Viotar

From Control Systems Technology Group

Revision as of 12:19, 12 November 2010 by S070790 (Talk | contribs)
Jump to: navigation, search

Viotar project groep


William Schattevoet
David Duwaer
Eric Backx
Arjan de Visser

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.


Contents

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.
  • De snaar maakt bij aanstrijking een Helmholtz trilling, ongeacht het niveau van de speler.
  • 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.
  • Het bereik moet vanuit het gebied van de bas tot in de sopraan reiken: De laagste noot lager zijn dan E4, en de hoogste noot moet hoger zijn dan A5.

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.

  1. Concept
    • Wat we willen
    • Waarom (motivatie)
  2. Definitie
    • Ontwerpeisen
  3. Ontwerp
    • Literatuurstudie
    • Model
    • Regelaar + mechanieken
    • Experimenteren met regelaar met verschillende mechanieken -> mechaniek kiezen
    • Ergonomie
    • Experimenteren met verschillende ergonomische alternatieven
    • Definitief ontwerp
  4. Voorbereiding
    • Inkopen voor prototype
  5. Productie
    • Prototype
  6. Evaluatie

Planning

De tijdsplanning van het Viotar project.

Werking van de viool

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.

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.

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.

Figuur 2: Schelleng diagram dat het Helmholtzgebied aanduidt.




















Personal tools