Características sonoras y constructivas

Introducción

Atendiendo a las Competencias Generales recogidas en el Real Decreto 631/2010 por el que se regula el contenido básico de las enseñanzas artísticas superiores el Graduado en Música debe C.G.9 “Conocer las características propias de su instrumento principal, en relación a su construcción y acústica, evolución histórica e influencias mutuas con otras disciplinas.”

Los instrumentos de cuerda frotada pueden parecer, en principio, instrumentos de cierta simplicidad, pues el funcionamiento de los mismos en términos de producción del sonido o de ejecución, pueden ser observados a simple vista (en contraposición con otros instrumentos más avanzados dentro de la familia de viento, que poseen numerosas llaves o válvulas que hacen casi indescifrable su funcionamiento). Sin embargo si atendemos a los principios acústicos y de resonancia que tienen lugar en instrumentos como el violín, nos percatamos de que la consecución de un buen sonido del instrumento, en primera instancia por parte del artesano luthier y, después por el instrumentista en sí y su modo de ejecución, existe un gran volumen de conocimientos y conceptos que deben ser tenidos en cuenta tanto por los intérpretes como en el propio proceso de enseñanza-aprendizaje de los conservatorios.

Partiremos de las investigaciones de autores como J.E. McLennan en relación a la evolución organológica del instrumento y su relación con la acústica y J. Woodhouse para comprender el funcionamiento del mismo y los principios acústicos que intervienen en él, además de otros que nos ayudan a reforzar la comprensión de la acústica del violín dentro de su complejidad.

Asimismo, en el desarrollo del tema, nos centraremos en dar un enfoque adecuado a las enseñanzas superiores de Música, destacando la interdisciplinariedad y la competencia investigadora como pilares fundamentales de estas enseñanzas.

Evolución histórica del estudio acústico de cuerdas

La vibración de las cuerdas fue investigada por Pitágoras y más tarde, fue Vicenzo Galilei quien desarrolló las leyes de la cuerda vibrante. Pero a quien se considera padre de la acústica es a Marin Mersenne (s. XVI), quien investigó las relaciones existentes entre tensión, densidad y longitud explicadas en las Leyes de Mersenne.

El patrón de vibración de la cuerda puede ser fácilmente observado. A simple vista, la cuerda parece moverse atrás y adelante simultáneamente formando una parábola, lo cual se parece al primer modo de vibración libre de una cuerda en tensión.

El movimiento Helmholtz

Hermann von Helmholtz (1821–1894), un pionero en el estudio del sonido, realizó importantes contribuciones al entendimiento del movimiento de las cuerdas frotadas. Descubrió que la cuerda realmente se mueve en una “V” invertida más que en parábolas. A este fenómeno se le conoce como “Movimiento Helmholtz”. A través de un microscopio vibratorio, describió por primera vez el movimiento de Helmholtz, un patrón oscilatorio no lineal caracterizado por fases alternas de stick (adherencia) y slip (deslizamiento) entre el arco y la cuerda. Su obra fundamental sobre el comportamiento de la cuerda, sentó las bases de la acústica moderna y sigue siendo referencia obligada en el estudio de instrumentos musicales .

Esto ha sido confirmado posteriormente por otros investigadores con mayor detalle. El arco, cuando se coloca en la posición habitual (hasta una quinta parte de la longitud de la cuerda vibrante), viaja primero al puente desde donde se refleja de nuevo hacia el arco cuando se levanta la cuerda, pero la cresta se propaga hacia el “nodo” o dedo donde se ancla el otro extremo, y vuelve al arco listo para deslizarse de nuevo

Características sonoras del instrumento

Todo instrumento de cuerda está formado por, la propia cuerda en sí, la cual produce el sonido y, la caja de resonancia, que permite la amplificación del sonido producido por la cuerda. Dependiendo de la forma en que se estimula la cuerda para que ésta empiece a vibrar, catalogamos los instrumentos de cuerda en: arco, plectro, o percutidos.

Vamos a diferenciar dos tipos de principios físicos que tienen lugar en la producción de sonido del violín: por un lado tenemos los principios de la “física del comportamiento de cuerdas” y por otro las teorías de “física de propagación de ondas”.

El violín está dentro de los instrumentos de arco o cuerda frotada, pues la producción del sonido tendrá lugar cuando el arco tome contacto con la cuerda. Posee cuatro sistemas resonantes que son las cuerdas. La caja del violín será la que permita que el sonido se amplifique y, que las cualidades sean unas u otras; es la parte más importante del violín puesto que de su construcción dependerá la calidad del sonido que se obtenga.

En cualquier punto cercano a la fuente de sonido, las moléculas oscilan y la presión del aire varía arriba y abajo en muy pequeñas cantidades. El número de vibraciones por segundo se llama frecuencia, que es medida en ciclos por segundo o Herzios (Hz). La altura de una nota está determinada por la frecuencia: alta frecuencia para una nota aguda y baja para una grave. 440-442 vibraciones por segundo (HZ) dan la nota La (cuerda la del violín). El ser humano puede escuchar sonidos entre 20 Hz hasta 20 kHz. El rango del violín se encuentra alrededor de los 2 kHz. El oído es más sensible a sonidos entre 1 - 4 kHz, entre dos y 4 octavas partiendo del Do central.

Las diferencias en el sonido del violín (y aquellos instrumentos de cuerda en general) resultan de la combinación de los siguientes factores: grosor de la cuerda (diámetro), elección de la cuerda, punto de contacto del arco, velocidad del arco y presión del arco.

Estos factores determinan el nivel de oscilación de ciertas vibraciones, el timbre. El timbre que será usado, por tanto, dependerá del que el violinista quiera conseguir. Las características sonoras del violín, no están entonces predeterminadas, no hay sólo un timbre que predomine sobre otro, sino que el músico consigue con el instrumento el timbre que desea.

Por ejemplo, las cuerdas al aire suenan más brillantes que las notas pisadas. A veces, este exceso de “brillo” se tiende a evitar para mantener la homogeneidad del sonido. Al igual que los cambios de cuerda alteran en parte el timbre y en ocasiones también preferimos mantenernos en la misma cuerda para conseguir dicha homogeneidad.

Un violín suele dar una intensidad de 84-103 dB, que varía de la que el músico aplique con el arco y las cualidades del instrumento. Otra cualidad es el tono que depende de la nota que se pulsa en la cuerda.

Partes del instrumento y relación acústica

Alma

McLennan (2008) quien realiza profundos estudios acerca del papel del puente en su relación acústica con el sonido del violín, expresa que (:::) El alma es un pequeño cilindro de madera que conecta ambas tapas del violín. El alma previene a la tapa superior de romperse a causa de la presión vertical de las cuerdas además de transmitir la vibración a ambas tapas.

Puente

El papel principal del puente es transformar el movimiento de la cuerda en vibración en ondas oscilatorias que transmite desde su base a la tapa superior del violín.

La frecuencia fundamental del puente de un violín se encuentra alrededor de 3kHz cuando está sobre soporte rígido y es un medio efectivo de transmisión de energía desde la cuerda hasta el cuerpo a frecuencias desde 1kHz hasta 4kHz el rango de sensibilidad del oido humano.

Las características del puente también son un factor determinante en la calidad del sonido, por lo que el tipo de madera, el grosor del mismo y el emplazamiento del puente sobre la tapa superior o el lugar y tipo de “corazón” u orificio en el centro del puente afectarán a la acústica general del instrumento.

Si un violinista desea un sonido más oscuro del violín, coloca una sordina en el puente. La sordina es una masa adicional que reduce las frecuencias fundamentales del puente.

Como resultado, el sonido a altas frecuencias es disminuido una vez que la vibración transmitida al cuerpo ha mermado. Por otro lado, la frecuencia fundamental del puente puede incrementarse añadiendo rigidez extra en forma de diminutas cuñas para que el sonido de las frecuencias más altas sea amplificado.

Cuerpo

El cuerpo incluye las tapas superior e inferior, los aros y el aire interior; todos ellos son fundamentales para transmitir la vibración del puente hacia la vibración del aire circundante al violín. Por esta razón, el violín necesita una superficie relativamente grande para permitir que una cantidad suficiente de aire oscile atrás-adelante. Por lo tanto, ambas tapas juegan un papel muy importante en el mecanismo del sonido. Los luthiers han dedicado tradicionalmente mucha atención a la vibración de las tapas escuchando los tonos de las mismas o, recientemente, monitorizando gráficamente la vibración. Los patrones de Chledni , según McLennan (2008) son de gran uso para los luthiers ya que las placas simétricas (refiriéndonos a las tapas del violín) dan patrones simétricos; Los asimétricos en general no. Además, las frecuencias que las tapas proporcionan de forma independiente se pueden relacionar empíricamente con las características del violín una vez ensamblado. Los modos de vibración de un violín montado son, sin embargo, mucho más complejos.