作られたためであり、本発明の全体は演奏面に特徴を有し、演奏面は保証された高品質の鉄、演奏面の製作のために特別に選定された鉄の使用によって大幅に改良される。
【００５９】
更に、演奏面は高音側の音楽レンジのキーの支持を補助するために複合設計である。本発明は、一体的なものとしてのドラムの伝統的な考えとはっきりと決別し、機能を最適化するために楽器の上記構成要素をよく考えて注意深く設計した上で３つの別個の構成要素から構成されかつ従来技術の上述の欠点を克服するものとして上記ドラムを取り扱う。
【特許文献１】トリニダードトバゴ共和国特許第３３Ａ号明細書
【特許文献２】トリニダードトバゴ共和国特許第３２号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２１４，４０４号明細書
【特許文献４】カナダ国特許第１２０９８３１号明細書
【特許文献５】独国実用新案第２００１３６４８Ｕ号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８１４，７４７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９７３，２４７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，７５０，３８６号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２１２，７７２号明細書
【発明の開示】
【００６０】
本発明は、主として音楽的、適切な冶金学的およびアコースティック技術と、工学的構造の計画的な適用によって、伝統的なアコースティックスチールパン楽器を改良する。
【００６１】
本発明の設計哲学は次の点で従来技術と異なっている。すなわち、従来技術のものが専ら包装のために材料選定や組立により予め製作された樽から作られる点が異なっている。従って、使用される材料はスチールパンにとって最も適しているものではなく、品質や冶金学的組成が知られておらずかつ変わりやすい。
【００６２】
一方で、本発明のアコースティックスチールパンドラムのセットは、複合設計および構造によるものであり、後部アタッチメントに固定される剛性のある出縁によって結合された演奏面を構成する部品から製作される。演奏面自体は各スチールパンドラムのキーの広いレンジを促進する複合設計によるものである。特に、演奏面は、本発明のセットの所定の楽器の最も高いレンジのキーを支持するように特別に加工および形成されたインサートを備えている。本発明は、３つの種類の後部アタッチメントの選択肢があり、そして各楽器からの音響放出レベルを増大することによって音楽的能力を高めるために共鳴器および音響放出器を作る。構造体、特に演奏面の構造体で使用される材料は、最適な用途のために特別に選定される。
【００６３】
同時に、不所望な後部アタッチメントの共鳴を低減または最小限に抑えるために当業者に知られている減衰方法が本発明の後部アタッチメントのために使用される。一方、後部アタッチメントは従来技術において一般的である非音楽的共鳴のレベルを大幅に低下させる。この共鳴は伝統的な楽器のスカートから生じる。このスカートはこのような共鳴を抑えるために、従来技術では処理もしていないし、何らかの修正もしていない。従って、本発明の後部アタッチメント設計は従来技術を大幅に改良し、それによって単一樽または缶である後部アタッチメントの使用は演奏者にとって必須となる。
【００６４】
本発明の場合、演奏面は剛性のある出縁で支持されている。この出縁は演奏面を横切るおよび演奏面とスカート間の相互作用、従来技術の音楽的品質を低下させる振動メガニズムを低減する。剛性のある出縁は更に、従来技術で使用される機械的圧接出縁を弛める傾向がある温度変化に起因する再チューニングの必要性を低減する。
【００６５】
演奏のための持ち運び特性および組み立てを考慮することにより、実用性が更に高められる。特に、伝統的な楽器は紐、コード、撚り糸または類似の仕掛けによって支持スタンドに吊り下げられているが、本発明はホイールの形をした組込み式吊り下げ機構を提案する。このホイールは支持スタンドのアーム上に取付けられた受け具に挿入されており、従って演奏のために本発明の迅速なワンステップ組み立てが容易になる。本発明の場合、演奏の準備のために、ホイールを受け具に挿入するだけでよい。上記ホイールと受け具の構造は、あらゆる種類の楽器にとって類のないものであり、従来から演奏者から要求される自由な揺動運動を容易にする。
【００６６】
本発明は、ドラムの大きさの決定を容易にする１組の設計方程式に基づく新しい設計方法を用いる。このドラムの大きさは例えば、予め定めたレンジの半音連続キーを支持するために必要な演奏面の半径である。スチールパン設計方程式と呼ばれるこの式は更に、予め定めたレンジの半音連続キーを支持するために必要な予め定めた大きさのドラムの数を決定するために用いることができる。
【００６７】
本発明において具体化されるような新しい設計技術は、スチールパン楽器のセットを提供する支持元方程式を用いて適用され、それはスチールパン集合体の上側と下側の音楽レンジを適切にカバーする。更に、本発明のセットの各楽器のレンジは、多数のキー、一般的に３オクターブまたは３６個のキーを効果的にカバーする。その結果、音楽スペクトル全体をカバーするためには楽器を４個しか必要としない。これに対して、伝統的なアコースティック楽器のためには、１１個以上の楽器が必要である。
【００６８】
更に、楽器のセット全体の音楽レンジが結果的に、従来技術の既存のスチールパン集合体の上側と下側の音楽レンジを越えて延長される。本発明のキーの広いレンジを実現しやすくするために支持元方程式を適用することにより、６７．３１ｃｍ／２６．５０インチの直径を有するドラムが設計される。この直径は、演奏中の人間工学的配慮および実用性に基づく、単一ドラムの概略最大寸法である。
【００６９】
本発明を正確に適用するオーケストラの好ましい実施の形態は、２つの補完的な物理的キーレイアウト原理を裏付ける楽器を用いる。これはレイアウトスタイルの数を減らす。演奏者は上記オーケストラのいろいろなスチールパン楽器で上記レイアウトスタイルに慣れなければならず、一般的に伝統的なスチールパンオーケストラに影響を与える問題がある。主たるキーレイアウト原理は、伝統的なテノールスチールパンのために得られるような単一ドラムの４度と５度の音楽サイクルあるいは２個のドラムを使用する伝統的なダブルセカンドスチールパンで存在するような２つのキー音程全体が動機となっている。４度または５度のような互いに補完的なこれらのレイアウトスタイルは、１個、３個または６個のドラムを備えたスチールパンに均一に適用されるときに、隣接するキー間の最も少ない不協和カップリングを生じる。これに対して、音程全体のレイアウトは、２個または４個のドラムからなるスチールパン集合体に均一に適用されるときに、隣接するキー間の最も少ない不協和カップリングを生じる。
【００７０】
これらのキーレイアウトパターンは、できるだけキーの相対位置を保つように、より多数のドラムを備えたスチールパンに再現されて延在しでいる。両レイアウトスタイルにおいて、キーは円内に配置され、それが繰り返されて「蜘蛛の巣」効果を生じる。それによって、キーのサイクルは、演奏面の中心の方へ動くときにリングあたり１オクターブだけ増大する音高を有する複数の同心リング内に配置される。
【００７１】
（図面の簡単な説明）
図１は本発明の好ましい実施の形態に基づく単一アコースティックスチールパンドラムの分解図であり、ホイールと受け具のアタッチメント用いて上記ドラムを吊り下げる方法の図示を含んでいる。
図１ａは構成部品を示すＧ−パンファミリの典型的なドラムの分解図である。
図１ｂはＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合のＧ−パンファミリの典型的なドラムの吊り下げ方法を示している。
図１ｃはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解正面図である。
図１ｄはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解側面図である。
図１ｅはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの平面図である。
図２は本発明の好ましい実施の形態に基づく単一ドラムの演奏面の詳細な構造を示す分解図である。
図３は本発明の好ましい実施に基づくタイプ１の後部アタッチメントの使用を示す図である。
図４は本発明の好ましい実施に基づく管クラスタによって作られた後部アタッチメントの使用を示す図である。
図４ａは、本発明の好ましい実施に基づく管クラスタを見せるために後部アタッチメントの外側シェルを切断した、管クラスタによって作られた後部アタッチメントの使用を示す側面図である。
図４ｂは、本発明の好ましい実施に基づく管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する形態を示す背面図である。
図４ｃは、タイプ２ａの後部アタッチメントを形成するフレームと管クラスタを示す図である。
図５は、本発明の好ましい実施に基づくチューニングされた後部アタッチメント構成要素または区間を使用する形態を示す図である。
図６は、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインを示す図である。
図６ａは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの切断線Ｉ−Ｉを示す平面図である。
図６ｂは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの破断側面図である。
図６ｃは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの底面図である。
図７は、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの側面図であり、必要な計算で使用される変数を示す。
図８は、本発明の好ましい実施に基づく本発明のＧ−ソプラノスチールパンのキーレイアウトを示す。
図９は、本発明の好ましい実施に基づくＧ−セカンドスチールパンのキーレイアウトを示す。
図１０は、本発明の好ましい実施に基づくＧ−３ミッドスチールパンのキーレイアウトを示す。
図１１は、本発明の好ましい実施に基づくＧ−６バススチールパンのキーレイアウトを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
次に、Ｇ−パンとその好ましい実施の形態を説明する。
【００７３】
Ｇ−パン（Ｇ−Ｐａｎ）楽器はそれを構成する複数のドラムの物理構造と設計によって定義される。前記ドラムは各楽器において音楽的に高品質の広い範囲のキーを提供する。特に、Ｇ−パン設計原理を用いる各楽器は、音楽的に連続する少なくとも３オクターブの音楽レンジまたは半音階的に連続する３６個のキーの音楽レンジを対象としている。加えて、各楽器のすべてのキーは、高い音楽的明瞭性を有していなければならない。その際、音楽的明瞭性は、すべのキーのスペクトル組成が音楽的基本周波数と、２つまでの協和する部分周波数を含むことを意味する。この部分周波数は従来技術と比較すると、非音楽的共鳴よりかなり上方である。
【００７４】
伝統的なスチールパンドラムが一般的にボウルの最上部を横切って測定したときに５５．８８ｃｍ／２２インチの直径を有するのに対し、Ｇ−パンの演奏面は公称寸法で６７．３１ｃｍ／２６．５０インチである。直径が増大したことにより、より大きなボウル深さ、従ってより大きな演奏面の表面積が得られ、その結果より多くのキーを内蔵することが出来る。
【００７５】
伝統的な音響テナーパンについて、チューナーは一般的に２０．３２ｃｍ／８インチの深さのボウルを製作する。回転楕円体のボウルと仮定し、次式
【数１１】
2011510330.tif 000071
を用いると、キー区分以前における、伝統的なスチールパンのボウル表面積は３７４９．２平方センチメートル／５８１．２平方インチである。ここで、Ｓａは回転楕円体ボウル表面積、ｒはボウルの最上部の半径、そしてｄはボウルの深さである。Ｇ−ソプラノの好ましい実施形態では、２５．４ｃｍ／１０インチの深さが容易に得られ、その結果５５８５．２平方センチメートル／８６５．７平方インチの表面積を生じるか、あるいは約４９％の表面積の増大を生じる。これは、提供可能なキーの数と範囲に関して伝統的な楽器を越える大きな余裕をもたらす。
【００７６】
特殊な楽器からなる様々なドラムにキーを割り当てる必要性は、物理の法則によって決定される。この物理の法則は、所定の基本周波数の振動を支持するためにキーが最小の大きさでなければならないことと、その結果低い音域のキーは高い音域のキーよりも大きくなければならないことを定めている。Ｇ−パンドラムおよび楽器の設計は、ある特定の音域のために必要とされる演奏面の幾何学的形状を特定する方法によって簡略化可能である。
【００７７】
次式はスチールパン設計方程式と呼ばれる２つ式である。この式は、予め特定されたある音域を支持するためのドラムの一式からなる楽器に必要とされるドラムの半径および深さと、ドラムの数の概算を容易にする。式は、伝統的な楽器の場合と同様に、オーケストラのすべての楽器が、Ｇ−ソプラノに使用される単一ドラムと同じ大きさのドラムを使用することを前提としている。
【００７８】
第１の式は、単一楽器を作るために必要なドラムの数を規定している。これは次の不等式を満足する整数ｎｄｒｕｍｓによって与えられる。
【数１２】
2011510330.tif 000072
ここで、
Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔはあらゆる楽器で所望されるすべてのキーを支持するために必要な全表面積であり、そして
ＳｓｏｐｒａｎｏはＧ−ソプラノで所望されるすべてのキーを支持するために必要な全表面積である。
【００７９】
第２の式は、音楽的なキーの１つの所定レンジを支持するために必要な演奏表面積Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔを規定しており、一般方程式によって決定される。幾何学的な合計は次式
【数１３】
2011510330.tif 000073
によって与えられる。
ここで、
ＡＢ１はＢ１キーの面積である。クロンマン（Ｋｒｏｎｍａｎｎ）参照。これは一般的に１５７５平方センチメートルのオーダーである。
αは、音の高低の各半音増大についてキー領域を減少させる係数である。レンジＢ１からＢ５までのキーの平均大きさの観察から、クロンマンによって推定されているように、α＝０．９３がα＝０．９４よりも適している。Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔの値はαの値に非常に敏感である。
Ｊはドラムの最も低いキーに対応する、Ｂ１からの半音の音程である。
Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔは、球形キャップと見なされる、半径ｒおよび深さｄのドラムの演奏表面積である。
ｎは楽器における連続するキーの数である。
ｋは演奏面上のキーの間の領域、すなわち支持ウェブを補足する係数である。バス楽器を除くすべての楽器はｋ＝１．１である。所定のキー領域が一層近接する傾向があるときには、Ｇ−６バスのようなバス楽器についてはｋ＝１．０５である。
【００８０】
Ｇ−ソプラノについては、最大の快適な深さは約１０インチまたは２５．４ｃｍである。例えばＡ３の最も低いキーはＪ＝２２であり、そして３オクダーブ範囲についてはＳｓｏｐｒａｎｏ＝Ｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔは少なくとも４６４６．４ｃｍ２であり、要求される半径ｒは
【数１４】
2011510330.tif 000074
である、すなわち３２．７ｃｍ／１２．９インチである。ここで、演奏面は底辺の半径がｒで深さがｄの球形のキャップとして作られ、従って表面積Ｓ＝π（ｒ２＋ｄ２）を有すると仮定する。これは最も低いキーがＡ３よりも高いレイアウトを提供する。特に、範囲Ｃ４〜Ｂ６、すなわちＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態のための表１に規定された範囲を提供する。
【００８１】
次に低い範囲の楽器が最も低いキーＡ２を有すると、３オクターブレンジＡ２〜Ａｂ５を有する。全体面積がＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝１１１００ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝３である。これはＧ−３ミッドを生じる。
【００８２】
次に低い範囲の楽器が最も低いキーＧ１を有すると、３オクターブ範囲Ｇ１〜Ｆ♯４を有する。全体の面積がＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝２９２６５．５６ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝７である。これは実現可能であるが、持ち運びできるようにするためおよびドラムの数が多くなるにつれて楽器の演奏が困難になることを考慮して、ドラムの数を６に減らして音楽レンジを低減するように選択することができる。音楽レンジがＧ１〜Ｃ♯４から２．５オクターブに低減されると、全体面積はＳｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ＝２７５３５ｃｍ２であるので、ドラムの必要な数はｎｄｒｕｍｓ＝６である。これはＧ−６バスを生じる。
【００８３】
このスチールパン設計式を書き直すことにより、ドラムの数ｎＴを規定し、そして支持可能な最も低いキーを決定することができる。このキーはＢ１からＪ半音離れたキーである。ここで、
【数１５】
2011510330.tif 000075
【００８４】
３個の楽器Ｇ−ソプラノ、Ｇ−３ミッドおよびＧ−６バスは共にＧ１〜Ｂ６のレンジに及んでいる。しかしながら、ソプラノレンジを補助して音楽演奏の巧妙さを増大させるために、２個のドラム楽器を追加することができる。上記の式においてｎＴ＝２を使用すると、このような楽器はＢ１からＪ＝１２半音離れた、すなわちＢ２の最も低いキーを支持する。これはＧ−セカンドを生じる。
【００８５】
本発明のスチールパンのＧ−パンセットは、大きなドラムを使用することによって、前記の各楽器において広いレンジのキーを提供する。伝統的な楽器がボウルの最上部を横切るように測定した、５５．８８ｃｍ／２２インチの直径を有するのに対し、Ｇ−パンのために使用されるドラムの好ましい実施の形態の演奏面の直径は６７．３１ｃｍ／２６．５インチである。これは前に計算した６５．４ｃｍ／２５．８インチの直径よりも少しだけ大きい。増大した直径は、外側キーの形成においておよびＧ−ソプラノの内側キー間隔を大きくすることによって、品質を高めことが容易であることが判った。
【００８６】
ボウルを形成するシートメタルブランクは１．２〜１．５ｍｍの厚さを有し、０．０４〜０．１５％の炭素含有率を有する。使用されるシートメタルブランクの実際の厚さは、要求される全体レンジおよび音色に依存する。
【００８７】
薄いブランクは高い音域のキーの形成を容易にし、従ってＧ−ソプラノおよびＧ−セカンドスチールパンにとって好ましい。厚いブランクは単位面積あたりの質量が大きいことにより、高いピッチの倍音の抑制を容易にする。後者は更に、ドラム全体の構造的な撓みによって発生するキー周波数変調を最小限に抑える傾向がある。本発明の好ましい実施形態では、Ｇ−ソプラノおよびＧ−セカンドスチールパンが１．２ｍｍのブランクによって作られ、Ｇ−３ミッドスチールパンが１．４ｍｍのブランクによって作られ、そしてＧ−６バススチールパンが１．５ｍｍのブランクによって作られている。
【００８８】
キージオメトリ、配置およびチューニングの結果として、本発明のＧ−パンスチールパン楽器は、その特有の倍音特性を有するので、共通の音楽レンジにおいて音の発生の変化を生じる。音の発生の他の変化は、楽器を演奏するために使用されるマレットやスティックの選択によっておよびキーの選択的成形、相対的位置決め、分離およびチューニングによって可能である。
【００８９】
図１はＧ−パンファミリの典型的なドラムの構造および用途を示している。図１ａは構成部品を示す、前記の典型的なドラムの分解図である。図１ｂは、Ｇ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合の前記ドラムの支持方法を示している。図１ｃ，１ｄおよび１ｅは、スチールパンを支持スタンドに取付けるための有利な方法で使用される支持ホイールと支持カップの詳細斜視図である。
【００９０】
図１ａを参照する。ドラムは演奏面１と、出縁１３と、後部アタッチメント１４とからなっている。演奏面上には、その調律区間であるキー１ａが配置されている。出縁は演奏面を支持し、演奏面のための剛性のある境界を提供する。後部アタッチメントは伝統的なスチールパンのスカートに取って代わるものである。図１ａに示した後部アタッチメント１４は任意に選択可能な幾つかのデザインの１つにすぎない。
【００９１】
演奏面１上の前記キーは、そのために特別に作られたスティックまたはマレットのような適当な器具で叩くときに、音楽的な音を生じる。演奏面は金属板によって作られ、図１に示すボウル形状となるように形成されている。好ましい実施形態では０．０４〜０．１５％の炭素含有率を有する鋼板を使用する。
【００９２】
キーの間に存在する、調律されていない演奏面１の部分である演奏面１の領域は、本明細書では支持ウェブ１ｂとして定義されている。この支持ウェブ１ｂは打つときにはっきりした音楽的な音の高低を生じないがしかし、演奏面１上でキー１ａを物理的に分離し支持する働きをし一方、出縁１３に構造全体をカップリングする。
【００９３】
演奏面１を成形するために使用される窪ませる方法は、究極の薄さ形状を生じる。これにより、最も薄い断面が最も高音のキーを配置すべき演奏面１の中央に位置する。
【００９４】
演奏面１のボウル形状は、演奏面１を生じる剛性のシェルの形成を容易にする。更に、シェルの剛性は、シェル金属を最終形状に加工するときに生じる自然硬化によって高められる。
【００９５】
演奏面１のボウルの形状は演奏面１の人間工学的形状の確立を容易にし、手の届く距離がおよそ７６．２ｃｍ／３０インチである平均的なパン奏者は、その腕と手首を自然に伸ばすことによってすべてのキーに届くことができる。
演奏面１の製作に適用される成形プロセスは、材料の最大ひずみ、粒間分離または過剰の加工硬化を生じないようにすべきである。材料の応力除去のための中間熱処理は、成形が最終形状で要求される深さおよび厚さに依存して行われるため必要である。
【００９６】
特に高音のキーが配置される演奏面１の内部区間において要求される形状および厚さを得るために、フライス加工と研磨が用いられる。これは、窪ませる伝統的な方法がボウルの中央で元の金属シートブランク厚さの半分の厚さまたは０．６０ｍｍ／０．０２４インチの厚さを生じるため、Ｇ−ソプラノパンの６オクターブのキーにとってきわめて重要である。ところが、Ｇ−ソプラノパンについて、限られた音変調と良好な音楽品質を有する高い明瞭度のキーを得るためには０．３０〜０．４５ｍｍの均一な厚さが要求されることが確認された。
【００９７】
前記キーを相互接続する材料によってもたらされる張力の減少とカップリングを最小限に抑えるために、研磨とフライス加工はキー領域自体に限られる。更に、薄肉部位の強さが化学的処理または熱処理によって高められ、強度が強められると共に伝統的なチューニングによって得られるモード周波数を増大させる。
【００９８】
図１ａを再び参照すると、出縁１３は、
（ａ）外部の力や温度の変化による静的形状ひずみを最小限に抑えるため、および最も重要なことであるが、演奏スティックの衝撃によって励起されるねじれモードによって生じる過度的形状ひずみを最小限に抑えるため、そして重要なことであるが、キー変調に大きく寄与するため、
（ｂ）後部アタッチメント１４のカップリング用支持構造体を提供するために
機能する。
【００９９】
前記出縁１３は、中実または中空で、断面が円形、正方形、長方形または楕円形の支持リング１３ａと、吊り下げホイール１３ｃの取付けを容易にするための、支持リング１３ａの構造的な延長部を提供する１対の迫持台１３ｂとからなっている。出縁は、電食作用による腐食の危険を除去するように、演奏面と同じ鋼組成によって作られている。しかしながら、伝統的な楽器が演奏されるときに生じる曲げ振動のレベルを大幅低減する剛性のあるフレームが結果的に形成され、そして当業者にとって知られている適切な耐食性の予防手段が使用される限り、アルミニウムのような他の材料を使用することができる。
【０１００】
出縁１３は溶接、圧接、シーミング、接着、機械的締結具の使用またはこれらの組み合わせおよびリングと演奏面の相対運動および振動を防止するすべての方法によって、演奏面に取付け可能である。
【０１０１】
本発明の好ましい実施の形態において、出縁１３は幅が２．５４ｃｍ／１．００インチで厚さが０．６４ｃｍ／０．２５インチの軟鋼を、内径が６７．３１ｃｍ／２６．５インチの円に形成したものによって製作されている。迫持台１３ｂは外周支持リング１３ａと、ドラムを吊り下げする個所を規定する支持リング１３ａの直径線との交叉部に沿って追加されている。吊り下げホイール１３ｃは軸１３ｄによって迫持台に固定されている。この軸は前記吊り下げホイール１３ｃの自由回転を可能にする。吊り下げホイール１３ｃの直径は５．０４ｃｍ／２．００インチ〜７．６２ｃｍ／３インチである。
【０１０２】
迫持台１３ｂと吊り下げホイール１３ｃは、吊り下げホイール１３ｃの最上部が出縁１３の最上部にまたはその下方に位置するように配置されている。この後者の要求により、迫持台の付近のキーを演奏するときに、スチールパンドラムを配置する支持スタンド１５によって妨害されることがなくなる。スタンドの垂直材１５ａが出縁１３の最上部から上方に突出している従来技術において、改良がなされる。
【０１０３】
出縁１３は後部アタッチメント１４とのカップリングを可能にするように設計および取付けられている。この後部アタッチメントは２つの目的、すなわち（ａ）物理的衝撃からパンのボウルを保護することと（ｂ）後部アタッチメント１４自体の振動によってあるいはその音響設計によって、演奏面１からの音放出の音響放射を強める手段を提供することに役立つ。
【０１０４】
後部アタッチメント１４は、楽器の音に不利に作用する共振振動を低減または除去するのに十分な剛性を有していなければならない。このような振動は一般的に、後部アタッチメント１４の共振モードに一致する非音楽周波数で発生する。これは、伝統的な音響スチールパン楽器の厄介な１つの問題である。それによって、演奏者の打撃作用によって加えられるエネルギーが、楽器のスカートに非音楽モードを励起する。
【０１０５】
演奏面１の大部分を適切にカバーする剛性のある設計のほとんどすべての後部アタッチメント１４は、物理的衝撃からパンの前記演奏面１を保護する働きをする。特に、伝統的な円筒チューブデザインは演奏面１の保護について十分である。しかしながら、本発明の好ましい実施の形態は、図１ａに示すようにボウル形の後部アタッチメント１４を備えている。この後部アタッチメントは、ボウルの底に切り込み形成された穴または開口部１４ｂを有するので、穴あき音響カバーを形成している。この音響カバーの詳細については後述する。
【０１０６】
本発明の好ましい実施の形態の後部アタッチメント１４の曲面は、伝統的なスチールパンの円筒チューブデザインよりも強度があるので、従来技術の改良である。ドーム状またはボウル状の構造体が円筒状またはチューブ状の構造体よりも強度が大きいということは、構造的な制振分野に精通している人によく知られている。従って、本発明の好ましい実施の形態で使用される強度の大きな後部アタッチメントは、外部の力による変形を生じにくく、そして同じ衝撃の場合低い振動レベルで共振を生じる。
【０１０７】
本発明の好ましい実施の形態では、振動に対する後部アタッチメントの抵抗力は、制振の当業者にとって知られている種々の物理的な手段によって更に高められる。この物理的な手段は、木材、ファイバーガラス、適当な厚さの複合材料または合成物質または金属およびこのような構造体に関連する固有振動モードを低減または除去するための適切に補強された他の材料のような振動耐性材料による製作を含んでいる。更に、後部アタッチメント１４は振動吸収パネル、シートまたはダイナマート（Ｄｙｎａｍａｔ）で市販されているような化合物によってカバーすることができる。
【０１０８】
後部アタッチメント１４は溶接、圧接、シーミング、接着、機械的締結具の使用またはこれらの組み合わせおよびリングと演奏面の相対運動および振動を防止するすべての方法によって、出縁１３に固定されている。本発明の好ましい実施の形態は、取り外し可能および交換可能な後部アタッチメント１４によってＧ−パンを便利にするために、頑丈な出縁１３の上で機械的な締結具を使用することを含んでいる。
【０１０９】
図１ｂ、図１ｃ、図１ｄおよび図１ｅに注目する。これらの図は、従来技術で得られるような自由な揺動を容易にするためのＧ−パンの好ましい吊り下げ方法を示している。Ｇ−パンは上述の吊り下げホイール１３ａと、支持スタンド１５の垂直材１５ａの最上部に固定された支持カップ１６とを使用することによって、この特徴を提供する。図１ｃは図１ｂに示した斜視図から見られる吊り下げホイール１３ｃと支持カップ１６の分解正面図である。図１ｄは吊り下げホイール１３ｃの軸１３ｄを通る断面を有する、スチールパンに最も接近した斜視図から見られる組み立て体の分解側面図である。図１ｅは組み立て体の平面図である。
【０１１０】
支持カップ１６は、吊り下げホイール１３ｃの形にぴたりと合うことを促進する簡単な半円形のデザインである。この構造の機能性は、
支持カップ１６を内張りすることによっておよび発泡体のような振動吸収材料を有する吊り下げホイール１３ｃを使用することによって更に高められる。これはスチールパンと支持スタンド１５の間で伝達される振動エネルギーを弱めるので、伝統的なスチールパンの潜在的なノイズ源であるスタンドの共振振動を低減する。
作動中、支持カップ１６は、回転軸回りのＧ−パンドラムの３６０°全体の運動を容易にする所定の位置に、吊り下げホイール１３ｃを保持する。この回転軸は吊り下げホイール１３ｃの軸１３ｄを接続する線によって規定される。Ｇ−パンの演奏準備のために一人で吊り下げホイール１３ｃを支持カップ１６内に配置しなければならないときに、このデザインはＧ−パンのワンステップ組み立てを容易にする。本発明者の知識によれば、前記ホイールとカップの装置はあらゆる種類の楽器にとって類のない唯一のものである。
【０１１１】
理論的には、迫持台１３ｂと吊り下げホイール１３ｃの対称配置は結果として、０°の普通姿勢を有するＧ−パン吊り下げとなる。実際は常に、幾分アンバランスである。これは、キー領域１ａを作るための演奏面１に形成された非対称形状と、楽器で使用されるいろいろな材料の特性の普通のばらつきの結果として、回転軸線の両側のＧ−パンドラムの２つの区間における演奏面１と出縁１３の質量の不均一な分布による。
【０１１２】
質量の前記の不均一な分布は、バランスを達成する角度を変えるための付加的な質量の適用を見込んでいる。従って、Ｇ−パンの姿勢の調節が容易である。それ故、本発明の後部アタッチメント１４の好ましい実施形態は、姿勢オフセットウェイト１４ａを用いて演奏中の楽器の姿勢を調節するための簡単な手段を提供する。この姿勢オフセットウェイトは磁石帯板または両面テープによって後部アタッチメント１４に取付けられている。これは従来技術の改良である。従来技術では、伝統的なパンの姿勢が製造の時点で直されている。
【０１１３】
磁石帯板は迅速かつ容易な調節を可能にするがしかし、磁性材料で作られた後部アタッチメントでのみ使用可能である。両面テープは一度固定したら容易に移動することはできないが、非磁性材料で作られた後部アタッチメント１４に適用可能である。
【０１１４】
本発明の好ましい実施の形態は、最小の楽器、すなわちＧ−ソプラノに関して０．１１ｋｇ／０．２５ポンドよりも大きくない姿勢オフセットウェイト１４ａを使用する。この姿勢オフセットウェイトは出縁１３のすぐ下で後部アタッチメント１４に固定されている。姿勢オフセットウェイト１４ａを出縁１３のすぐ下に位置決めすると、それが目見えにくくなり、かつ目立たなくなる。最大の姿勢角度は、すべての姿勢オフセットウェイト１４ａが吊り下げホイール１３ｃの間の中間に配置されるときに達成される。姿勢オフセットウェイト１４ａのウェイト選択は、Ｇ−パン上の実際のウェイト配置と要求される姿勢調節の範囲に依存する。
【０１１５】
伝統的な楽器は紐、コード、撚り糸または類似の品物によって、支持スタンドに吊り下げられ、演奏面のキーを叩くときに自由に揺動可能である。この自由な揺動運動は、最大の表現の自由を許容するが、スチールパン演奏中の普通のことになった。Ｇ−パンを支持するためおよび演奏中の自由揺動運動を提供するための吊り下げホイール１３ｃの使用は、発明者の知識によれば新規なアイデアであり、従って従来技術の大きな改良である。
【０１１６】
Ｇ−パンの演奏面１の好ましい実施の形態の一部を切り取った側面図である図２に注目する。従来技術とは違って、演奏面の好ましい実施の形態は、４つの別個の部品を有する事実上複合物である。これらの部品は一次ボウル１ｄ、絶縁ガスケット１ｆ、二次ボウル１ｇおよびキーカバー１ｃである。
【０１１７】
二次ボウル１ｇは絶縁ガスケット１ｆによって一次ボウル１ｄに取付けられている。この絶縁ガスケットは市販の３Ｍ  ＶＨＢのような産業用両面テープによって作られている。本発明の好ましい実施の形態では、二次ボウル１ｇが、演奏面１の連続性を保つように、演奏面１を形成するボウルの内面の適切な大きさの皿形リング上に挿入されている。
【０１１８】
二次ボウルがどのようにしてＧ−ソプラノに適用されるかについて次に説明する。このＧ−ソプラノでは、Ａ３から始まる３オクターブレンジが所望される。従って、前記Ｇ−ソプラノ上の二次ボウルは、第３オクターブのキーに位置するＡ５から始まる１２個のキーを支持しなければならない。前記Ｇ−ソプラノが４６４６．４ｃｍ２の演奏面積、３２．７ｃｍ／１２．９インチの半径および２５．４ｃｍ／１０インチの深さを有することが既に決定された。スチールパン設計式は、内側ボウルのために必要な最小面積が、２０．００ｃｍ／８．００インチの直径と８ｃｍ／３．１インチの深さの表面で得られる５１０．８ｃｍ２であることを示している。
【０１１９】
一次ボウル１ｄは、規定された範囲内ですべてのキーを支持するために必要なドラムの演奏面を最初に形成することによって作られる。Ｇ−パンの好ましい実施形態では、これは、直径が６７．３１ｃｍ／２６．５インチの円形のシートメタルを、スチールパン設計方程式によって画定される必要深さまで窪ませる必要がある。窪ませた後で、演奏面１の中央に、２０．００ｃｍ／８．００インチの直径の穴が切断形成される。前記発明の周長は６インチである。その後、厚さが０．３２ｃｍ／０．１２５インチで、内径が２０．００ｃｍ／８．００インチで、そして幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジ１ｅが穴の窪んだ全周に溶接される。
【０１２０】
二次ボウル１ｇには対応する類似のフランジ１ｈが形成されている。ドラムの音域に依存して、二次ドラム１ｇは、Ｇ−ソプラノの０．３５ｍｍ／０．１３インチからＧ−６バスの０．７ｍｍ／０．２６インチまでの厚さ範囲を有する。二次ボウル１ｇは、厚さが０．６４ｃｍ／０．２５インチで内径が２０．００ｃｍ／８．００インチでそして幅が０．６４ｃｍ／０．２５インチの円形フランジ１ｈを、厚さが１．００ｍｍ／０．０４インチで直径が２１．５９／８．５インチの円形シートメタルブランクに、最初に精密溶接することによって製作される。フランジ１ｈに取付けられないシートメタルブランクの部分はその後で、要求される形状プロファイルを二次ボウル１ｇ上に形成するために窪ませられる。そして、二次ボウル１ｇは所望な厚さプロファイルを得るために精密フライス加工または研磨される。
【０１２１】
二次ボウル１ｇはミニチュアドラムと考えることができる。このミニチュアドラムは、一般的に元の複合ドラムのキーの最も内側の同心リング内に配置される最も高いキーの音の高さに調律されている。Ｇ−ソプラノの好ましい実施の形態に関して、これは例えば第６オクターブに相当する。一次ボウル１ｄに使用される材料よりも薄く、熱処理や化学的処理によって硬化した材料を使用すると、各ドラムのより高い音域におけるキーの改良された作成手段が提供される。前記熱処理と化学的処理は金属学の当業者に知られたプロセスである。材料を硬化すると、鉄残留張力が増大するので、ギターの弦の締付けが音の高さを高めるように、より高い振動数を可能にする。
【０１２２】
フランジ１ｅ，１ｈは一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇのための補強材としての働きをする。
【０１２３】
絶縁ガスケット１ｆは、一次ボウル１ｄの振動を二次ボウル１ｇから切り離すきわめて重要な機能を発揮し一方、効果的な機械的締結具として作用する。この切り離し機能はきわめて重要である。というのは、伝統的なスチールパンの最も内側のキーが、それと全体構造体の間に存在する強固なカップリングのために、高いレベルの音楽的明瞭度を作ることが困難であることが経験によって判ったからである。高度なカップリングは、これらのキーが高い音を発生するために要求される残留張力の結果としてきわめて硬くなる傾向があるという事実から生じる。
【０１２４】
絶縁ガスケットによる、二次表面と一次表面間で伝達される振動レベルの減衰は、並列に接続されたばねやダッシュポットで支持される質量によってモデル化することができる。質量ｍの大部分は二次ボウルの質量である。これに対して、絶縁ガスケットはばね定数ｋおよびダッシュポット摩擦係数ｂに寄与する。一次ボウルから供給された速度Ｖ０から、所定の正弦周波数ωｒａｄ／ｓで発生する速度Ｖ１への減衰は、
【数１６】
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である。減衰はω＝０キーきに不変であり、ωが無限大キーきに０に近づく。二次表面における所望される最も低い所定の周波数が、一次表面の最も低いキーまたは一次表面の最も低い構造的共振周波数に一致するω０であると、一次表面が少なくともω０ｒａｄ／ｓの周波数で振動するときに、ｂ＝ｍω０およびｋ＝ｍω０２／４は０．４７または６．５ｄＢまたはそれより良好な減衰を生じる。
【０１２５】
絶縁ガスケットは、ビブロストップ（Ｖｉｂｒｏｓｔｏｐ）から入手可能であるような市販のボルトオン式防振マウントと置換え可能である。
【０１２６】
最も内側の高い音のキーは小さくなる傾向があり、一般的には伝統的なテノールスチールパンにとって５．０８ｃｍ／２．００インチの平均直径から小さな３．８１ｃｍ／１．５０インチまで小さくなる傾向がある。この事実により、調律と演奏が困難である。というのは、大きなキーと同じレベルの注意力および留意力でこれらのキーを成形するためにおよび速い楽節でこれらの正確に打撃するために、熟練が必要とされるからである。更に、演奏面での他の共振器の作動開始とは全くかけ離れた、演奏面１の音響的な波の反射が、演奏面の大きさおよび対応する距離による異常なエコーを生じる。前記の音響的な波は、出縁１３によって生じる硬い境界に当たる前に移動させなければならない。実際、振動レベルのレーザー干渉測定法によって、幾つかの最も内側のキーのモード周波数で振動する演奏面１の他の部分が測定される。この部分はしばしば、キー自体よりも高い振動レベルで振動する。
【０１２７】
二次ボウル１ｇの使用は、関連するジオメトリーを一層正確に制御可能である表面を作ることによって、これらの問題を克服する。二次ボウルの外周まで音響的な波が移動する距離が従来技術の場合よりも短いので、二次ボウル１ｇの表面は二次ボウル１ｇ材料内の音響反射作用を低減するように作用する。
【０１２８】
二次ボウル１ｇを形成するために薄い材料を使用すると、伝統的な楽器のキーの質量を大きな面積にわたって配置することができるので、キーの大きさの小幅な増大が容易になる。質量維持に基づいて、係数ｋの厚さの低減は、同じ係数ｋの二次ボウル１ｇの面積の増大と、キー寸法の
【数１７】
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の増大を必要とする。
【０１２９】
もし、伝統的なテノールの中央部分の代表的な厚さが０．６ｍｍ／０．０２５インチであり、そして二次ボウルのキーが０．３５ｍｍ／０．０１５インチのオーダーであると仮定すると、キー寸法の増大は３０％のオーダーである。
【０１３０】
従って、演奏面の複合デザインは、従来技術で得られるレンジの上側の音楽的レンジを越えるＧ−ソプラノのキーのオクターブ全部の形成を容易にするように思われる。更に、前記のキーが伝統的なテノールパンで得られるものよりも３０％大きいので、音楽的な演奏が改善される。というのは、キーを容易に叩くことができ、この大きなキーで生じる音が大きいからである。
【０１３１】
図２は一次ボウルと類似する凹形の二次ボウルを示している。しかしながら、二次ボウルは一次ボウルに取付けるために凸形に反転させることが可能である。このように凸形にすると２つの利点がある。第１に、二次ボウルのキーが、図２に示した凹形の二次ボウルよりも、パン奏者に近いところに配置される。第２に、二次ボウルを収容するために一次演奏面上に穴をあけることが必ずしも必要でない。後述のように、演奏面の中央を横切る音響伝達を制限するために、そうすることが望ましい。前記の二次ボウルは、そのアタッチメント、フランジおよび絶縁ガスケットを収容するために一次ボウルの中央部分を適切に準備した後で、一次ボウルに簡単に固定可能である。
【０１３２】
Ｇ−ミッドおよびＧ−ソプラノパンでは、半径方向に対向するキー集団は前記キー間のエネルギー伝達の結果として不調和音のレベルになり得る。従って、キーを音響的に分離し、これらの楽器の中央部を横切る音エネルギー伝達を低減するための機構を講じる必要がある。
【０１３３】
このモードの音響カップリングは二次ボウルを嵌め込むために形成されたフランジによって十分に低減されるが、演奏面上でのウェブ支持部の選択的荷重によってあるいは音響エネルギー伝達を妨害するために演奏面上に人工品を追加することによって、更に低減することができる。
【０１３４】
後者の場合、従来技術のように、キーは、調律されない剛性の領域、溝、穴、長穴、キー間の局部的熱処理領域およびキー近くの支持ウェブ１ｂの領域上の剛性アタッチメントによって分離可能である。
【０１３５】
ニュートンの運動の第１法則により、
Ｆ＝ｍａ
ここで、Ｆは加えられる力、ｍは力が加えられる質量そしてａは発生する加速度である。従って、加えられる力が同じ場合、所定の係数ｘを質量に加算すると、同じ係数ｘだけ加速度が減少することになる。これは低いレベルの振動を生じ、その総量は支持ウェブ１ｂの特別な区間の質量が増大した係数によって推定可能である。
【０１３６】
弾性係数ｋを有するばねと所定の質量ｍに関して、ばねによって吊り下げられているときの質量の運動の共振振動数が
【数１８】
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によって求められることが知られている。従って、質量の追加は、非音楽モードに起因する共振振動数を低下させる。
【０１３７】
そこで、本発明は、演奏面１の支持ウェブ１ｂの振動吸収処理手段としての、振動コントロールの当業者によって質量装填と呼ばれる選択的な質量追加によって、高いレベルの内部キー絶縁および分離を提供する。そのために使用される質量は、支持ウェブ１ｂの或る個所に集中させてもよいし、前記支持ウェブ１ｂを横切るように配置してもよい。前記処理は、伝統的な楽器にとって一般的である好ましくない高音の非音楽的共鳴を抑制する効果がある。
【０１３８】
ダイナマートやダイナマート・エクストリーム（Ｘｔｒｅｍｅ）のような市販の振動吸収処理材の使用は、振動エネルギーを熱に変換するために摩擦を用いる材料を使用することによって、増大した質量の振動減衰特性を向上させる。そうでない場合、前記振動エネルギーは音に変換される。
【０１３９】
本発明の好ましい実施の形態では、一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇ上のキーは伝統的な方法で支持ウェブ１ｂによって分離されている。そのために、前記支持ウェブ１ｂは構造体の剛性を高めるために熱処理または化学的処理によって強化される。前記処理は金属学の分野の当業者にとって周知である。更に、振動吸収処理材が支持ウェブ１ｂに貼られる。必要な質量と振動吸収処理材の量は、レーザー干渉技術または振動測定技術の当業者に知られている他の技術を用いて測定されるキーカップリング程度によって決定される。
【０１４０】
演奏面１のために、広範囲の材料を使用することができる。材料の不可欠な特性は、（ａ）高い疲労性能、（ｂ）受け入れ可能な共振停滞、（ｃ）応力振幅と比減衰エネルギーの間の線形関係、（ｄ）熱処理可能な材料、この材料では、内部減衰（サイクル毎の単位容積あたりの放出されるエネルギー）を低減するために、冶金学的状態を変更することができる、（ｅ）均一な減衰特性が存在する等方性材料である。
【０１４１】
考えられる材料は次のような非鉄金属を含む。（ａ）アルミニウムとその合金：マグネシウムを２％まで含み冷間圧延されるアルミニウム、（ｂ）銅と銅合金：９９．９５％の銅、７０％の銅３０％の亜鉛、６５％の銅３５％の亜鉛、（ｃ）マンガン合金：８８％のマグネシウム、１０％のアルミニウム、２％よりも多いマンガン、ジルコニウム、亜鉛、（ｄ）ニッケル、チタン。
【０１４２】
考えられる材料は次のような鉄金属を含む。０．０４〜０．１５％の炭素と少ない硫黄（＜０．００１％）を含有し、引き抜き特性を有する炭素鋼、０．３％までの炭素を含む浸炭鋼、加工硬化されていないチタンまたはニオビウムによって安定化されたオーステナイト系ステンレス鋼。
【０１４３】
一次ボウル１ｄと二次ボウル１ｇは同じ材料によって製作する必要はない。実際に、各ボウルのための使用される材料は音楽的レンジやコストに基づいて選択可能である。
【０１４４】
好ましい実施の形態は両ボウルのために、０．０４〜０．１５％の炭素と少ない硫黄（＜０．００１％）を含有し、引き抜き特性を有する炭素鋼を使用する。
【０１４５】
本発明が従来技術で得られるものよりも広いレンジのキーを生じる楽器に特徴があるので、演奏スティックまたはマレットの設計も同様に困難である。このスティックとマレットは各キーに伝統的に調律される２つまたは３つの上音だけを励起し、前記キーに自然に存在する高い部分音を励起しないように選択すべきである。前記の高い部分音は一般的に特性が非音楽的であり、たいてい不所望な金属音を生じる。
【０１４６】
打撃に対するキーの応答が、打撃時にキーに加えられる力対時間のプロファイルである押込み関数に依存することが認められる。前記押込み関数は演奏者が打撃を行う方法と、演奏スティックの選択の結果である。重要なスティック特性がその質量とその追従性であることが知られている。これらは、打撃中にスティックがキーに接触する接触時間と、打撃中の最大接触面積に影響を及ぼす。
【０１４７】
打撃による衝撃エネルギーの小さな割合が、接触時間よりも短い周期のモード周波数に与えられる。その大きな割合が接触時間よりも長い周期のモード周波数に与えられる。
【０１４８】
Ｇ−ソプラノにおいて、例えば基本キー周期は８対１の比だけ異なり、パンのすべてのキーを１本のスティックで効果的に励起することを困難にする。内側キー、すなわち高音のキーは短い接触時間のスティックを必要とする。この短い接触時間は高い追従性、すなわち「硬い」スティックを使用することによって生じる。しかしながら、同じ質量のスティックにとって、外側キー、すなわち低温のキーは、長い接触時間を有するスティックを必要とし、低い追従性、すなわち軟らかいスティックを使用することによって生じる。
【０１４９】
本発明では、この要求は、（ａ）関連するドラムの最高音キーに要求される追従性を有するスティックを使用すること、（ｂ）低温キーを被覆する適切な厚さと追従性を有する材料で作られたキーカバー１ｃを使用することによって満たされる。基本的には、このアプローチは演奏スティック頭部から柔軟な材料を取り除いてキー上に置く。キーカバー１ｃはキーの音の高低に影響を与えるほど重くてはならない。キーカバーはスティックで叩くきに適切な接触時間を保証するのに十分な薄さでなければならない。
【０１５０】
Ｇ−ソプラノスチールパンでは、例えばキーカバー１ｃが最も外側のリング、すなわちリング０  １ｉと、中間のリング、すなわちリング１  １ｊ上のキーにのみ掛けられる。これらのキーは、最も内側のリング、すなわちリング２  １ｋでの最適な使用のために設計されたスティックまたはマレットで、申し分なく演奏可能である。このアプローチは、特別なＧ−パン実施が第２ボウル１ｇを組み込んだ複合デザインを利用しないときでも使用可能である。
【０１５１】
キーカバー１ｃはフェルト、ゴム、シリコンまたは他の類似合成材料のような柔軟な材料によって作られている。しかしながら、試験の結果、キーカバーを形成する柔軟な材料がフェルトのコンシステンシーであるとき、そしてゴム材料または最も多くのスティックで使用される他の類似合成材料ではないときに、キーカバー１ｃが最も効果的であることが判った。貼られるフェルトの厚さは１ｍｍ／０．０２５インチよりも大きくすべきである。
【０１５２】
更に、キーカバー１ｃはキーに接着すべきではない。というのは、接着がキーのたわみや振動に影響を及ぼすからである。その代わりに、キーカバー１ｃはキーに密着させられ、前記のキーの境界を形成する支持ウェブ１ｂの区間でのみ所定位置に保持される。材料がキーにぴったり合い、カバーとキーの間に空隙が存在しないと、最良の結果が得られる。
【０１５３】
演奏面１の好ましい実施形態では、両面テープを用いてキー境界で演奏面に接着された、０．５ｍｍ／０．０１３インチと１ｍｍ／０．０２５インチの間の厚さを有するフェルトを使用する。
【０１５４】
再び図１を参照する。伝統的なスチールパンのスカートは、ドラム缶からの伝統的な楽器の製作の結果である。しかしながら、本発明の好ましい実施の形態は、Ｇ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッドのための伝統的な管デザインに対して、後部アタッチメント１４によって改良を施す。この後部アタッチメントは実際に演奏面の後側部分を部分的に覆う。
【０１５５】
そのためにドームまたはボウル構造体を使用すると、要求される強度および剛性が提供される。ドームアタッチメントは中実構造でもよいし、剛性メッシュでもよいし、この二つの組み合わせでもよい。楽器の音楽的正確さおよび性能特性が演奏面に与えられる音響インピーダンス負荷の変更により損なわれないようにするためには、注意深い音響デザインが要求される。例えば、Ｇ−ミッド、Ｇ−セカンドおよびＧ−ソプラノの中実後部アタッチメント１４が、注意深くデザインされた穴または開口を有すると、音響インピーダンス負荷を最小限に抑える働きをし、一方、選択された方向への音の放射を強める。
【０１５６】
本発明のＧ−パンデザインは、楽器の音響放射を強める後部アタッチメント１４の他のデザインを容易にする。調査の結果、伝統的なスリープパン楽器の放射パターンが視聴者の位置への最大の音放射に有利でないことが判った。特に、ミドルレンジとアッパーレンジをカバーする楽器では、放射パターンがドラムの長軸に沿って、すなわち円筒面の上部と後部の方へ集中する傾向がある。これは、最大の音エネルギーが放射して演奏家に戻るかあるいは一般的な演奏時の楽器の姿勢によって床の方に放射されることを意味する。後者の場合、床を形成する材料によって音が反射または吸収される。
【０１５７】
後部アタッチメント１４の注意深い音響デザインは、楽器の音響指向性を大幅に改善する。主たるデザイン上の制約は、演奏面１での音響インピーダンス負荷が、負荷されていない演奏面１で得られるものと大きく異ならないようにすることである。更に、後部アタッチメント１４は、楽器の再チューニングを容易にするために、演奏面１に容易にアクセスできるようにすべきである。実際に、音響インピーダンス負荷の変化が、後部アタッチメントの定位置で楽器を最終チューニングすることによって或る程度補償可能である。
【０１５８】
従って、Ｇ−パンデザイン原理は実際に、後部アタッチメント１４の３つのカテゴリを考慮している。
【０１５９】
タイプ１のアタッチメントはもっぱら、後部アタッチメント１４の剛性デザインを使用する演奏面１の後部を保護するように設計されている。この後部アタッチメントの剛性デザインは、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの可聴レンジ全体にわたって物理構造を最大限減衰するという特徴がある。
【０１６０】
元のドラムの本体が切断された後に残る伝統的な円筒管デザインは、もし後部アタッチメント１４構造体の共振振動を最小限に抑えるかまたは除去するように適切に補強されている場合には、タイプ１の後部アタッチメント１４の一例である。
【０１６１】
前記の円筒管デザインの場合、望ましくない振動を抑制するための要求される剛性は、いろいろな物理的手段によって得ることができる。この手段は、木材、ファイバーガラス、適当な厚さおよび処理の複合材料または合成物質または金属およびこのような構造体に関連する固有振動モードを低減または除去するための適切に補強された他の材料のような振動耐性材料の使用を含んでいる。特に、管の開放端部は、そこに波腹を有する固有振動モードを低減または除去するように強化しなければならない。強化は、いろいろなデザインの補強ブレースを管の端部に固定することによって達成される。すべてのケースにおいて、前記ブレースは演奏面の後部へのアクセスを制限しないようにすべきであり、かつ必要に応じてメンテナンスおよび再チューニングを容易にするようにすべきである。
【０１６２】
図３は、１．５ｍｍの軟鉄によって製作された円筒管デザインを用いたタイプ１の後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態を示している。管を構成している鉄板は出縁１３への取付けのために適当な直径に巻かれ、そして所望な長さに切断される。タイプ１の後部アタッチメントが音響のためよりも演奏面１を保護するためにデザインされているので、長さは演奏面１のボウルの深さに合わせて選定されるが、そうでない場合には伝統的な長さに合わせてもよい。Ｇ−ソプラノの場合、この長さは一般的に２０．３ｃｍ／８インチであるが、２５．４ｃｍ／１０インチ以下である。Ｇ−セカンドスチールパンの場合、この長さは一般的に３５．６ｃｍ／１４インチであるが、４５．８ｃｍ／１８インチ以下である。Ｇ−６バスの場合、この長さは一般的に８６．３６ｃｍ／３４インチである。
【０１６３】
出縁１３に固定される管の端部のフランジ１４ｃは、出縁１３の取付けを容易にするために使用される。管とフランジからなる管アセンブリは、巻取りプロセスで発生した内部応力を取り除くために熱処理される。ピアノまたはギターの弦の張力の低下によって生じる音高の低下と同様に、内部応力の低減は内部応力によって引き起こされるモード周波数を低減する傾向がある。材料は後部アタッチメント１４の振動吸収能力を更に高めるように、粗い粒子を有する。
【０１６４】
出縁１３へのフランジの取付けはナットとボルトによって行われる。接触ノイズを除去するために、ナットとボルトはフランジ外周に沿って５ｃｍ／２インチ毎に取付けられ、加えて、コルク、ゴム、フェルトまたは他の振動減衰材料がフランジと出縁１３の間に使用される。
【０１６５】
更に、鉄の表面を波形成形することによって、振動に対する耐性が高められる。上記波形成形リングが金属板の撓みに抵抗するブレースの役割をすることが、振動分析および制御の専門家に知られている。波形成形した隆起部は高さが２．５４ｃｍ／１．００インチで、最大幅が２．５４ｃｍ／１．００インチであり、離隔距離が７．６２ｃｍ／３インチよりも小さい。タイプ１の後部アタッチメントの内面は市販の振動吸収マットまたはダイナマートイクストリーム（Ｄｙｎａｍａｔ  Ｅｘｔｒｅｍｅ）のようなコーティングで被覆されている。
【０１６６】
演奏面とは反対側の管の端部は開放したままであり、全周に装着されたリング１４ｄによって補強されている。このリング１４ｄは１．２５ｃｍ／０．５０インチの中空円形断面の軟鉄で作られている。リングのために使用される最小厚さの鋼は、アンシスケジュール（ＡＮＳＩ  Ｓｃｈｅｄｕｌｅ）４０である。
【０１６７】
タイプ２の後部アタッチメント１４は、演奏面１の後部を保護し、同時にＧ−パンの音放射特性を高めるように設計されている。この場合、後部アタッチメントを取付けた楽器の音楽レンジを超える音エネルギーの効率的な放射体として作用するために、上記後部アタッチメント１４を適切に設計することにより、Ｇ−パンの音放射特性が高められる。このカテゴリは２つのサブカテゴリに分けられる。
【０１６８】
タイプ２ａの後部アタッチメント１４は、関連する楽器に設けられたキーの幾つかまたはすべてにチューニングされたいろいろなデザインの共鳴器を使用する。従って、タイプ２ａの後部アタッチメント１４の理想的な周波数応答は、関連する楽器のいろいろなキー周波数における共鳴のピークだけからなっている。タイプ２ａの後部アタッチメント１４で使用される上記共鳴器は、楽器の音色を著しく変化させ、音の大きさのレベルを増大させることになる。
【０１６９】
タイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、可聴スペクトルに渡って後部アタッチメント１４からの均一な音レベル強度の放射を保証する後部アタッチメント１４の構造を使用する。従って、タイプ２ａの後部アタッチメント１４の理想的な周波数応答は、重大な共鳴特性を回避するがしかし、事実上帯域通過であり、楽器の音楽レンジに渡って均一な応答を有し、下側と上側の周波数限界の下方および上方でロールオフする。上記のタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、極端にタイプ２ａの後部アタッチメント１４のような減衰をしないが、設計した共振周波数で振動レベルがピークとなるタイプ２ａの後部アタッチメント１４と比較して、すべての励起周波数で比較的に低い振動レベルを示す。効果的な音放射は、後部アタッチメントの大きな表面積の結果である。
【０１７０】
タイプ２ａの後部アタッチメント１４を備えたＧ−ソプラノスチールパンの好ましい実施の形態は、図４に示すような管クラスタ１７を使用する。図４ａは管クラスタ１７を見せるためにアタッチメントの外側シェル１８を切断した側面図である。外側シェル１８は既に説明した伝統的な単一管のタイプ１の後部アタッチメント１４と全く同じである。管クラスタは小径、一般的には５．０８ｃｍ／２インチから１０．１６ｃｍ／８インチまでの開放端型管１７のグループからなっている。各管１７の長さは、管共振が基本キー周波数に一致するように設定されている。
【０１７１】
図４ｂは、管クラスタ１７を有する後部アタッチメント１４を備えたＧ−ソプラノ鉄管の背面図である。図示では、管がフレーム１９にボルト止めされている。フレーム１９は半径方向ブレース１９ｂによって互いに保持された同心的な円形ブレース１９ａを備えている。円形ブレース１９ａと、半径方向ブレース１９ｂは共に、断面直径が１．２５ｃｍ／０．５インチの中空正方形断面または中空円形断面を有するアルミニウムまたは鉄からなっている。フレーム自体は、外側シェル１８にボルトで固定されている。
【０１７２】
開放管の共振周波数および管ジオメトリーに関して、次式が知られている。
【数１９】
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ここで、ｆｎはｎ次の共振周波数、ｎは正の整数、ｄは管径、Ｌは管長そしてｖは空気中の音速である。係数０．３ｄは管の端部における音の分散を補正するために使用される最終補正係数である。従って、係数Ｌ＋０．３ｄはキー周波数の１／２波長に相当する。  
【０１７３】
式は加えられる周波数の１／４波長よりも小さな管径に適用される。Ｇ−ソプラノパンの場合、この管径は３３．０２ｃｍ／１３インチから４．０６ｃｍ／１．６インチまで変化する。Ｇ−ソプラノスチールパンに適用されるようなタイプ２ａの後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態は、リング０  １ｉのために管径５．０８ｃｍ／２．００インチ、リング１  １ｊのために管２．５４ｃｍ／１．００インチそしてリング２  １ｋのために管１．２７ｃｍ／０．５インチを使用する。この選択は、Ｇ−ソプラノパンについて７１．４８ｃｍ／２８．１４インチから８．９３ｃｍ／３．５２インチまで変化する管長を生じる。
【０１７４】
クラスタの各管は単一キーの下方に配置されている。管の直径は対応するキーの表面積の１／４を覆うように選定され、振動の節の線を回避して、キーの１／４より上方に配置される。これは第２と第３分音の消滅の可能性を最小限に抑えるためのものであり、従って管の口部での音の強さレベルを最大にする。
【０１７５】
管クラスタ設計の１つの主要な利点は、個々の各キーが固有の共鳴器と関連づけられることである。これに対して、伝統的なスチールパンのスカート、すなわちタイプ１の後部アタッチメント１４とタイプ３の後部アタッチメント１４は、すべてのキーに対し１個の共鳴器しか備えていない。
【０１７６】
更に、管が両側で開放しているので、その共振モードは基本共振周波数のすべての倍数で生じ、伝統的なスチールパンのような共鳴ゼロは生じない。この利点は最適な音響放射体設計を一層容易にする。
【０１７７】
しかしながら、最大音響効果のために、必要な管長は非常に長い、実際、Ｇ−６バスの場合、最長管は長さが３４９ｃｍ／１３５インチである。この問題は例えばチューバのように管を折り畳むことによって容易に対処可能である。
【０１７８】
図５はタイプ２ｂの後部アタッチメント１４を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態を示している。このＧ−パンはそのリムに最も近いキーの基本周波数で共鳴する後部アタッチメント１４の構造体のチューニングされた共振部２０を使用する。タイプ２ｂの後部アタッチメント１４の共振部２０の好ましい実施の形態では、実際にチューニングされたキーが演奏面１に形成されたキーに類似している。代替的な実施は例えばリードの使用を含んでいる。このリードは後部アタッチメント１４の本体に切り込まれ、リード長の調節によって要求周波数に調律されている。
【０１７９】
タイプ２ｂの後部アタッチメント１４の好ましい実施の形態は、タイプ１とタイプ３の後部アタッチメント１４に対して、楽器の個々のキーのためにチューニングされる音波放射を非常に容易するという利点を有する。実際、チューニングされる共振部２０は、音場へのその個々の寄与を減らすために減衰させるかまたは弱めることが可能であり、現場での音場の調節を可能にし、その結果すべてのキーの音レベルを幾分均一にする。減衰は例えば質量の負荷によって達成される。更に、タイプ２ｂの後部アタッチメント１４はタイプ２ａの後部アタッチメント１４に対して、製作が容易で低コストであるということと、持ち運び特性が一層良好であるという利点がある。
【０１８０】
タイプ３の後部アタッチメント１４は、演奏面１の後部を保護すると同時に、後部アタッチメント１４と演奏面１によって取り囲まれた空気の音響共鳴によって、Ｇ−パンの音響放射特性を高めるように設計されている。純然たるタイプ３の後部アタッチメント１４はタイプ１の場合のように非常に剛性のある後部アタッチメント構造体を使用するが、タイプ２の後部アタッチメント１４の場合のように中実の共振体の使用を含んでいない。このタイプ２の後部アタッチメントはその代わりに、要求される放射特性を達成するために、後部アタッチメント１４と演奏面１によって形成された囲壁内の空気の運動力学を利用する。
【０１８１】
タイプ２とタイプ３の構造体の特性を組み合わせて、１つの後部アタッチメント１４に組み込むことができる。この後部アタッチメント１４はその本体上に、音響を考慮するように設計された音響共鳴体を有する。
【０１８２】
図６はタイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−ソプラノの好ましい実施の形態を示している。この後部アタッチメント２１はボウルの非常に低い部分にポート穴２２を有する逆さドームまたはボウル構造体からなっている。このポート穴２２は、パンの最も高い音楽レンジに相当する、Ｇ−ソプラノの最も内側のリング、すなわちリング２  １ｋからの直接的な放射を可能にするのに十分な大きさに形成されている。図６ａは演奏者から見たような平面図である。図６ｂは部分的に切断した側面図である。図６ｃは底面図である。ポート穴２２は中央に明瞭に示してある。ポート穴は演奏面１上のリング２  １ｋの１２個のキー１ａとかろうじて重なっている。
【０１８３】
タイプ３の後部アタッチメント２１と演奏面１によって形成される空所の容積と、ポートの大きさは、楽器の最も低いキー周波数を高めるように設計されている。この設計はＧ−ミッドとＧ−６バスに最も適している。これは可搬性をわずかに改良するが同時に、Ｇ−３ミッドとＧ−ソプラノ楽器に容易に適用可能である。演奏面上のキーの負荷が最小になるように設計すべきである。
【０１８４】
タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンは、ヘルムホルツ共鳴器として設計可能である。このヘルムホルツ共鳴器は次の共鳴周波数を有することが知られている。
【数２０】
2011510330.tif 000080
ここで、ｃは音速、公称値は３４０ｍ／ｓ、ｒｐ＝ｄ／２はポート半径、ｄはポート直径、そしてＶはＧ−パンと穴あき後部アタッチメントによって取り囲まれた容積である。係数１．７ｒｐは容積Ｖを有し、長さＬと半径ｒｐの管を介して大気中に唯一の開口を有する伝統的な共鳴器の等価長Ｌである。この容積は閉鎖されている。
【０１８５】
相当する周波数応答は、次式
【数２１】
2011510330.tif 000081
によって与えられるＱ係数を有する帯域通過である。
ここで、
【数２２】
2011510330.tif 000082
ここで、Ｂは共鳴器の３ｄＢ帯域幅である。
【０１８６】
これらの式を適用するために、容積Ｖを計算しなければならない。演奏面１が底部半径ｒと高さｈｐｓを有する球形キャップであると仮定することにより、この容積の推定値が得られる。更に、タイプ３の後部アタッチメント２１が高さｈｒａの球形キャップの一部であると仮定される。この一部は、高さｈｐと底部の半径ｒｐを有する小さな球形キャップを取り除いた後に残る演奏面である球形キャップと同じ底部を共有する。上記球形キャップの取り除きは半径ｒｐの開口部２２を生じる。決めた変数を一層良好に図示するために、図７を参照する。図７には、図６に示したタイプ３のアタッチメント２１を備えたＧ−パンの側面図にこれらの変数が記入してあり、そしてＶに関する式を立てるために使用される記号が示してある。
【０１８７】
容積Ｖは、タイプ３の後部アタッチメント２１を形成する球形キャップの全体容積から、演奏面によって取り囲まれた容積と、ポートを形成するためにタイプ３の後部アタッチメント２１から取り外した球形キャップの容積とを合わせた容積を差し引くことによって得られる。これは次式によって与えられる。
【数２３】
2011510330.tif 000083
上記の式はポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１に関連する等式である。ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１を設計するための好ましいアプローチは、先ず最初にＱ係数
【数２４】
2011510330.tif 000084
と共鳴周波数ｆｒの適切な値を選定することである。要求されるポート半径と楽器容積は次式
【数２５】
2011510330.tif 000085
および
【数２６】
2011510330.tif 000086
から計算することができる。
【数２７】
2011510330.tif 000087
は次式
【数２８】
2011510330.tif 000088
のように選定すべきである。ここで、ｒｐｍａｘはポートの許容最大半径である。これは一般的に、演奏面１を形成する球形キャップの底部半径の２５％であるか、またはヘルムホルツ様の作用と現実的な解決策を保証するためにそれ以下である。
【０１８８】
この不等式は、
【数２９】
2011510330.tif 000089
とｆｒの選択において考慮しなければならないトレードオフを示している。ヘルムホルツ共鳴器が実質的に単一周波数共鳴器であるので、或る戦略では、パンの最も低いキー周波数の直ぐ上にｆｒが設定され、かつ低い周波数で音の大きさを大幅に低下させずに、帯域幅ができるだけ広くなるように、Ｑが設定される。８．６５のＱ係数は１半音帯域幅となり一方、２．８７のＱ係数は±３半音の帯域幅となるので、共鳴周波数での音の大きさを低下させる。
【０１８９】
これまで説明した開示内容は、ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１に関連する等式を示している。ポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１を設計するための好ましいアプローチはまず最初に、Ｑ係数、
【数３０】
2011510330.tif 000090
および共鳴周波数ｆｒの適切な値を選定することである。要求されるポート半径と楽器容積は次式
【数３１】
2011510330.tif 000091
および
【数３２】
2011510330.tif 000092
から計算することができる。
【数３３】
2011510330.tif 000093
は次式
【数３４】
2011510330.tif 000094
のように、選定すべきである。ここで、ｒｐｍａｘはポートの許容最大半径である。これは一般的に、ヘルムホルツのような作用と現実的な解決策を保証するために、演奏面１を形成する球形キャップの底部半径の３０％またはそれ以下である。
【０１９０】
この不等式は、
【数３５】
2011510330.tif 000095
とｆｒの選択において考慮しなければならないトレードオフを示している。ヘルムホルツ共鳴器が実質的に単一周波数共鳴器であるので、或る戦略では、パンの最も低いキー周波数の直ぐ上にｆｒが設定され、かつ低い周波数で音の大きさを大幅に低下させずに、帯域幅ができるだけ広くなるように、Ｑが設定される。８．６５のＱ係数が１半音帯域幅となり一方、２．８７のＱ係数は±３半音の帯域幅となるので、共鳴周波数での音の大きさを低下させることに留意すべきである。
【０１９１】
タイプ３の後部アタッチメント２１は、伝統的なスチールパンおよびタイプ１とタイプ２ａのアタッチメントにおいて使用されるスカートを、その可搬性を高めることにより、容易に改良を加えることが可能である。例えば、後部アタッチメントがＧ−３ミッドスチールパンの最も低いキーの周波数で共鳴するように設計されると仮定する。直径が６７．３ｃｍ／２６．５インチのスチールパンにとって、これは１１０Ｈｚの基本周波数を有するＡ２に相当し、１３８．９ｃｍ／５４．７インチの管長を必要とする。
【０１９２】
しかしながら、球形キャップの高さｈｒａがたったの３４．３ｃｍ／１３．５インチである、上記種類のポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１が必要である。このデザインのために、演奏面の深さはｈｐｓ＝２０．３ｃｍ／８．１５インチであり、ポート半径はｒｐ＝９．３ｃｍ／３．７インチであり、そしてポートの高さはｈｐ＝１．３ｃｍ／０．５インチであり、１８．２のＱ係数を生じる。ポート半径を１８．９ｃｍ／７．４インチに増大させ、Ｑ係数を８．５に減らすことができ一方、演奏面と上記の後部アタッチメントの間に、長さが１０．６ｃｍ／４．２インチで直径が６７．３ｃｍ／２６．５インチの円筒管を配置することによって、同じ共鳴周波数を維持することができる。変更した後部アタッチメントは囲まれる容積を２倍にし、４４．９ｃｍ／１７．７インチの全長となる。
【０１９３】
他方では、タイプ２ａの管クラスターデザインとタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、各キーがその固有の共鳴器を有するので、楽器の各キーからの放射のチューニングが一層多様性に富むことになる。更に、伝統的なスチールパンで使用されるスカートとは異なり、タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態は単一共鳴だけを示し、その周波数応答で共鳴ゼロを示さないので、音響共鳴器として一層適している。
【０１９４】
タイプ３の後部アタッチメント２１は、伝統的なスチールパンおよびタイプ１とタイプ２ａのアタッチメントにおいて使用されるスカートを、その可搬性を高めることにより、容易に改良を加えることが可能である。例えば、１１０Ｈｚの基本周波数に一致するＡ２の最も低いキーを備えたＧ−３ミッドは、１５１ｃｍ／６０インチの管長を必要とする。しかしながら、球形キャップの高さがたったの３８．１ｃｍ／１５インチである、上記種類のポートを形成した球形のタイプ３の後部アタッチメント２１が必要である。他方では、タイプ２ａの管クラスターデザインとタイプ２ｂの後部アタッチメント１４は、各キーがその固有の共鳴器を有するので、楽器の各キーからの放射のチューニングが一層多様性に富むことになる。更に、伝統的なスチールパンで使用されるスカートとは異なり、タイプ３の後部アタッチメント２１を備えたＧ−パンの好ましい実施の形態は単一共鳴だけを示し、その周波数応答で共鳴ゼロを示さないので、音響共鳴器として一層適している。
【０１９５】
次に、Ｇ−パン楽器のオーケストラを形成するために使用可能な楽器のレンジの好ましい組み合わせを説明する。このようなオーケストラはもっぱら、前述した４個の楽器、すなわちＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンド、Ｇ−３ミッドおよびＧ−６バスからなっている。これらの楽器は一緒に、音楽レンジＧ１〜Ｂ６をカバーしている。伝統的な音響スチールパンが音楽レンジＡ１〜Ｆ６をカバーしているので、これは８つの半音だけ従来技術を改良する。更に、Ｇ−パンはこのレンジをカバーするために、明確に異なる楽器を４個だけ使用する。これに対して、伝統的なスチールパンは、明確に異なる楽器を１１個以上使用する。
【０１９６】
表１はＧ−パン合奏レンジと伝統的なスチールパンの代表的な音楽レンジとの比較を示している。新しいＧ−パンデザインが楽器の数を４個に減らすことによって混雑を取り除くことが明らかである。この混雑は小さな音楽レンジをカバーするために多数の楽器を有することによって生じる。従って、Ｇ−パン合奏は、例えば表１に弦楽器の場合について示すように、より多くの伝統的な楽器と調和することができる。弦楽合奏団は４個の楽器で広い音楽レンジを効果的にカバーすることができる。
【０１９７】
本発明のＧ−６バスは６個のドラムで、音楽レンジＧ１〜Ｃ４、すなわち３０キーまたは２．５オクターブのすべてをカバーする。従って、Ｇ−６バスは伝統的な９バススチールパンと６バススチールパンの組み合わせレンジを凌駕している。
【０１９８】
【表１】
2011510330.tif 000096
【０１９９】
Ｇ−３ミッドは３個のドラムでＡ２〜Ａｂ５、すなわち３６キーまたは３オクターブのすべてをカバーする。従って、Ｇ−３ミッドはバリトンからアルトまでのレンジをカバーし、３−チェロ、４チェロおよびダブルギター鉄ドラムの組み合わせレンジと、４チャンネル鉄ドラムとテノールバススチールパンの大きなレンジを凌駕する。
【０２００】
本発明のＧ−３ミッド楽器の好ましい実施の形態は、キーの適切な相互離隔によって最大明確度および音楽的活動を保証するために、３オクターブのキーを含んでいるが、Ｇ−３ミッド楽器はその演奏面に４５個のキーを収容することができるので、従来技術の４チャンネル鉄ドラムの代表的な音楽レンジを凌駕している。
【０２０１】
Ｇ−セカンドは２個のドラムで、Ｄ３〜Ｃ＃６の音楽レンジ、すなわち３６個のキー全部をカバーする。アルトとテノールレンジを対象とし、伝統的なダブルセカンドおよびダブルテノールスチールパンの組み合わせレンジを凌駕している。本発明のＧ−セカンドの役目は、ほとんどの演奏で前列の楽器となるＧ−ソプラノを補助することである。
【０２０２】
Ｇ−ソプラノは１個のドラムで、Ｃ４〜Ｂ６、すなわち３６個のキーまたは３オクターブ全部をカバーする。ソプラノレンジを対象とし、ローテノールスチールパンとハイテノールスチールパンの組み合わせ音楽レンジを凌駕する。
【０２０３】
設計がプラスまたはマイナスの２半音によって最も低いキーを変更できるので、表１のＧ−パン合奏のために示したキーレンジは公称値である。
【０２０４】
従来技術と比べて、本発明のＧ−パンセットの好ましい実施の形態は、所定のキーレイアウトデザインを２つだけ使用する。この両レイアウトデザインは、できるだけ、隣接キーが同じ子音間隔だけ異なり一方、キーの論理的および無矛盾の分配によって、より一般的なスケールのすべてを演奏するために手の動きが容易になるようにする。
【０２０５】
本発明の第１の所定の好ましいレイアウトデザインは、キーが１個、３個または６個のドラム上に分配されるべきときに、セットの上記のすべての楽器で４度と５度の円の相対的キー配置を保つ。４度と５度のレイアウトにおける一連のキークターブは、５度においてＣ，Ｃ，Ｇ，Ｄ，Ａ，Ｅ，Ｂ，Ｆ＃，Ｃ＃，Ａｂ，Ｅｂ，Ｂｂ，Ｆから増大する。
【０２０６】
第２の好ましいレイアウトデザインは、キーが２個または４個のドラムに分配されている楽器に適用され、かつ隣接する所定のキークターブで互いに補完する２つの音階全体に基づいている点で、上述の第１デザインを補完する。Ｃから出発すると、第１の音階全体はＣ，Ｅ，Ｆ＃，Ａｂ，Ｂｂであり一方、第２の音階全体はＣ＃，Ｅｂ，Ｆ，Ｇ，Ａ，Ｂである。
【０２０７】
本発明のＧ−ソプラノ楽器のための好ましい所定のキーレイアウトが図８に示され、一方、本発明のＧ−セカンド楽器のための好ましいキーレイアウトが図９に示される。本発明のＧ−３ミッド楽器のための好ましいキーレイアウトは図１０に示され、本発明のＧ−６バス楽器のための好ましいキーレイアウトは図１１に示される。
【０２０８】
本発明のＧ−ソプラノレイアウトはテノールスチールパンに適用されるような従来技術の延長であり、そして図８に示すように、１２個のキーの３つの同心的なリング内で４度と５度の完全円を繰り返すことによって得られる。この同心的なリングは外側のリングであるリング０  １ｉ、中間のリングであるリング１  １ｊおよび最も内側のリングであるリング２  １ｋからなっている。伝統的なテノールパンの場合のごとく、Ｃキーは、レイアウトの方向を合わせるように、演奏者に近いドラム部分に相当する円の底に配置されている。この方向づけはＧ−ソプラノレンジが低いピッチで始まるときでも維持される。試験の結果、６７．３１ｃｍ／２６．５０インチのドラムで実施されるようなＧ−ソプラノがＡ３から始まる３オクターブレンジを提供できることが判った。
【０２０９】
図８のＧ−ソプラノ楽器が反時計回りに５度に進むキーを示しているが、パンはこのレイアウトを逆にすることによって実施可能である。
【０２１０】
Ｇ−ソプラノ楽器の好ましい実施の形態は４度と５度のレイアウトを実施し、５度は反時計回りに進む。従って、Ｇ−ソプラノ各ドラム上のキーのレイアウトでは、物理的に隣接するキー対は４度または５度の音程によって分離される。従って、これらの音程が協和音として認識されるので、音楽的不協和音が減少する。
【０２１１】
図９を参照する。Ｇ−セカンド楽器の使用されるキーレイアウトは従来技術において知られており、全音、すなわち２つの半音の音程へのＣ−長音階の分割に基づいている。キーは最初に４度と５度の円上で基音キーを選択し、そして５度の方向に円を取り囲みながら円上の他のすべてのキーを選択することによって選ばれる。これはＧ−セカンド楽器の右側ドラム２に６個の最も低いキーを与える。そして、音階の残りの６個のキーは残りのドラム３に割り当てられる。各ドラムにおいて、最も低いキーのオクターブが形成され、ダブルオクターブが得られるまでプロセスが繰り返される。スペースが制限されているので、２つの最も低いキーのそれぞれの第１オクターブは上記キーと並んでキーの外側円上に配置されている。これらは図９の好ましい実施の形態のＤ，Ｅｂ，ＥおよびＦのキーについて示してある。他のすべてのキーについては、オクターブまたはダブルオクターブが好ましい態様で、すなわちドラムの内側部分のキーの分離された２つの同心円上に置かれている。
【０２１２】
本発明のセトのＧ−セカンド楽器を除くすべてについて、４度と５度の円を連続したキーのグループに均一に分割することにより、好ましいＧ−パンキーレイアウトが得られる。Ｇ−セカンドの場合、このような分割の試みはすべて、Ｇ−セカンドの各ドラムで２つのキーを生じ、このキーは半音または短セカンドだけ離れていて、最も悪い不協和音を生じやすい。
全音に基づくキーの割り当てはこの問題を克服する補助となる。キー割り当ては更に、増加した４度離れた各ドラムの１対のキーを除いて、不協和音であると考えられる最も好まれる音程であると考えられるものに相応して、隣接するキーが長または短３度離れるように行われる。左側ドラムのこれら２つのキーＢ３，Ｅｂ４と右側ドラムのＢｂ３，Ｅ３との間のカップリング作用は、上述の方法の適用によって低減することができる。
【０２１３】
Ｇ−セカンドを形成する本発明のセットの２ドラム補足音程は、ほとんどの演奏において最前列楽器になるＧ−ソプラノを支援するように設計されている。この観点から、少ない数の複合ドラムが速い楽節の演奏を容易にするので、３ドラムＧ−３ミッドよりも有利である。
【０２１４】
本発明のＧ−３ミッド楽器のための好ましいレイアウト構造を示す図１０を参照する。Ｇ−３ミッドは、３個のドラムにわたって４度と５度の円を分配しているので、従来技術からの重要な新発展を示す。このアプローチはこれまで決してなされなかった。
【０２１５】
Ｇ−３ミッドレイアウトは、Ｇ−ミッドセットの３個のドラムの各々に、４度と５度の円内の連続するキーの３オクターブを割り当てることによって形成されている。これは１２個のキーをＧ−３ミッドの各ドラム上に配置する。第１ドラム４に割り当てられた４つのキーは、基本キーと、５度に進む次の３個のキーを選択することによって得られる。そして、５度に進む４度と５度の円内の次の４個のキーが第２ドラム５に割り当てられる。そして、５度に進む４度と５度の円内の最後の４個のキーが、第３のドラム６に割り当てられる。１つのオクターブに１２個のキーがあるので、このやり方を用いて３個のドラムにキーを割り当てる独特の方法が１２個ある。基本キーの選択は種々の要因に依存する。この要因の最も大きなものは、音楽レンジ、ドラムの大きさ、チューナーによって使用されるキーテンプレートの大きさおよびＧ−ソプラノキーレイアウト位置合わせの維持である。
【０２１６】
図１０に示すようなキーレイアウトを有するＧ−３ミッドの場合には、例えば基本キーがＣであれば、Ｃ，Ｇ，ＤおよびＡのそれぞれ３つのオクターブが第１ドラム４に割り当てられる。５度に進む円上の次の４個のキー、すなわちＥ，Ｂ，Ｆ＃およびＣ＃の３つのオクターブが、第２ドラム５上に配置される。最後に、５度に進む円上の最後の４個のキー、すなわちＡｂ，Ｅｂ．ＢｂおよびＦの３つのオクターブが、第３ドラム６上に配置される。
【０２１７】
Ｇ−３ミッドの各ドラム上のキーレイアウトは、物理的に隣接するキー対が４度、５度または６度の音程によって分離されるように行われる。従って、これらの音程が協和音として認識されるので、音楽的な不協和音が減少する。
【０２１８】
Ｇ−６バス楽器の好ましいレイアウト構造を示す図１１を参照する。Ｇ−６バスレイアウトは従来技術のレイアウトの延長であり、キーの３つのオクターブ全部と５度の２つのオクターブを、Ｇ−６バスからなる６個のドラム７，８，９，１０，１１，１２に割り当てることによって得られる。これは５つのキーをＧ−６バスの各々のドラムに配置する。第１ドラム７に割り当てられる２つのキーは、基本キーとその５度を選択することによって得られる。
【０２１９】
５度に進む４度と５度の円内の次の２つのキーが、第２ドラム８に割り当てられる。このプロセスは、４度と５度の円上の最後の２個のキーが第６ドラム１２に割り当てられるまで続けられる。１つのオクターブに１２個のキーがあるので、このやり方を用いて３個のドラムにキーを割り当てる独特の方法が１２個ある。基本キーの選択は種々の要因に依存する。この要因の最も大きなものは音楽レンジ、ドラムの大きさ、チューナーによって使用されるキーテンプレートの大きさおよびＧ−ソプラノキーレイアウト位置合わせの維持である。
【０２２０】
好ましい実施の形態では、Ｇ−６バスは伝統的な６バスで得ているものよりも１オクターブ全体だけ多い２．５オクターブをカバーする。Ｇ−６バスは更に、９バスと６バススチールパンの複合レンジを越え、実質的にテノールバススチールパンのレンジをカバーする。上記の方法によって、Ｇ−６バスレンジ内の最も低い６個のキーは、３つの全オクターブで実施される。従って、これらのキーは楽器のレンジの最も高い６個のキーを規定する。Ｇ−６バスの残りのキーは最初の６つのオクターブレンジを補足し、２オクターブで実施される。
【０２２１】
Ｇ−６バスの各ドラムのキーのレイアウトは、物理的に隣接するキー対が４度、５度の音程によって分離されるように行われる。従って、音楽的な不協和音が最少協和音音程まで減少する。これはバスレンジにとって重要である。バスレンジでは、不協和音の認識と関連する周波数の重要な帯域が、他の音楽レンジのものよりも小さい。
【０２２２】
Ｇ−パンセットの楽器の好ましい実施の形態が、従来技術で得ているものよりも１１．４３ｃｍ／４．５インチだけ大きい６７．３１ｃｍ／２６．５０インチの直径の演奏面を有し、その結果音の強さの高いレベルでの音楽の音の発生を容易にすることが本発明の１つの目的である。
【０２２３】
本発明の他の目的は、大きなドラムの使用の直接的な結果として、楽器のＧ−パンセットが音楽的レンジＧ１〜Ｂ６に及ぶ音楽的レンジを提供し、それによって伝統的なアコースティックスチールパンが音楽的レンジＡ１〜Ｆ６に及ぶように、８半音だけ従来技術を改良することである。
【０２２４】
本発明の他の目的は、２つだけのキーレイアウトテンプレートを使用することにより、楽器のＧ−パンセットが従来技術よりも大幅に高められた能力を提供するようにすることである。このキーレイアウトテンプレートは従来技術を改良したものであり、その場合キーレイアウト原理が大きく変化し、演奏者がＧ−パンオーケストラのすべての楽器に一層容易に順応することができるので、演奏の柔軟性が増すことになる。
【０２２５】
本発明の他の重要な目的は、１個、３個または６個のドラム上に分配されたキーを有するすべての楽器のために、Ｇ−パンセットが４度と５度の円のキー相対配置またはその逆を任意に使用するキーレイアウトテンプレートを利用するようにすることである。
【０２２６】
更に、本発明の他の目的は、２個または４個のドラム上にキーを分配しなければならないすべての楽器のために、Ｇ−パンセットが所定のすべての連続するキークターブにおいて互いに補完する２つの全音階に基づくキーレイアウトテンプレートを利用するようにすることである。
【０２２７】
本発明の他の目的は、上述の音楽レンジＧ１〜Ｂ６をカバーするために、４個だけの好ましい別個の楽器、すなわちＧ−６バス、Ｇ−３ミッド、Ｇ−セカンドおよびＧ−ソプラノを楽器のＧ−パンセットのために使用することである。これに対して、従来技術の伝統的なスチールパンは、制限された音楽レンジＡ１〜Ｆ６をカバーするために１１個以上の別個の楽器を使用する。従って、本発明は、小さな音楽レンジをカバーするために１１個のスチールパン楽器を有することによって生じる散乱状態と、多大な運搬コストおよびそれに付随する、社会的契約および演奏を請け負うスチールパン奏者の収益の流動性の制限を取り除くことにより、従来技術を改良する。
【０２２８】
本発明の他の目的は、Ｇ−６バス楽器の好ましい実施の形態によって、６個のドラムで音楽レンジＧ１〜Ｃ４、すなわち全部で３０個のキーまたは２．５オクターブをカバーすることである。従って、伝統的な９バスと６バスのスチールパンの複合レンジを越え、よって従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなバスレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２２９】
本発明の他の目的は、Ｇ−３ミッド楽器が３個のドラムで音楽レンジＡ２〜Ａｂ５、すなわち全部で３６個のキーまたは３オクターブをカバーするようにすることである。従って、Ｇ−３ミッドはバリトンからアルトレンジをカバーし、３−チェロ、４チェロおよびダブルギタースチールパンの複合レンジと、４チャンネルのスチールパンとテノールバススチールパンのかなり広い音楽レンジを越え、従って従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなバリトンレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくことによって演奏融通性を改善する。
【０２３０】
他の目的は更に、Ｇ−３ミッド楽器の好ましい実施の形態がキーの間隔を思慮深く決定することによって最大の明瞭度と音楽的活動を保証するために、キーの３オクターブを有し、Ｇ−３ミッドがその演奏面に４５個のキーを提供できるようにすることである。従って、４チャンネルのスチールパンの代表的な音楽レンジを越える。
本発明の他の目的は、Ｇ−３ミッド楽器のキーレイアウトが３個のドラムにわたって音楽的な４度と５度の円の分配であるので、Ｇ−３ミッド楽器が従来技術から大きく逸脱していることである。
【０２３１】
本発明の他の目的は、Ｇ−セカンド楽器の好ましい実施の形態が２個のドラムで音楽レンジＤ３〜Ｃ＃６、すなわち全部で３６個のキーをカバーするようにすることである。というのは、この実施の形態がアルトとテノールレンジを対象とし、伝統的なダブルセカンドおよびダブルテノールスチールパンの複合レンジを越えているからである。従って、従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなアルトとテノールレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２３２】
本発明の他の目的は、Ｇ−ソプラノ楽器の好ましい実施の形態が１個のドラムで音楽レンジＣ４〜Ｂ６、すなわち全部で３６個のキーまたは３オクターブをカバーするようにすることである。この実施の形態はソプラノレンジを対象とし、ローテノールスチールパンとハイテノールスチールパンの複合音楽レンジを越えている。従って、従来技術の場合よりも持ち運びやすく一層コンパクトなソプラノレンジの楽器を提供し一方、従来技術で要求されるような入れ換えの必要性を少なくすることによって演奏融通性を改善する。
【０２３３】
本発明の最後の目的は、従来技術において単一樽または管である後部アタッチメントが所定のドラム上のすべてのキーの基本周波数に一致しない共振を示すが、タイプ２ａの後部アタッチメントが管クラスタ機構を適用して音波投射を高めることによって従来技術を改良することである。ここの管クラスタ機構は演奏面上の各キーのための管共振器を提供する。これは、楽器の音の大きさと音楽的正確さを高める新しいアプローチであり、これまで従来技術において知られていない。
【０２３４】
添付の図面に関連する上記の詳細な説明から、特別な操作要求や状態に適合させるために変えることができる他の所定の変更および特徴が、当業者にとって明らかであるので、本発明は、記述の開示の目的のために選定された例に限定されるものではない。従って、本発明はその真の精神および範囲から逸脱しないすべての変化および変更をカバーする。この真の精神および範囲については、添付した特許請求の範囲を参照すべきである。
【０２３５】
用語解説
パーカッション：楽器を叩くことによって音楽を演奏すること。
演奏者：楽器を演奏する人。
スチールパン：伝統的に円筒形の鉄ドラムまたは鉄容器から作られた、イディオフォンクラスの所定のピッチの打楽器。ドラムまたは容器の最上部は演奏面を作るために使用され、この演奏面は通常はチャンネル、溝または穴によって部位に分けられる。各部位は所定のピッチにチューニングされるキーである。スチールパンを作るドラムの円筒側部は、共鳴器とし作用させるためおよび演奏面のための物理的支持部を提供するため、通常はそのままである。
パン奏者：スチールパンを演奏する人。
第４音程（４度）：音高周波数の比が同じ音律の音階で名目上２５／１２である場合、２個のキーは４度によって変化するかまたは第４音程によって分離される。
第５音程（５度）：音高周波数の比が同じ音律の音階で名目上２７／１２である場合、２個のキーは５度によって変化するかまたは第５音程によって分離される。
４度および５度配置：隣接するキーのシーケンスが一方向で第４音程だけ異なり、従って反対方向で第５音程だけ異なっている、音楽キーの配置。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に基づく単一アコースティックスチールパンドラムの分解図であり、ホイールと受け具のアタッチメント用いて上記ドラムを吊り下げる方法の図示を含んでいる。  図１ａは構成部品を示すＧ−パンファミリの典型的なドラムの分解図である。  図１ｂはＧ−ソプラノ、Ｇ−セカンドおよびＧ−３ミッド楽器の場合のＧ−パンファミリの典型的なドラムの吊り下げ方法を示している。  図１ｃはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解正面図である。  図１ｄはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの分解側面図である。  図１ｅはＧ−パンの吊り下げのために使用されるシステムの平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に基づく単一ドラムの演奏面の詳細な構造を示す分解図である。
【図３】本発明の好ましい実施に基づくタイプ１の後部アタッチメントの使用を示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施に基づく管クラスタによって作られた後部アタッチメントの使用を示す図である。    図４ａは、本発明の好ましい実施に基づく管クラスタを見せるために後部アタッチメントの外側シェルを切断した、管クラスタによって作られた後部アタッチメントの使用を示す側面図である。    図４ｂは、本発明の好ましい実施に基づく管クラスタによって作られた後部アタッチメントを使用する形態を示す背面図である。    図４ｃは、タイプ２ａの後部アタッチメントを形成するフレームと管クラスタを示す図である。
【図５】本発明の好ましい実施に基づくチューニングされた後部アタッチメント構成要素または区間を使用する形態を示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインを示す図である。    図６ａは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの切断線Ｉ−Ｉを示す平面図である。    図６ｂは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの破断側面図である。    図６ｃは、本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの底面図である。
【図７】本発明の好ましい実施に基づく穴をあけた後部アタッチメントデザインの側面図であり、必要な計算で使用される変数を示す。
【図８】本発明の好ましい実施に基づく本発明のＧ−ソプラノスチールパンのキーレイアウトを示す。
【図９】本発明の好ましい実施に基づくＧ−セカンドスチールパンのキーレイアウトを示す。
【図１０】本発明の好ましい実施に基づくＧ−３ミッドスチールパンのキーレイアウトを示す。
【図１１】本発明の好ましい実施に基づくＧ−６バススチールパンのキーレイアウトを示す。
【符号の説明】
【０２３７】
１        演奏面
１ａ      キー
１ｂ      支持ウェブ
１ｃ      キーカバー
１ｄ      一次ボウル
１ｅ      一次ボウルフランジ
１ｆ      振動吸収ガスケット
１ｇ      二次ボウル
１ｈ      二次ボウルガスケット
１ｉ      リング０
１ｊ      リング１
１ｋ      リング２
２        Ｇ−セカンドスチールパンの第１ドラム
３        Ｇ−セカンドスチールパンの第２ドラム
４        Ｇ−３ミッドスチールパンの第１ドラム
５        Ｇ−３ミッドスチールパンの第２ドラム
６        Ｇ−３ミッドスチールパンの第３ドラム
７        Ｇ−６バスの第１ドラム
８        Ｇ−６バスの第２ドラム
９        Ｇ−６バスの第３ドラム
１０      Ｇ−６バスの第４ドラム
１１      Ｇ−６バスの第５ドラム
１２      Ｇ−６バスの第６ドラム
１３      出縁
１３ａ    支持リング
１３ｂ    迫持台
１３ｃ    吊り下げホイール
１３ｄ    吊り下げホイール軸
１４      後部アタッチメント
１４ａ    姿勢オフセット錘
１５      支持スタンド
１５ａ    支持スタンド垂直材
１６      支持カップ
１７      管
１８      外側シェル
１９      フレーム
１９ａ    同心ブレース
１９ｂ    半径方向ブレース
２０      共振部
２１      タイプ３の後部アタッチメント
２２      ポート穴
【国際調査報告】
2011510330.tif 000097
2011510330.tif 000098
2011510330.tif 000099