바이올린 소리와 음색의 변화와 진화

수세기 동안 현악기 제작자들은 성배, 즉 완벽한 소리를 위해 노력해 왔습니다. 오케스트라와 경쟁할 수 있는 이상적인 악기를 찾기 위해 바이올린 제작자들은 가볍고 무거운 목재, 넓고 좁은 헤드, 길고 짧은 넥, 다양한 크기와 테일피스, 브릿지 및 현의 재질, 그리고 셀 수 없이 많은 악기를 실험했습니다. 바니시 요리법. . 악기 디자인을 조금만 바꾸면 소리가 더 얇아지거나 어두워지고, 조용해지거나 감미로워질 수 있습니다. 비록 자신의 기술을 공유하고 싶어도 바이올린 제작자 자신은 디자인의 변화가 악기의 사운드를 어떻게 변화시키는지 정확히 알지 못했기 때문에 많은 시행착오를 통해 새로운 음향 높이에 도달했습니다.

MIT 기계공학과의 새로운 연구는 악기 소리 생성의 유체 역학과 역학을 조사합니다. 이 논문은 바이올린 소리가 시간이 지남에 따라 어떻게 크게 향상되는지에 대한 오랜 논쟁의 여지가 있는 질문에 대한 답변을 제공합니다. 바이올린은 표면 양쪽에 있는 두 개의 구멍을 통해 소리를 생성합니다. 소위 "F 구멍"이라고 불리는 이 구멍은 길쭉한 문자 F 모양이며 활이 현을 교차하는 브리지 위 영역을 형성합니다. 우아한 소용돌이는 크레모나의 위대한 바이올린 제작자인 아마티(Amati), 스트라디바리(Stradivari), 과르네리(Guarneri)의 작업장에서 바이올린을 조각했던 17세기 이래로 바이올린 표면의 특징이 되었습니다. 일반적으로 F홀은 다른 어떤 컷아웃 형태보다 가장 크고, 가장 풍부하고, 가장 섬세한 사운드를 생성하는 것으로 알려져 있습니다.

MIT 연구팀은 사운드 생성 메커니즘 측면에서 이 특정 기하학이 다른 기하학보다 더 신성한 이유를 찾으려고 노력했습니다. 서로 다른 시대의 많은 악기의 사운드 홀을 측정한 결과, 컷의 둘레에 따라 사운드 파워가 증가한다는 사실을 발견했습니다. 즉, 절단면의 표면적은 중요한 역할을 하지 않습니다. 대신 소리의 강도를 결정하는 요소는 구멍 가장자리의 길이입니다.

현대의 f자 모양은 미적분 수업의 적분 기호와 같습니다. 중앙 지점의 양쪽에 노치가 있는 긴 중앙 샤프트가 있습니다. 상단과 하단의 촘촘한 곡선은 마치 이슬이 매달려 있는 것처럼 끝이 둥글게 이어집니다. 이 복잡한 모양의 테두리는 10세기의 원래 원형 자루보다 약 3배 더 깁니다. 둘레는 길지만 개구부의 표면적은 다소 작습니다. 악기의 어두운 내부를 들여다보려고 시도한(제조사 라벨을 읽거나 사운드 포스트를 찾아낸) 바이올리니스트라면 누구나 F 홀이 대부분의 사람들을 좌절시키는 길쭉한 창. 시도해 보세요.

지난 천년 동안 바이올린 제작자들은 표면적을 줄이고 조각된 개구부의 둘레를 확장하기 위해 느리지만 확실하게 디자인을 변경해 왔습니다. 10세기 바이올린의 초기 조상인 피텔레는 지판 양쪽에 마치 악기 표면에 커다란 홈이 파인 것처럼 두 개의 단순한 원형 구멍이 있었습니다. 2세기 후, 원은 반원이 되었고, 13세기에는 C자 모양으로 돌출되었습니다. 이탈리아 르네상스 시대에는 컷이 점점 가늘어지는 각 끝 부분에 작은 공이 매달려 있는 좁은 초승달 모양이 되었고, 나중에는 초승달 중앙에 작은 봉우리가 추가되었습니다. 마침내 17세기에 초승달은 길쭉한 F자 모양으로 뒤틀렸습니다.

MIT 연구에서는 바이올린 소리의 설계 비밀을 분리하기 위해 복잡한 수학적 분석을 사용합니다. 그러나 바이올린 제작자들은 사운드홀의 어떤 특징이 악기가 더 깊은 음색을 낼 수 있는지 보여줄 만큼 객관적인 해석력을 갖지 못했습니다. 그렇다면 시간이 지남에 따라 디자인은 어떻게, 왜 변하는 걸까요?

MIT 팀은 흥미로운 답변을 제시합니다. 유기체처럼 바이올린도 진화합니다. 시간이 지남에 따라 사운드 홀이 얇아지는 미묘한 변화는 무작위 돌연변이의 결과이거나 유전적인 측면에서는 장인의 작은 오류로 인해 발생합니다. 이러한 불가피한 오류(여기서나 저기서의 추가 컷)는 각 세대의 악기마다 약간씩 다른 사운드홀 세트를 생성합니다. 다음 바이올린 제작자는 이전 세대의 가장 큰 소리가 나는 샘플을 따라 자신의 악기를 모델링하기로 결정했습니다. 수백 년에 걸쳐 이러한 무작위적인 변이와 최고의 소리를 내는 악기의 선택을 통해 역사상 가장 특별한 악기를 생산한 것으로 널리 알려진 스트라디바리우스와 그의 동시대 악기가 탄생했습니다.

흥미롭게도 사운드홀의 기하학적 구조는 17세기 바이올린 제작의 황금기 이후 거의 변하지 않았습니다. 진화의 엔진은 최적의 솔루션에 도달할 때까지 자연스러운 궤적을 따라 실행되는 것처럼 보입니다. 그러다 조용히 사라졌다.

표지 이미지: 우리 중 많은 사람들이 음향학을 과학으로 생각하지 않을 수도 있지만 엔지니어들은 최적의 바이올린 사운드를 생성하기 위해 고려해야 할 많은 요소가 있음을 발견했습니다. 데이먼 크리스웰의 사진 제공.