Καταλληλότητα διαφόρων ειδών ξύλου στη κατασκευή εγχόρδων μουσικών οργάνων με έμφαση στην κατασκευή της κιθάρας
Creators: name: Κοσμίδης, Γεώργιος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Ακουστικές ιδιότητες ξύλου
Κιθάρα
Εγχορδα μουσικά όργανα
Ηχητική πλάκα
Μέτρο ελαστικότητας
Acoustical properties of wood
Guitar
String musical instruments
Soundboard
Young's modulus

description: Το ξύλο ως υλικό χρησιμοποιείται ευρύτατα στην κατασκευή των έγχορδων μουσικώνοργάνων, συνεπώς και της κιθάρας. Οι ρίζες της κιθάρας εντοπίζονται στη ΜέσηΑνατολή, ενώ η τελειοποίησή της ολοκληρώθηκε στην Ισπανία. Η εκπομπή του ήχουαπό την κιθάρα είναι μια περίπλοκη διαδικασία, η οποία εξαρτάται από πολλούςκατασκευαστικούς παράγοντες. Οι ιδιότητες των ξύλων, που απαιτούνται για τηνκατασκευή των επιμέρους τμημάτων της, διαφέρουν. Τον σημαντικότερο ρόλο στηνποιότητα του παραγόμενου ήχου παίζει η ηχητική πλάκα, η οποία είναικατασκευασμένη συνήθως από ξύλο ερυθρελάτης. Μία καλή ποιοτικά ηχητική πλάκαθα πρέπει να έχει μεγάλη ακαμψία (δηλ. μεγάλο μέτρο ελαστικότητας Ε) και μικρήπυκνότητα ρ. Δηλαδή ο λόγος Ε/ρ (ειδικό μέτρο ελαστικότητας) θα πρέπει να είναικατά το δυνατόν μεγαλύτερος. Στην παρούσα εργασία γίνεται αρχικά μια αναλυτικήπαρουσίαση: α) των ξύλων που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των έγχορδωνμουσικών οργάνων, β) της δομής και υποδομής του “ηχηρού” ξύλου, γ) τωνπαραγόντων που επηρεάζουν τις ακουστικές ιδιότητες του ξύλου, δ) των τρόπωνβελτίωσης των ακουστικών ιδιοτήτων του μασίφ ξύλου και αντικατάστασής του απόάλλα υλικά και ε) της κατασκευής και λειτουργίας των έγχορδων μουσικών οργάνων(κυρίως της κιθάρας). Το πειραματικό μέρος αυτής της εργασίας περιλαμβάνει τηδιερεύνηση της ύπαρξης ή μη κάποιας συσχέτισης μεταξύ του πλάτους των αυξητικώνδακτυλίων ξύλου ερυθρελάτης (ρουμανικής προέλευσης) που χρησιμοποιείται για τηνκατασκευή της ηχητικής πλάκας της κιθάρας και των ακουστικών του ιδιοτήτων, καθώςεπίσης και το κατά πόσο η συγκόλληση που εφαρμόζεται στο ξύλο για τη δημιουργίατης ηχητικής πλάκας επηρεάζει την ακουστική της απόδοση. Τα αποτελέσματα πουπροέκυψαν μαρτυρούν ότι τόσο το πλάτος των αυξητικών δακτυλίων, όσο και ησυγκόλληση δεν επηρεάζουν ουσιαστικά τις ακουστικές ιδιότητες του ξύλου. Πιοσυγκεκριμένα, με την αύξηση του πλάτους των αυξητικών δακτυλίων παρατηρήθηκεμία μείωση του μέτρου ελαστικότητας, αλλά ταυτόχρονα και της πυκνότητας, ενώ τοειδικό μέτρο ελαστικότητας βρέθηκε να είναι ελαφρώς μεγαλύτερο στα δείγματα μεστενούς αυξητικούς δακτυλίους, χωρίς ωστόσο το συμπέρασμα αυτό να μπορεί ναθεωρηθεί στατιστικά σημαντικό. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα, η αύξηση τουπλάτους των αυξητικών δακτυλίων πάνω από τα 4 mm παρατηρήθηκε ότι προκαλεί μίαμικρή μεν αλλά φανερή αύξηση του ειδικού μέτρου ελαστικότητας. Από την άλλη2μεριά, η συγκόλληση του ξύλου επηρέασε λίγο την πυκνότητα και το μέτροελαστικότητας (αυξάνοντας τις τιμές αυτών), αλλά το ειδικό μέτρο ελαστικότητας δενεπηρεάστηκε καθόλου. Επίσης, για την απόκτηση κάποιων χρήσιμων πληροφοριών πουαφορούν την κατασκευή των έγχορδων μουσικών οργάνων (κυρίως της κιθάρας)συντάχθηκε, απεστάλη και αναλύθηκε ένα ερωτηματολόγιο για κατασκευαστέςέγχορδων μουσικών οργάνων. Από αυτό προκύπτει ότι για την κατασκευή της κιθάραςοι κατασκευαστές χρησιμοποιούν κυρίως: ερυθρελάτη ή κέδρο για την ηχητική πλάκα,παλίσσανδρο για την πλάτη και τα πλαϊνά, έβενο για την ταστιέρα και κέδρο (ή μαόνι)για το μάνικο. Για τη συγκόλληση χρησιμοποιούνται διάφορες κόλλες (Titebond,Rakoll κ.λ.π.), ενώ για το βερνίκωμα γομαλάκα. Η διάταξη των ακτίνων πουτοποθετούνται στο καπάκι εξαρτάται από τις προτιμήσεις και τους πειραματισμούς τουκάθε κατασκευαστή. Τέλος, τόσο η υγρασία των ξύλων που χρησιμοποιούνται, όσο καιη χρήση της κιθάρας από τον οργανοπαίκτη επηρεάζουν την τελική της απόδοση της.
description: Wood is a material that is used widespread in construction of string musical instrumentsand so as for the guitar. The most important acoustical properties of wood are: soundvelocity, characteristic impedance, sound radiation coefficient and loss coefficient.Measuring these properties can be used to decide if a wood piece is suitable or not forstring musical instrument construction. The guitar’s roots are in the Mid East (2.500B.C.) and it acquired its final shape in Spain (in 20th century). The properties of a woodspecies required for the construction of the various parts of the guitar, are different.Soundboard, which is made usually from spruce, plays the most important role in thequality of produced sound. A good quality soundboard must be very stiff (largeYoung’s modulus E) and must have small density ρ. That means that the ratio E/ρ(specific Young’s modulus) must be as high as possible. Soundboard must have alsolow characteristic impedance, low loss coefficient and big elastic and acousticanisotropy. Antonio Torres was the first lutherie that emphasized the importance ofsoundboard construction. In this study there is initially an analytical representation of:a) Wood species used in making string musical instruments: each instrument is madefrom different wood species, b) Resonance wood’s structure and substructure:resonance wood has regular growth ring pattern. Its growth rings are straight andnarrow and the relative proportion of latewood hardly exceeds 25%. The presence ofshort, structurally homogeneous and not very numerous rays is another significant pointof resonance wood. Tracheids, not abundant axial paratracheal parenchyma, smallmicrofibril angle, homogeneous mineral distribution, small and scarce crystals andextractives affect also wood’s acoustic quality positively, c) Parameters that influenceacoustic properties of wood: natural aging, environmental conditions, long-term loadingand varnishing, d) Methods of acoustic properties improvements of solid guitar andsubstitutes: methods which are used are chemical or thermal treatment, use of170extractives and treatment with fungi. Substitutes that can be used are wood compositesand carbon fiber synthetic wood and e) String musical instrument construction andfunction (especially for the guitar): guitar construction comprises of pretty enough stepsand every part of the guitar plays its role in sound production. Sound radiation from theguitar is a very complicated procedure that depends on many construction parameters.The experimental part of this study includes the investigation of possible relationshipbetween growth ring width and acoustic properties of spruce (from Rumania) used inguitar soundboard construction and the investigation of adhesives (used in soundboardmanufacture) influence on sound quality. Results showed that growth ring width andadhesives do not really affect the acoustic properties of wood. More specifically,increase of growth ring width resulted in a decrease of Young’s modulus and density.Increase of density resulted in an increase of Young’s modulus and specific Young’smodulus (which is an index of wood’s acoustic quality) of specimens with narrowgrowth rings was found to be slightly bigger, but this result wasn’t statisticallysignificant. In contrast, increase of growth ring width up to 4 mm was found to cause asmall but obvious increase of specific Young’s modulus. On the other hand, adhesivescaused a small increase of density and Young’s modulus, while specific Young’s modulus remained unchanged. Finally, we prepared, sent and analyzed a questionnairefor lutheries, not to acquire statistical data but to get useful information in string musicalinstrument construction (especially in guitar). The conclusions came out of thisquestionnaire are the following: a) guitar construction is more difficult in comparisonwith other string instrument construction, b) wood that lutheries use is well dried andcomes from old trees c) lutheries usually use: spruce or cedar for soundboard, rosewoodfor back and sides, ebony for fingerboard and cedar (or mahogany) for neck, d) theyalso use various adhesives (Titebond, Rakoll etc.), e) they varnish the guitar by handusing shellac except fingerboard (it is applied by paraffin-oil), f) the arrangement ofsoundboard bracing depends on the preferences and experimentations of each guitarmaker, g) finally, guitar’s quality affected by the moisture of woods which are used andguitar playing.