Viotar: Difference between revisions

From Control Systems Technology Group
Jump to navigation Jump to search
No edit summary
No edit summary
 
(35 intermediate revisions by 3 users not shown)
Line 1: Line 1:
{|cellpadding="10"
|-valign="top"
|width="100%" style="border:1px solid #fabd23; background-color:#FEF5DE;text-align: justify;"|
{| padding="0" cellspacing="0" style="margin-top:.2em; width:100%; background:none"
{| padding="0" cellspacing="0" style="margin-top:.2em; width:100%; background:none"
| rowspan="32" width="5px" |
| rowspan="32" width="5px" |
| rowspan="2" class="BGorange1" valign="middle" style="text-align:center; padding:.6em 10px .6em 10px; background-color:#A9D0F5; border-top:2px solid #2E9AFE; border-bottom:2px solid #2E9AFE" |
| rowspan="2" class="BGorange1" valign="middle" style="text-align:center; padding:.6em 10px .6em 10px; background-color:#A9D0F5; border-top:2px solid #2E9AFE; border-bottom:2px solid #2E9AFE" |
<h1 style="font-size:180%; border:none; margin:0; padding:0">
<h1 style="font-size:180%; border:none; margin:0; padding:0">
'''Viotar project groep'''
'''Viotar project group - Main page'''
</h1>
</h1>
<div style="position:relative; top:.25em; font-size:100%">'''<br/>William Schattevoet<br/>David Duwaer<br/>Eric Backx<br/> Arjan de Visser'''</div>
<div style="position:relative; top:.25em; font-size:100%">'''<br/>William Schattevoet<br/>David Duwaer<br/>Eric Backx<br/> Arjan de Visser'''</div>
Line 12: Line 15:
|-
|-
| valign="top" rowspan="30" style="padding:1em 10px 0 10px" |  
| valign="top" rowspan="30" style="padding:1em 10px 0 10px" |  
<div class = "mainpageintro" style="width:100%; margin-bottom:1em; text-align:center; font-size:95%; font-weight:bold">  
|}
Welkom op de pagina van de Viotar project groep, op deze pagina zullen we de voortgang van ons minorproject bij gaan houden. Waar de meeste minorprojecten vooraf vastgestelde opdrachten zijn is het Viotar project bedacht door een deel van de groep. Het project is voortgekomen uit het persoonlijk onbehagen dat de klassieke viool tijdens het spelen opwekte en het doel is daardoor het maken van een nieuw soort instrument wat wel de voordelen maar niet de nadelen van dit instrument heeft. Deze pagina zal vrijwel dagelijks bijgewerkt worden met de nieuwe bevindingen en resultaten.
<br/>
</div>
{| cellpadding="10"
|-valign="top"
|width="49%" style="border:2px solid #d73430; background-color:#FBEAEA"|
<h1 style="font-size:180%; border:none; margin:0; padding:0">
'''Subpages:'''
</h1><br/>
{{:Viotar_Menu}}


<div font-size:155%; font-weight:bold">


Subpages:<br/>
|width="2%" style="background-color:#FEF5DE;"|
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/octrooionderzoek Octrooi onderzoek]
|width="49%" style="border:2px solid #fabd23;text-align: justify;"|
 
<h1 style="font-size:180%; border:none; margin:0; padding:0">
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/Patent_Research Patent Research]
'''Welcome'''
 
</h1><br/>Welcome to the wiki page of the Viotar project group. On this page we will keep track of our progress during the project. This way everybody can see the progress we’re making on the Viotar and we can organize the information we gathered. Feel free to take a look around. <br/> In order to keep the wiki organized we divided it into several sub pages. By clicking the links in the textbox on the left the other page’s can be viewed. This front page only contains the global information, like the planning and approach of the problem.
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/Quantifying_the_signal Software Design (Quantifying the signal we want to see)]
|}
 
<br/>
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/Hardware_Design Hardware Design]
{| cellpadding="10"
 
|-valign="top"
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/Interview_met_Eindhovens_vioolbouwe_Hendrik_Zick Interview met Eindhovens vioolbouwer Hendrik Zick]
| style="border:2px solid #00FF33; background-color:#CCFF99"|
 
== Motivation==
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/_Ways_To_Exite_The_String Ways to exite the string]
 
[http://cstwiki.wtb.tue.nl/index.php/Viotar/Model Model]
 
</div>
 
 
== Motivatie ==
 
 
De afgelopen eeuw zijn elektrische instrumenten immens populair geworden, de elektrische gitaar is
hier een goed voorbeeld van. Elektrische strijkinstrumenten zijn echter nooit echt aangeslagen. Dat roept
de vragen op waarom dit zo is. Er zijn verschillende gebreken aan deze electrische strijkinstrumenten aan
te wijzen die de achterblijvende populariteit kunnen verklaren. De bestaande elektrische strijkinstrumenten zijn trouw gemodelleerd naar de traditionele
akoestische familie van strijkinstrumenten, waarvan de bekendste instrumenten de viool, de altviool,
cello en contrabas zijn. Deze traditionele instrumenten hebben echter verschillende nadelen die de nieuwe electrische modelen dus ook hebben:
 
* Heel moeilijk te bespelen (slechte combinatie van strijkdruk en snelheid resulteert in een lelijk “krassend” geluid)
 
* Beperkt bereik, om het volledige spectrum te dekken van toonhoogte moeten meerdere instrumenten gebruikt worden (i.e. viool hoog, cello laag en contras daaronder)
 
* Akkoorden zijn onmogelijk om te spelen, hooguit snaren tegelijk.
 
* Onprettige ergonomie
 
Dit motiveert het maken van een elektrisch strijkinstrument dat geen van deze gebreken ondervind.
 
Onder andere betekent dit dat er dus akkoorden op gespeeld moeten kunnen worden. Met andere
woorden, er moeten meer dan 2 snaren tegelijk bespeeld kunnen worden. Deze eis kan worden
uitgebreid zodat íedere combinatie van snaren tegelijk gespeeld moet kunnen worden, zoals dit
bij de elektrische gitaar het geval is. Dit sluit het gebruik van een strijkstok zoals bij de traditionele
strijkinstrumenten uit. Hierdoor kan de oorspronkelijke ergonomie van deze strijkinstrumenten
worden losgelaten, en kan men een betere ergonomie ontwerpen.
 
Ook moet het nieuwe instrument makkelijk bespeeld kunnen worden. Wat strijkinstrumenten
moeilijk maakt is het feit ze “goed” moeten worden bestreken (de goede combinatie van druk
en snelheid) om überhaupt een goede toon te krijgen. Het nieuwe instrument moet deze
verantwoordelijkheid in feite overnemen, dus het instrument moet “zelf” verzorgen dat er altijd
sprake is van de goede combinatie van strijksnelheid en druk.
 
Deze eis in combinatie met het feit dat alle snarencombinaties tegelijk gespeeld moeten kunnen
worden, doet denken aan een soort mechaniek dat het bestrijken van de snaren gaat verzorgen.
 
Dit laatste in combinatie met de eis dat het ergonomisch moet zijn en een groot bereik moet hebben,
maakt een elektrische gitaar een goed model om vanuit te gaan. Het doel is om een elektrische gitaar
om te bouwen tot een instrument met bovengenoemde eigenschappen.
 
 
== Programma van eisen ==
Vanuit de zojuist genoemde eigenschappen waar de viotar aan zou moeten voldoen zijn de volgende (kwalitatieve) eisen geformuleerd:
 
* Het geluid bestaat uit een door de snaren gegenereerd en elektronisch verwerkt signaal.
 
* De snaren kunnen in alle combinaties simultaan bespeeld worden.
 
* Op ieder tijdstip in een gespeelde noot is de amplitude van de noot varieerbaar van het minimaal tot het maximaal mogelijke op de snaar. De onder- en bovengrens worden opgelegd door de mogelijkheid om bij een bepaalde lage of hoge strijksnelheid en/of druk nog Helmholtz-trilling te kunnen genereren.
 
* Het mechaniek en de user-interface laten het toe dat er 18 verschillende noten per seconde op één snaar worden gespeeld.


* Het mechaniek en de user-interface laten het toe dat er 18 verschillende noten per seconde op verschillende snaren achter elkaar worden gespeeld.
During the last century electronic instruments became immensely popular, the electronical guitar as an excellent example. Electronic bowing instrument on the other hand never really became popular. This leads to the questions, why didn’t the electronic bowing instrument become as popular as the electronical guitar? There are several reasons that can explain this phenomenon. The existing electronical bowing instruments are modeled the same way as the traditional acoustic bowing instrument. Therefore these instruments also have the same shortcomings and difficulties the traditional acoustic bowing instruments have. These shortcomings are:
*Very difficult to play (a wrong combination of bowing speed and bowing force results in a scratching sound).
*The traditional acoustic bowing instrument have a very limited sound range.
*It’s impossible to play chords, at most 2 strings at the same time.
*The traditional acoustic bowing instrument don’t have the good ergonomics guitars have.
These points motivated us to make an electronical bowing instrument that doesn’t have these shortcomings. This means that we want to make an instrument which can play chords. Or, to be more specific, an instrument on which more than 2 strings can be excited at the same time. Therefore it is not possible to use a bow anymore, because with a bow it’s only possible to excite 1 ore all strings. Because of this the ergonomics of the traditional acoustic bowing instrument can be changed into something more hand able.<br/> With the new instrument exciting the string with the right combination of bow force and bow speed is not longer the responsibility of the player. The Viotar has to make sure that the right combination of bow force and bow speed is used. These demands imply that some kind of mechanical bowing device has to be used to excite the strings. This device has to be able to bow all combinations of strings and do that with the right combination of bow force and bow speed. These demands also made us decide that a electronical guitar would be a good instrument for a prototype.


* De snaar maakt bij aanstrijking een Helmholtz trilling, ongeacht het niveau van de speler.
== List of demands ==
From the above stated properties of the Viotar the next quantities are formulated:
*The sound had to be generated by the strings and after that it gets electronically processed.
*All the strings can be excited in every combination ore at the same time.
*The amplitude of the note can be varied from the minimum to the maximum during the excitation of the string. The minimum and maximum are set by the bowing pressure and force at which Helmholtz is reached.
*The Viotar must be capable of playing 18 different notes each second on one string.
*The Viotar must be capable of playing 18 different notes on different string separately.
*The string is always excited in such way that Helmholtz occurs, regardless of the player’s skill.
*The Viotar is also playable as a normal guitar. Therefore is must be possible to excite the string manually on the Viotar.
*The Viotar’s tone reach has to be from base to soprano, the lowest note has to be lower than E<sub>4</sub>, and the highest note has to be higher than A<sub>5</sub>.


* Het instrument moet net als bij strijkinstrumenten vrij “tokkelbaar” zijn: Als de gebruiker niet aan het strijken is, moet de ruimte boven de snaren volledig vrij zijn, en onder de snaren moet tussen de 5 en de 15cm van de brug, 5mm onder de snaren vrij zijn.
==Road map==


* Het bereik moet vanuit het gebied van de bas tot in de sopraan reiken: De laagste noot lager zijn dan E<sub>4</sub>, en de hoogste noot moet hoger zijn dan A<sub>5</sub>.
To tackle the stated problem, the following road map has been made. The planning that follows later, is also based on this road map.


==Stappenplan==
Voor de aanpak van dit probleem is een stappenplan gemaakt, aan de hand van dit stappenplan is ook de planning gemaakt die later op de site zal komen.
# Concept
# Concept
#* Wat we willen
#* What do we want?
#* Waarom (motivatie)
#* Why? (motivation)
# Definitie
# Definition
#* Ontwerpeisen
#* Design requirements
# Ontwerp
# Design
#* Literatuurstudie
#* Literature
#* Model
#* Model
#* Regelaar + mechanieken
#* Controller + mechanics
#* Experimenteren met regelaar met verschillende mechanieken -> mechaniek kiezen
#* Doing experiments with different types of mechanics and choose one
#* Ergonomie
#* Ergonomics
#* Experimenteren met verschillende ergonomische alternatieven
#* Doing experiments with different ergonomics
#* Definitief ontwerp
#* Final design
# Voorbereiding
# Preparation
#* Inkopen voor prototype
#* Order parts for prototype
# Productie
# Production
#*Prototype
#*     Prototype
# Evaluatie
# Evaluation


==Planning==
==Planning==
Line 131: Line 93:
|-
|-
|}
|}
===Taakverdeling===
Tijdens de komende weken van het project zal er vooral in 2 verschillende groepen gewerkt gaan worden. De ene groep, bestaande uit David en Eric, zal zich vooral bezig houden met het maken van een matlab model. De andere groep, bestaande uit William en Arjan, zal zich vooral bezig gaan houden met de testopstelling. Arjan zal zich ook bezig gaan houden met het bijhouden van deze wiki om onze voortgang voor iedereen inzichtelijk te houden.
==Werking van de viool==
[[File:Helmholtz.PNG|frame|Border|Figuur 1: Het doorlopen van een complete Helmholtz trilling.]]
Om een electrisch strijkinstrument te kunnen maken is het allereerst belangrijk om te weten hoe een strijkinstrument zijn geluid produceerd. Daarom zal dit hier kort uigelegd worden.<br/><br/>
Anders dan bij het tokkelen op een gitaar, levert het strijken op een viool geen staande golf op. De trilling die bij het strijken van een viool wordt opgewekt is, in tegenstelling tot de trilling op een gitaar, ook niet lineair. Er ontstaat bij juist aanstrijken van een snaar een zogenaamde Helmholtz trilling. Bij deze trilling beweegt de snaar in een “V”-patroon, ook wel Helmholtz hoek genoemd.. Dit houdt in dat de snaar wordt ‘opgedeeld’ in 2 rechte segmenten die bij elkaar komen in een scherpe hoek. Deze scherpe hoek beweegt rond gedurende de toon. Hoe de snaar er tijdens deze beweging uitziet is te zien in figuur 1.<br/><br/>De Helmholtz beweging wordt veroorzaakt door twee verschijnselen op het contactoppervlak tussen de boog en de snaar die ‘stick’ en ‘slip’ worden genoemd. Tijdens de ‘stick’ periode blijft de snaar aan de boog plakken waardoor deze wordt meegenomen. Gedurende de ‘slip’ periode glijdt de snaar weer terug langs het boogoppervlak. ‘Stick’ vindt plaats wanneer de Helmholtz hoek zich tussen de boog en je hand bevindt (rechts van de boog in figuur 1), ‘slip’ vindt plaats wanneer de Helmholtz hoek zich tussen de boog en de brug bevindt (links van de boog in figuur 1).
De moeilijkheid van het bespelen van een viool zit hem in het feit dat deze Helmholtz beweging alleen plaatsvindt onder de juiste combinatie van snelheid en druk op de boog. Als er in verhouding te zacht met de boog op de snaar gedrukt wordt, zal deze teveel over de snaar slippen. Wordt er echter teveel druk uitgeoefend op de boog dan zal er teveel ‘stick’ optreden. Tevens van invloed is de positie van de boog ten opzichte van de brug van de viool.
Het gebied waarin een Helmholtz trilling optreedt bij constante strijksnelheid wordt weergegeven in een zogenaamd Schelleng diagram (zie figuur 2). In dit diagram is te zien hoe hard er minimaal en maximaal gedrukt mag worden om in het Helmholtz gebied te blijven, als functie van de afstand tot de brug.
[[File:Schelleng.PNG|frame|Border|left|Figuur 2: Schelleng diagram dat het Helmholtzgebied aanduidt.]]
<br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>

Latest revision as of 15:00, 23 March 2011

Viotar project group - Main page


William Schattevoet
David Duwaer
Eric Backx
Arjan de Visser


Subpages:


Main page

Working principle of the violin and predicting it’s behavior

Ways to exite the string

Hardware Design

Software Design (Quantifying the signal we want to see)

Realisation and Proof of concept

Patent Research

Background information: Interview with Hendrick Zick

Recommendations


Welcome


Welcome to the wiki page of the Viotar project group. On this page we will keep track of our progress during the project. This way everybody can see the progress we’re making on the Viotar and we can organize the information we gathered. Feel free to take a look around.
In order to keep the wiki organized we divided it into several sub pages. By clicking the links in the textbox on the left the other page’s can be viewed. This front page only contains the global information, like the planning and approach of the problem.


Motivation

During the last century electronic instruments became immensely popular, the electronical guitar as an excellent example. Electronic bowing instrument on the other hand never really became popular. This leads to the questions, why didn’t the electronic bowing instrument become as popular as the electronical guitar? There are several reasons that can explain this phenomenon. The existing electronical bowing instruments are modeled the same way as the traditional acoustic bowing instrument. Therefore these instruments also have the same shortcomings and difficulties the traditional acoustic bowing instruments have. These shortcomings are:

  • Very difficult to play (a wrong combination of bowing speed and bowing force results in a scratching sound).
  • The traditional acoustic bowing instrument have a very limited sound range.
  • It’s impossible to play chords, at most 2 strings at the same time.
  • The traditional acoustic bowing instrument don’t have the good ergonomics guitars have.

These points motivated us to make an electronical bowing instrument that doesn’t have these shortcomings. This means that we want to make an instrument which can play chords. Or, to be more specific, an instrument on which more than 2 strings can be excited at the same time. Therefore it is not possible to use a bow anymore, because with a bow it’s only possible to excite 1 ore all strings. Because of this the ergonomics of the traditional acoustic bowing instrument can be changed into something more hand able.
With the new instrument exciting the string with the right combination of bow force and bow speed is not longer the responsibility of the player. The Viotar has to make sure that the right combination of bow force and bow speed is used. These demands imply that some kind of mechanical bowing device has to be used to excite the strings. This device has to be able to bow all combinations of strings and do that with the right combination of bow force and bow speed. These demands also made us decide that a electronical guitar would be a good instrument for a prototype.

List of demands

From the above stated properties of the Viotar the next quantities are formulated:

  • The sound had to be generated by the strings and after that it gets electronically processed.
  • All the strings can be excited in every combination ore at the same time.
  • The amplitude of the note can be varied from the minimum to the maximum during the excitation of the string. The minimum and maximum are set by the bowing pressure and force at which Helmholtz is reached.
  • The Viotar must be capable of playing 18 different notes each second on one string.
  • The Viotar must be capable of playing 18 different notes on different string separately.
  • The string is always excited in such way that Helmholtz occurs, regardless of the player’s skill.
  • The Viotar is also playable as a normal guitar. Therefore is must be possible to excite the string manually on the Viotar.
  • The Viotar’s tone reach has to be from base to soprano, the lowest note has to be lower than E4, and the highest note has to be higher than A5.

Road map

To tackle the stated problem, the following road map has been made. The planning that follows later, is also based on this road map.

  1. Concept
    • What do we want?
    • Why? (motivation)
  2. Definition
    • Design requirements
  3. Design
    • Literature
    • Model
    • Controller + mechanics
    • Doing experiments with different types of mechanics and choose one
    • Ergonomics
    • Doing experiments with different ergonomics
    • Final design
  4. Preparation
    • Order parts for prototype
  5. Production
    • Prototype
  6. Evaluation

Planning

Planning.PNG

De tijdsplanning van het Viotar project.