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注水したガラスビン打音のピッチ*○ 平原達也, 村田剛史, 岡沢浩樹（富山県立大学）

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はじめにガラスビンを叩くと特定の音色で特定のrotator
ピッチの打音が鳴る。その音色とピッチはガbottle
holderラスビンの形状に依存するが、ガラビンに水を注ぐとその打音の音色もピッチも変わる。
stoppermicrophone
ガラスビンを鉛直に置いた場合、注水量が多いほど打音のピッチは低くなるが、これは等価質量の増加によると理解される[1]。しかし、
damper
注水したガラスビンを傾けると、打音のピッ
bottleチは傾斜角度と水量によって高くなる場合とholder malletsolenoid低くなる場合がある。このほかにも、ガラスビンを叩くことにより、いくつかの興味深いFig. 1：二種類のガラスビン打音装置音響現象を見つけた。
本稿では、注水したガラスビンの打音を音
3 ガラスビン打音の分析ソフトウエア
響解析し、ガラスビンの傾斜角度と注水量と打音装置のソレノイドを制御してガラスビ打音のピッチの関係、および注水量と打音のン打音を収録し、スペクトル分析を行い、スペ響きの関係などについて調べた結果を述べる。 クトルピークの周波数と各スペクトルピーク成分の減衰特性を表示する GUI ベースのソフ
2 ガラスビン打音装置
トウエアを MATLAB で作成した（Fig. 2）。
まず、ガラスビンを同じ条件で叩くガラス村田式打音装置のソレノイドの制御は当初
ビン打音装置を設計し製作した。一つはマレシリアルポートを用いて行っていた。しかし、ットを剛体振り子として運動させてガラスビ打音時にソレノイドのピンがガラスビンに接ンを叩く岡沢式打音装置（Fig. 1 左）で、も触する時間を短くするために、最終的には DAC
う一つはソレノイドの鉄心でガラスビンを叩の出力電圧を用いてソレノイドを制御した。まく村田式打音装置（Fig. 1 右）である。
た、打音とともにガラスビンに装着した加速度
いずれの装置も一升瓶までの大きさのガラセンサーの信号も同時記録できるようにした。
スビンを満水にした状態まで支えることができ、かつ注水したガラスビンを鉛直状態から倒立状態まで傾斜角度を設定できる。また、いずれの装置も常にガラスビンの同じ打点を同じ力で叩き、傾斜角度によらず打点から同じ位置にあるマイクロホンで打音を録音できる。なお、高速度カメラで観測した結果、マレットもソレノイドも打音時のガラスビンとの接触時間は 1 ms 以下であった。
なお、いずれの装置もガラスビンの支持はFig.2： 打音解析ソフトウエア。打音波形（左上）、ガラスビンの口とした。これは、ひもでガラ打音スペクトログラム（左下）、時間カーソルがスビンを吊り下げても口を治具で固定しても、あるフレームのスペクトルスライス（右下）、お打音のピッチを決める f0 成分（大振幅、低周よび各スペクトルピーク成分の減衰特性（右上）
波数で最も持続時間が長いスペクトル成分）が表示される。の周波数に有意差がなかったからである。
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The pitch of a tapping sound of a water-filled glass bottle,by HIRAHARA Tatsuya, MURATA Tsuyoshi and OKAZAWA Hiroki (Toyama Prefectural Univ.)

日本音響学会講演論文集- 1115 -2016年9月

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注水したガラスビン打音のピッチ

ガラスビン打音の響き

f0 frequency in Hz

Fig.2 に示されるように、ガラスビンの打Fig.2 に示されるように、ガラスビンの打音スペクトルには複数の強い成分が現れる。
音スペクトルに出現する強い成分は対数的にそれらのスペクトル成分の周波数を低い順に振幅が減衰する。叩いた直後と比較して振幅
f0, f1, f2, ... , fn とすると、f0 ～ fn は倍音関係にが 60 dB 減衰するまでの時間 ST60 を測ると、空の GB12 では f0 成分の ST60 は 0.45 秒だが、はない。そして、打音のピッチは概ね f0 によって決まる。
注水するにつれて ST60 は増加し 700 ml 注水
なお、ガラスビンをマレットで叩いてもソ時には 2 秒に達する。しかし、f1 成分の ST60は 400 ml 注水時に最大の 0.9 秒になり、注水レノイドで叩いても、注水量と傾斜角度が同量が少なくても多くても ST60 はそれ以下で一であれば打音の f0 に有意差はなく、f0 によある。f2 以上の上音成分の ST60 は最大でもって決まる打音のピッチは両者で違わない。
これに対して、マレットで叩いた時とソレノ0.4 秒程度である。
イドで叩いた時の打音の f1 ～ fn、およびそれまた、水道水を注入したガラスビンをしばらの成分の f0 成分に対する相対レベルは異な
らく放置すると、脱気によりビンの内壁面にるために、叩く物によって打音の音色は違う。 まばらに細かな気泡が附着する。その状態のビンを叩くと打音はほとんど響かなくなった。
Fig.3 は GB12 と命名したソーダガラス製
気泡がダンパーの役目を果たしているためとのジュースビンの外形で、容量 788 ml、質量推測されるが、その機序は不明である。
337 g、全長 248 mm、最大外径 79 mm、平均側壁厚 2.8 mm である。Fig.4 は、注水量ごと6 おわりにに GB12 の打音の f0 と傾斜角度の関係を描い(1)ガラスビンに注水すると打音のピッチたものである。
はどう変化するか、(2) ビンを傾けるとピッ同図に示されるように、傾斜角度が同じでチはどうなるか、(3) 細かな気泡が附着するあれば、注水量が多いほど打音の f0 は低くなと打音はどうなるか、を学界会場などで約 20る。一方、注水量が 200 ml 以下であれば傾名の音響学あるいは振動工学の専門家に尋ね
斜角度が 90 度に近いほど打音の f0 は低くなた。その結果、(1) に正解したのは 5 名だけり、注水量が 500 ml 以上であれば傾斜角度がで、他は気柱共鳴を想起し誤解答した。(2)と90 度に近いほど打音の f0 は高くなる。この現(3)については誰もその現象を知らなかった。
象は調査したすべてのガラスビンで起きたが、附加質量の効果では説明できず、その機序は参考文献不明である。
[1] 神原, 中村, 上羽, 音響特性変化を利用したボ
GB12 では概ね C#6 から B6 まで約 1 オク
ンベ残量測定, 音講論, 1161-1162, 2005.09
ターブにわたる打音が鳴る。下限
2100
GB12
volume of water 0 ml
よりも少し低い C6 や B5 の打音を2000
鳴らすには、水に塩などを入れて100 ml
1900
注入液体の密度を高くすればよい。
200 ml1800
1700

300 ml1600
400 ml1500
1400

500 ml1300
1200

600 ml1100
1000

700 ml01530456075

90 105 120 135 150 165 180

Tilt angle of the glass bottle in degree

Fig.3 ガラスビン GB12 の外形

日本音響学会講演論文集

Fig.4 GB12 の注水量ごとの打音の f0 と傾斜角度の関係- 1116 -2016年9月