Los instrumentos musicales deleitan tanto a los músicos como a los oyentes. Crear la voz, o el estilo y el tono característicos de un instrumento es un equilibrio exquisito de física y artesanía. Hasta la fecha, Ha habido poco análisis de la acústica responsable de las distintas voces de los diferentes instrumentos de cuerda pulsada.

Ahora, un equipo dirigido por Jim Woodhouse, profesor emérito del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, REINO UNIDO, ha estudiado las características físicas responsables de la voz de un banjo de 5 cuerdas. Comparan los resultados con una guitarra de cuerdas de acero.

El estudio, publicado en Acta Acustica , es coautor de David Politzer, un físico ganador del Premio Nobel con sede en CalTech en los EE. UU. y el especialista en acústica Hossein Mansour. Mansour estaba trabajando con la empresa de tecnología francesa Dassault Systèmes en ese momento.

El artículo de acceso abierto contiene clips de audio incrustados que dan vida a la investigación.

Construcción y física de la voz

Para investigar la acústica responsable de la voz inmediatamente reconocible del banjo, los investigadores midieron la respuesta vibratoria del instrumento y estudiaron cómo el sonido que produce está influenciado por los parámetros de construcción.

"En el banjo, inusualmente entre instrumentos de cuerda, Muchos de estos parámetros pueden ser ajustados por el fabricante o el jugador, por lo que es útil comprender cómo funcionan dichos ajustes. "dice Woodhouse.

El equipo utilizó la síntesis de modelos físicos para probar la acústica. Se calcularon modelos matemáticos, probado y calibrado en el laboratorio y utilizado para sintetizar ejemplos de sonido. Los investigadores demostraron que los modelos podían producir sonidos "convincentes como los de un banjo".

Estos sonidos sintetizados fueron fundamentales para el trabajo, por lo que se han incorporado como clips de audio en el artículo. Tradicionalmente, dichos clips estarían disponibles como material complementario para su descarga. "Los archivos incrustados facilitan al lector el tiempo y permiten una respuesta mucho más inmediata, "dice Woodhouse.

Contrastes y descubrimientos

La estructura de un banjo difiere de la de una guitarra. Los banjos tienen una membrana estirada en forma de tambor en lugar de una placa de madera para una caja de resonancia, y esto impacta en la acústica.

"Las cuerdas se acoplan con mucha más fuerza a la vibración de la caja de resonancia. El resultado es que las notas de un banjo son más fuertes que las notas correspondientes de una guitarra, y decaer más rápidamente, "explica Woodhouse.

Mediante el análisis de los modelos, el equipo también hizo un descubrimiento más sorprendente. A diferencia de trabajos anteriores sobre violines y guitarras, el estudio del banjo demuestra cómo el sonido está influenciado por estructuras acústicas llamadas formantes.

"Detrás de la fina estructura de las resonancias individuales, puede haber formantes, estructuras a mayor escala, dar forma a la distribución de frecuencia del sonido irradiado por el instrumento, "dice Woodhouse.

Los ajustes estructurales del banjo se pueden utilizar para controlar los formantes y, por lo tanto, modificar el tono del instrumento.

"El banjo da un caso extremo del contraste de modo / formante:los cambios que afectan las resonancias individuales parecen ser mucho menos importantes, en términos de sonido, que los cambios que afectan a los formantes ".

Trabajar en el campo de la acústica musical, donde la física se combina con la percepción y el juicio humanos, requiere un enfoque inusual de la investigación. dice Woodhouse.

"Con problemas musicales, las cuestiones de física deben resolverse mediante la interacción con los fabricantes y los intérpretes de instrumentos. ¡Tienes la oportunidad de conocer a mucha gente interesante haciendo este tipo de trabajo! "