Μια άλλη «οπτική» στον ήχο του μπουζουκιού

Ο οργανοποιός, στην προσπάθειά του να κατανοήσει και να εξελίξει τα όργανα που κατασκευάζει, εκτός απ’ το μεράκι, το ένστικτο και το αυτί του είχε πάντοτε έναν πολύτιμο σύμβουλο: την πολύχρονη εμπειρία και τα συμπεράσματα που αντλούσε μέσα από την παρατήρηση. Επίσης και μια βασική μεθοδολογία, μέσα από την οποία όλες οι παλιότερες γενιές των μαστόρων εξέλιξαν την τέχνη τους, φτιάχνοντας μια μεγάλη παράδοση: τη μέθοδο της δοκιμής και του λάθους.

Ο ήχος των μουσικών οργάνων σαν φυσικό φαινόμενο είναι εξαιρετικά σύνθετος, αφού βασίζεται σε μια σειρά παραμέτρων που όλες έχουν τη δική τους συνεισφορά στο τελικό αποτέλεσμα. Ακόμα χειρότερα, το ξύλο από το οποίο είναι κατασκευασμένα τα περισσότερα έγχορδα είναι εξαιρετικά μη ομοιογενές σαν υλικό, έτσι που σχεδόν ποτέ δύο κομμάτια δεν έχουν τις ίδιες ακριβώς μηχανικές και ακουστικές ιδιότητες. Γι’ αυτό και πολλές εμπειρικές παρατηρήσεις και συμπεράσματα που μοιάζουν αντικειμενικά, αποδεικνύονται στην πράξη αρκετά επισφαλή. Παράλληλα με την καθαρά επιστημονική έρευνα, τα τελευταία χρόνια αρκετοί οργανοποιοί -εκτός Ελλάδας δυστυχώς- όλο και περισσότερο χρησιμοποιούν καθαρά επιστημονική μεθοδολογία και εργαλεία για να καταγράφουν δεδομένα πάνω στη διαδικασία της κατασκευής, που συσχετίζοντάς τα κατευθύνονται σε πιο τεκμηριωμένα συμπεράσματα. Σ’ αυτό το άρθρο θα αναφερθούμε πρώτα, σε γενικές γραμμές, στις βασικές μεθόδους που ακολουθούνται στη μελέτη του ήχου των εγχόρδων. Κατόπιν θα δώσουμε τη λεπτομερή μεθοδολογία ενός σημαντικού τρόπου έρευνας, των διαγραμμάτων σκόνης και των επτά χαμηλότερων τρόπων δόνησης του μπουζουκιού, που με αυτή τη μέθοδο αποτυπώθηκαν.

Ανάλυση των τρόπων δόνησης (Modal Αnalysis)

Είναι κοινά παραδεκτό ότι το ηχόχρωμα των εγχόρδων μουσικών οργάνων καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις διάφορες ιδιοσυχνότητες συντονισμού των τμημάτων τους. Πρωτεύοντα ρόλο στον καθορισμό του τελικού ηχοχρώματος έχουν αφενός οι ιδιοσυχνότητες του καπακιού, αφετέρου ο συνδυασμός της ποσότητας του αέρα που περικλείεται στο σκάφος του οργάνου με το μέγεθος και το σχήμα της τρύπας του καπακιού που καθορίζουν τη συχνότητα Helmholtz. Δευτερεύοντα ρόλο, χωρίς να παραγνωρίζουμε την συμμετοχή τους στο τελικό ηχητικό αποτέλεσμα, έχουν οι ιδιοσυχνότητες του σκάφους και του μπράτσου του οργάνου. Η ανάλυση των τρόπων δόνησης (Modal Analysis) μπορεί να οριστεί σαν τη διαδικασία τού να περιγράψουμε μία ελαστική κατασκευή, σε σχέση με το ποιες είναι οι ιδιοσυχνότητες συντονισμού της (eigenfrequencies), τι σχήμα έχουν οι ταλαντώσεις στις συχνότητες αυτές (eigenfunctions) και ποιο είναι το μέγεθος της κάθε ταλάντωσης, πόσο εύκολα δηλαδή μπορεί να διεγερθεί αυτός ο συντονισμός. Οι διεθνείς πρακτικές της επιστημονικής κοινότητας (Πανεπιστήμια Ήχου και Ακουστικής) και τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο οι ασχολούμενοι με την οργανοποιία, ακολουθούν τις παρακάτω μεθόδους προκειμένου να βρουν και να αναλύσουν τους τρόπους δόνησης ενός μουσικού οργάνου και μέσω αυτού να εξερευνήσουν την επιρροή που έχουν αυτοί οι τρόποι δόνησης στον τελικά παραγόμενο ήχο.

• Μαθηματική - Θεωρητική ανάλυση με τη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (Finite Element Analysis).
• Ακουστική ανάλυση με παλμογράφο που αναλύει τον ήχο σύμφωνα με την συνάρτηση του Φουριέ (Fast Fourier Analysis - FFT).
• Πειραματική ανάλυση με διαγράμματα σκόνης (Chladni paterns).

Μαθηματική - Θεωρητική ανάλυση (Finite Element Analysis)

Εφαρμόζεται περισσότερο στο χώρο της επιστημονικής κοινότητας παρά στο χώρο της οργανοποιίας, μιας και απαιτούνται αφενός γνώσεις στη χρήση προγραμμάτων 3D σχεδίασης και αφετέρου εξειδικευμένων προγραμμάτων Finite Element Analysis που συνήθως χρειάζονται υπολογιστές θηριώδους ισχύος για να «τρέξουν».
Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής:

• Αρχικά σχεδιάζουμε ένα ακριβές μοντέλο του οργάνου σε κάποιο 3D σχεδιαστικό πρόγραμμα.
• Εισάγουμε το μοντέλο στο πρόγραμμα που κάνει την ανάλυση.
• Ορίζουμε τι ιδιότητες έχει το υλικό που θέλουμε να αναλύσουμε (βάρος, ελαστικότητα στους τρεις άξονες, σκληρότητα στους τρεις άξονες κλπ.).
• Δίνουμε εντολή στο πρόγραμμα να εκτελέσει την ανάλυση.

Με την προϋπόθεση ότι το 3D μοντέλο και οι ιδιότητες που έχουμε ορίσει είναι σωστές, τα αποτελέσματα που παίρνουμε είναι μία προσομοίωση των τρόπων δόνησης. Μπορούμε δηλαδή να έχουμε μία προσεγγιστική ανάλυση του πώς θεωρητικά θα δονείται ένα τέτοιο μοντέλο. Και λέμε προσεγγιστικά, γιατί οι ιδιότητες του ξύλου είναι κάθε άλλο εκτός από προκαθορισμένες. Για να έχουμε τη μικρότερη δυνατή απόκλιση θα πρέπει να μετρήσουμε τις ιδιότητες του συγκεκριμένου ξύλου που θέλουμε να μελετήσουμε (βάρος, ελαστικότητα στους τρεις άξονες, σκληρότητα στους τρεις άξονες κλπ.), πράγμα όχι και τόσο εύκολο πρακτικά. Επιπρόσθετα θα πρέπει να θεωρήσουμε την ομοιογένεια του ξύλου, σε όλη την επιφάνεια, δεδομένη.