Statystyki strojenia naciągów perkusyjnych i częstotliwości modów membrany (2026): ponad 40 punktów danych o obciążeniu powietrzem, czasach zaniku i harmonicznych bębnów indyjskich

Statystyki strojenia naciągów 2026: obciążenie powietrzem obniża mod (1,1) kotła z 228 Hz do 150 Hz; obciążone naciągi tabli składają 9 modów w 5 harmonicznych.

Samo obciążenie powietrzem potrafi obniżyć mod (1,1) naciągu kotła z 228 Hz do 150 Hz, czyli o 34%, podczas gdy mod (0,1) spada tylko z 143 Hz do 131 Hz (dane Fletchera i Rossinga, zestawione w pracy Li, Emory University 2022). Ta nierównomierna zmiana to cały sekret orkiestrowego kotła: zamienia kłócące się alikwoty zwykłej membrany w niemal harmoniczny szereg 1,50, 1,97 i 2,44 krotności tonu głównego (Packer, praca magisterska, Durham University 1993). Bębny indyjskie osiągają ten sam cel inną drogą, obciążając naciąg tak, że jego pierwsze dziewięć modów zapada się w pięć tonów harmonicznych (Raman, Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934). Werble idą w przeciwną stronę: ich najniższy mod naciągu ma tłumienie modalne 5,07%, wobec 0,77% do 1,24% dla modów wyższych (Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006). Zebraliśmy dane z Journal of the Acoustical Society of America, Archives of Acoustics, Acoustical Science and Technology, Applied Acoustics, trzech prac uczelnianych o kotłach oraz z oryginalnych artykułów C. V. Ramana. O biznesowej stronie tego instrumentu piszemy w naszych statystykach rynku perkusji; to zestawienie zajmuje się fizyką naciągu.

Najpierw kilka prostych definicji. Mod to jeden naturalny wzorzec drgań naciągu. Fizycy oznaczają go (m,n): m to liczba prostych linii węzłowych (średnic, które pozostają nieruchome), a n liczba okręgów węzłowych, wliczając obrzeże. Obciążenie powietrzem oznacza, że powietrze, które naciąg musi wprawić w ruch, zachowuje się jak dodatkowa masa przyklejona do membrany. Cent to setna część półtonu. T60 to czas, w którym dźwięk spada o 60 dB.

TL;DR

  • Idealna jednorodna membrana drga w stosunkach 1 : 1,59 : 2,14 : 2,30 : 2,65 : 3,16 : 3,50, dlatego nie ma określonej wysokości dźwięku (Kumar, przegląd na arXiv 2023).
  • Obciążenie powietrzem obniża mod (1,1) kotła z 228 Hz do 150 Hz w tabeli Fletchera i Rossinga (Li, praca z Emory University 2022).
  • Zmierzone nagrania kotłów dają mody (2,1), (3,1), (4,1) i (5,1) przy 1,50, 1,99, 2,46 i 2,93 krotności modu (1,1) (Gallardo i wsp., Applied Acoustics 2020).
  • Zaobserwowany T60 na kotle o średnicy 64 cm: 0,8 s dla (1,1), 2,7 s dla (3,1), poniżej 0,3 s dla (0,1) (Packer, praca magisterska, Durham University 1993).
  • Dwa naciągi werbla poruszające się równolegle wytwarzają silny niski składnik około 180 do 200 Hz (Zhao i Rossing, JASA 1989).
  • Przestrojenie naciągu rezonansowego i uderzanego pozwala ustawić mod (11) naciągu uderzanego na 1,5 krotności wspólnego modu (01) (Richardson, Toulson i Nunn, JASA 2012).
  • Naciąg uderzany werbla: (0,1) przy 224 Hz z tłumieniem 5,07%, (3,1) przy 734 Hz z tłumieniem 0,77% (Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006).
  • Dzwonienie krawędzi werbla pochodzi od trzeciego modu, około oktawy i półtonu powyżej tonu podstawowego (Larkin i Morrison, JASA 2007).
  • W teście tom-tomu 12 cali dwa naciągi przestały się sprzęgać w modzie (1,1) przy odległości 55 cm, ale (0,1) pozostawał sprzężony do 110 cm (Worland i Boe, Vienna Talk 2015).
  • Raman: obciążony naciąg tabli zamienia pierwszych dziewięć modów w pięć tonów harmonicznych i tłumi wszystkie alikwoty powyżej dziewiątego (Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934).
  • Zmierzone stosunki tabli: 1,03, 2,00, 3,00, 4,00, 5,04 (Sathej i Adhikari, JASA 2009).
  • W teście odsłuchowym 20 uczestników odróżniało prawdziwe i syntezowane uderzenia tom-tomu z dokładnością równo 50%, czyli czystym przypadkiem (Kirby i Sandler, JASA 2021).

1. Idealna membrana a obciążenie powietrzem: dlaczego naciąg bębna zaczyna bez wysokości dźwięku

Podręcznikowa kołowa membrana jest kiepskim instrumentem muzycznym. Jej alikwoty wypadają przy 1,59, 2,14 i 2,30 krotności najniższego modu, a żaden z tych stosunków nie jest liczbą całkowitą, więc ucho nie potrafi zlać ich w jeden dźwięk. Każdy bęben o określonej wysokości dźwięku w tym zestawieniu jest w gruncie rzeczy maszyną do naprawiania tych stosunków.

Na kotłach większość naprawy załatwia powietrze. Gdy obliczenia Fletchera i Rossinga uwzględniają otaczające powietrze, mod (1,1) spada o 34% (z 228 Hz do 150 Hz, ponieważ 78 / 228 = 0,34), a mod (0,1) tylko o 8% (12 / 143 = 0,08) (Li, The Wave Equation and the Timpani, Emory University 2022). Mody, które poruszają dużo powietrza na boki, stają się cięższe i spadają bardziej. Wcześniejsza praca z Northern Illinois University pod kierunkiem Thomasa Rossinga doszła do tego samego wniosku na podstawie zmierzonych prędkości fal: efektywne obciążenie masą przez powietrze jest dominującą przyczyną przesunięć częstotliwości, a tłumienie oporowe przesuwa je w stopniu pomijalnym (Mills, praca magisterska NIU 1980).

WskaźnikWartośćŹródło
Stosunki modów idealnej jednorodnej kołowej membrany (pierwsze siedem modów)1 : 1,59 : 2,14 : 2,30 : 2,65 : 3,16 : 3,50Kumar, przegląd na arXiv traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha 2023
Mod (1,1), membrana idealna a obciążona powietrzem (obliczone)228 Hz a 150 HzTabela Fletchera i Rossinga w pracy Li, Emory University 2022
Mod (0,1), membrana idealna a obciążona powietrzem (obliczone)143 Hz a 131 HzTabela Fletchera i Rossinga w pracy Li, Emory University 2022
Mod (5,1), membrana idealna a obciążona powietrzem (obliczone)522 Hz a 434 HzTabela Fletchera i Rossinga w pracy Li, Emory University 2022
Przesunięcie częstotliwości od obciążenia masą powietrza na sztywnym tłoku w ekranie (prosty model) a wzrost częstotliwości od sztywności naciąguDo 40 procent a około 0,5%Packer, praca magisterska, Durham University 1993

Uwaga kontekstowa: sztywność membrany, czyli cecha, którą większość osób obwiniałaby w pierwszej kolejności, przesuwa częstotliwości zaledwie o około 0,5%, podczas gdy powietrze może je przesunąć o dziesiątki procent. Najnowsze dostępne dane: praca o kotle z 1993 roku i podręcznikowe tabele obciążenia powietrzem powyżej, obie starsze niż trzy lata; fizyka się nie zmieniła, ale nie ma nowszego otwartego zbioru danych, który by je zastąpił.

2. Harmoniczne strojenie kotłów: jak blisko 2 : 3 : 4 : 5 podchodzą prawdziwe kotły

Gdy obciążenie powietrzem wykona swoją pracę, dobry kocioł jest zaskakująco harmoniczny. Na kotle 64 cm nastrojonym na napięcie membrany 5360 N/m mod (2,1) leżał dokładnie na 1,50 krotności modu (1,1) (258 Hz przy 172 Hz), czyli czystej kwincie (Packer, Acoustics of the Orchestral Kettledrum, Durham University 1993). Słuchacz odbiera mod (1,1) jako dźwięk, a alikwoty wypadają w pobliżu drugiej, trzeciej i czwartej harmonicznej brakującego tonu podstawowego o oktawę niżej.

Nowsze nagrania opowiadają tę samą historię z większą liczbą miejsc po przecinku. Zmierzone częstotliwości kotłów opublikowane przez Gallardo i wsp. (Applied Acoustics 2020) dają mod (1,1) przy 110,452 Hz i mod (2,1) przy 165,581 Hz; nasz stosunek to 165,581 / 110,452 = 1,50. Model z obciążeniem powietrzem w tej pracy przewidział dla (1,1) wartość 107,9 Hz, w granicach 2,3% nagrania (2,552 / 110,452). Kotły w teatrze zwykle trafiają do kanału orkiestrowego, co omawiamy w naszych statystykach ekranów akustycznych kanału orkiestrowego.

WskaźnikWartośćŹródło
Zaobserwowane mody (1,1), (2,1), (3,1), (4,1) i (5,1) na kotle 64 cm przy 5360 N/m, jako stosunki do (1,1)172 Hz, potem 1,50, 1,97, 2,44 i 2,91 (258, 340, 420 i 501 Hz)Packer, praca magisterska, Durham University 1993
Zmierzony mod (1,1) w nagraniach kotłów110,452 HzGallardo i wsp., Applied Acoustics 2020
Zmierzone stosunki modów (2,1), (3,1), (4,1) i (5,1) do (1,1) w tych samych nagraniach1,50, 1,99, 2,46, 2,93 (z 165,581, 219,538, 271,299 i 323,727 Hz)Gallardo i wsp., Applied Acoustics 2020
Częstotliwość (1,1) w modelu z obciążeniem powietrzem a zmierzona107,9 Hz a 110,452 HzGallardo i wsp., Applied Acoustics 2020

Uwaga o wartości odstającej: mod (0,1), ten, który pompuje powietrze do kotła i z niego, jest niedopasowany. Na bębnie 64 cm leżał przy 140 Hz, poniżej tonu głównego 172 Hz (stosunek 0,81), i jest silnie tłumiony, co kwantyfikuje sekcja 3. Stosunki Gallardo od 1,50 do 2,93 to nasza arytmetyka na opublikowanych częstotliwościach, pokazana w tabeli (zob. uwagę o danych, jak te częstotliwości odczytano).

3. Czasy zaniku i tłumienie: które mody dzwonią, a które gasną

Strojenie ustala dźwięki; tłumienie decyduje, które z nich faktycznie słychać. Na kotle 64 cm z sekcji 2 mod (3,1) dzwonił przez 2,7 s (T60), a mod (0,1) zniknął w czasie krótszym niż 0,3 s. Praca przypisuje niemal całkowite stłumienie modu (0,1) głównie temu, że kocioł działa jak ekran: mod zużywa swoją energię prawie natychmiast, dlatego kotły brzmią jak instrument o określonej wysokości dźwięku, a nie dudniąco.

Modele zawyżają czas wybrzmiewania wyższych modów. Obliczenia z tej samej pracy przewidziały dla (5,1) 16,2 s, ponad sześciokrotnie więcej niż zmierzone 2,6 s, co świadczy o tym, że prawdziwe naciągi tracą energię drogami pominiętymi w modelu. Najniższy mod jest silnie tłumiony także w werblach: mod (0,1) naciągu uderzanego ma tłumienie modalne 5,07% ‘z powodu sprzężenia między dwoma naciągami’, wobec 0,77% do 1,24% dla wyższych modów mierzonych do 734 Hz (Skrodzka, Hojan and Proksza, Archives of Acoustics 2006). Znaczenie ma też sposób zamocowania bębna: modalne współczynniki zaniku były najniższe, gdy werbel spoczywał na elastycznych linkach, a znaczna ilość energii przechodziła z naciągów do korpusu (Fystrom and Rossing, JASA 1990).

WskaźnikWartośćŹródło
Zaobserwowany T60 modów kotła (1,1), (2,1) i (3,1) a modu (0,1)0,8 s, 1,7 s i 2,7 s a poniżej 0,3 sPacker, praca magisterska, Durham University 1993
Mod (5,1) kotła, T60 obliczony a zaobserwowany16,2 s a 2,6 sPacker, praca magisterska, Durham University 1993
Tłumienie modalne modu (0,1) naciągu uderzanego werbla5,07%Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006
Tłumienie modalne wyższych modów naciągu uderzanego werbla ((1,1) do (3,1))0,77% do 1,24%Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006
Stała szybkości zaniku pierwszego rzędu mridangamu oraz czas wybrzmiewania uderzenia chappu na ścienionych membranach2,02 na sekundę; ponad 1 sekundaKumar, przegląd na arXiv traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha 2023

Uwaga kontekstowa: w przypadku bębnów indyjskich model JASA tabli na jej wnęce wykazał, że obciążenie powietrzem zarówno poprawia harmoniczność, jak i wydłuża czasy zaniku (Tiwari and Gupta, JASA 2017). Streszczenie nie podaje liczb, więc raportujemy tylko kierunek.

4. Naciągi rezonansowe, korpusy i sprężyny: jak dwa naciągi ze sobą rozmawiają

Bęben dwunaciągowy to nie dwa bębny. Powietrze uwięzione między naciągiem uderzanym a rezonansowym (dolnym) sprzęga je, a to sprzężenie jest najsilniejsze dla modów, które pompują powietrze. W badaniu werbli z 1989 roku o średnicy około 35 cm i głębokości 13 do 20 cm równoległy ruch (01) obu naciągów wytwarzał silny niski składnik, zwykle około 180 do 200 Hz, który dominuje na początku dźwięku (Zhao and Rossing, JASA 1989).

Jak daleko od siebie muszą być naciągi, żeby przestały ze sobą rozmawiać? Używając dwóch elektronicznych interferometrów plamkowych (kamer laserowych, które mapują drobne ruchy naciągu), Worland i Boe stwierdzili, że sprzężenie (1,1) było ledwo widoczne przy 28 cm i nieobecne przy 55 cm, podczas gdy mod (0,1) sprzęgał się silnie przy każdej testowanej długości, aż do 110 cm (Worland and Boe, Vienna Talk 2015). Dla perkusisty z tego wynika, że strojenie naciągu rezonansowego dociera do tonu podstawowego na niemal każdym bębnie, ale do alikwotu (1,1) głównie na płytkich. Badanie w JASA wykorzystało ten sam pomysł celowo: gdy mod (01) jest wspólny dla obu naciągów, zmiany napięcia pozwalają ustawić mod (11) naciągu uderzanego na 1,5 krotności modu (01) (Richardson, Toulson and Nunn, JASA 2012).

WskaźnikWartośćŹródło
Silny niski składnik od równoległego ruchu dwóch naciągów, werbel o średnicy około 35 cmZwykle około 180 do 200 HzZhao i Rossing, JASA 1989
Odległość między naciągami, przy której sprzężenie (1,1) dwóch naciągów jest ledwo widoczne28 cmWorland i Boe, University of Puget Sound, Vienna Talk 2015
Odległość między naciągami, przy której nie obserwuje się sprzężenia (1,1)55 cmWorland i Boe, University of Puget Sound, Vienna Talk 2015
Najdłuższa testowana odległość między naciągami, przy której sprzężenie (0,1) było nadal silne110 cmWorland i Boe, University of Puget Sound, Vienna Talk 2015
Stosunek, do którego można dostroić mod (11) naciągu uderzanego względem wspólnego modu (01)1,5 krotnościRichardson, Toulson i Nunn, JASA 2012
Naciąg uderzany werbla, częstotliwości modów (0,1) i (1,1), bęben 36 cm224 Hz i 322 Hz (stosunek 1,44)Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006
Mod (3,1) naciągu uderzanego werbla, bęben 36 cm734 Hz (stosunek 3,28)Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006
Źródło dzwonienia krawędzi werbla (niepożądanego dzwoniącego alikwotu)Trzeci mod, około oktawy i półtonu powyżej tonu podstawowegoLarkin i Morrison, JASA 2007

Uwaga kontekstowa: badanie naciągu werbla z 2024 roku za pomocą kamery szybkiej wykazało ton podstawowy bliski 178 Hz i duży pik modu (1,1) bliski 270 Hz, czyli stosunek około 1,52 (270 / 178) (Ando, Niimi, Yamada and Yatabe, Acoustical Society of Japan 2024). Same sprężyny werbla pozostają słabo zmierzone: indyjska idakka pokazuje, że membrana podparta dwiema napiętymi strunami może wytwarzać harmoniczne alikwoty (Jose, Chatterjee and Gupta, JASA 2018), ale nie znaleźliśmy żadnego niedawnego otwartego badania, które podawałoby liczby dla napięcia sprężyn a bzyczenia.

5. Równomierność napięcia na śrubach: mody zdegenerowane i rozszczepione tony

Na idealnie równo napiętym naciągu każdy mod z co najmniej jedną średnicą węzłową (m > 0) jest ‘podwójnie zdegenerowany’: to dwie kopie tego samego wzorca, obrócone, przy dokładnie tej samej częstotliwości. Nierówne napięcie śrub przełamuje ten remis i rozszczepia mod na dwie bliskie częstotliwości, które perkusiści mogą słyszeć jako falowanie lub dudnienia; ta sama praca wskazuje mod (1,1) jako klucz do praktycznego strojenia bębna (Worland, JASA 2010).

Inżynierowie próbują teraz zobaczyć nierówne napięcie zamiast je słyszeć. Zespół z Waseda University filmował naciąg z szybkością 2.000 klatek na sekundę z użyciem profilometrii z transformacją Fouriera (rzutowane prążki, które ujawniają kształt naciągu) i przywrócił celowo nierówno napięty naciąg do stroju w czterech przejściach przestrajania, podnosząc śruby o 1 lub 2 stopnie na pokrętle napięcia w skali od 1 do 20 (Hashimoto, Yatabe and Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024). Kontynuacja w JASA wykazała, że mod (1,1) może nie wychwycić dwóch oddzielnych stref luzu, podczas gdy mod (2,1) wygina się wokół każdej z nich (Hashimoto and Oikawa, JASA 2023). Tradycyjni wytwórcy rozwiązywali ten sam problem sznurem: Raman naliczył ‘dokładnie 16’ pasków napinających na tabli.

WskaźnikWartośćŹródło
Mody membrany kołowej, które występują w identycznych parach i mogą się rozszczepić przy nierównym napięciuWszystkie mody z m > 0 (jedna lub więcej średnic węzłowych)Worland, JASA 2010
Szybkość klatek kamery użytej do zobaczenia kształtów modów naciągu na potrzeby strojenia2.000 klatek na sekundęHashimoto, Yatabe i Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024
Skala pokrętła napięcia na każdej śrubie w teście strojenia1 do 20Hashimoto, Yatabe i Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024
Ustawienia śrub przetestowane w celu wytworzenia celowo nierównego napięcia10, 12, 14 i 20Hashimoto, Yatabe i Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024
Przejścia przestrajania potrzebne do skorygowania nierównego napięcia na podstawie obrazów z kameryCztery (kroki po 1 lub 2 na śrubę)Hashimoto, Yatabe i Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024
Paski napinające w tradycyjnej tabliDokładnie 16, w równych odstępachRaman, Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934
Punkty wplotu w prawej i lewej membranie mridangamu48 i 36Kumar, przegląd na arXiv traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha 2023

Uwaga kontekstowa: szukaliśmy niezależnych pomiarów momentu dokręcenia śrub a napięcia naciągu i nie znaleźliśmy ich w otwartej literaturze, jedynie patent zauważający, że stan gwintu osłabia związek między momentem dokręcenia śruby a rzeczywistym napięciem naciągu. Twierdzenia o strojeniu opartym na momencie dokręcenia należy czytać z tą świadomością.

6. Bębny indyjskie: obciążenie harmoniczne w tabli i mridangamie

Tabla i mridangam rozwiązują problem wysokości dźwięku masą, nie powietrzem. Ciemna obciążona plamka (syahi w tabli) sprawia, że środek naciągu jest cięższy niż brzeg. Raman wykazał, że ta konstrukcja sprowadza pierwszych dziewięć modów własnych membrany do harmonicznego ciągu pięciu tonów, z wytłumieniem wszystkich alikwotów powyżej dziewiątego (Raman, The Indian Musical Drums, Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934). Jego eksperymenty sięgają Kalkuty w 1919 roku, na dziesięciolecia przed analizą elektroniczną.

Późniejsze pomiary utrzymują tablę blisko stosunków całkowitych: eksperymentalne wartości dla dayan (tabli prawej ręki) zebrane w badaniu JASA wynoszą 1,03, 2,00, 3,00, 4,00 i 5,04 (Sathej and Adhikari, The Eigenspectra of Indian Musical Drums, JASA 2009). Model z tej pracy, membrana o gładko zmiennej gęstości, odtworzył większość modów w granicach dziesiątek centów, ale chybił mod (0,3) o 92,27 centa, prawie półton, co pokazuje, jak wrażliwe na zbieżność plamki są mody wyższe. Model matematyczny Malu i Siddharthana odtworzył stosunki 1,07 : 2 : 2 : 3 dla obciążenia ciągłego, a jego omówienie strojenia wykorzystuje minimalną rozróżnialną różnicę częstotliwości 6 do 7 Hz przy podstawowym dźwięku Sa 240 Hz (Malu and Siddharthan, Acoustics of the Indian Drum, arXiv 2000).

WskaźnikWartośćŹródło
Mody własne złożone w tony harmoniczne przez obciążony naciąg tabli lub mridangamuPierwsze 9 modów w 5 tonów harmonicznychRaman, Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934
Eksperymentalne stosunki modów tabli (dayan) zebrane do porównania z modelem1,03, 2,00, 3,00, 4,00, 5,04Sathej i Adhikari, JASA 2009
Największe chybienie modelu tabli o gładkiej gęstości względem pomiaru92,27 centa poniżej na modzie (0,3)Sathej i Adhikari, JASA 2009
Największe chybienie starszego modelu tabli o dwóch gęstościach (złożonego) względem pomiaru95,47 centa powyżej na modzie (1,2)Sathej i Adhikari, JASA 2009
Minimalna rozróżnialna różnica częstotliwości użyta w omówieniu strojenia (podstawowy dźwięk Sa 240 Hz)6 do 7 HzMalu i Siddharthan, arXiv 2000
Przesunięcie tonu podstawowego mridangamu: szacunek Ramana a zmierzoneOkoło 10 procent a 7 procentKumar, przegląd na arXiv traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha 2023
Stosunek częstotliwości uderzenia dheem do uderzenia chappu w mridangamie0,535Kumar, przegląd na arXiv traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha 2023

Uwaga kontekstowa: przegląd mridangamu (Kumar, Musical Excellence of Mridangam, arXiv 2023) streszcza pomiary z traktatu Sivaramana, Ramasamiego i Naresha; powołujemy się na przegląd, ponieważ sam traktat nie jest otwarcie dostępny. Badanie Jadavpur University z 2015 roku obejmujące pięć tabli z naciągami 5 do 6 cali zarejestrowało 45 sygnałów uderzeń do analizy barwy (Patranabis et al., arXiv 2015), przyjmując za punkt odniesienia klasyczny pięciohamoniczny model dayan.

7. Siła uderzenia, opadanie tonu i naciągi z pierścieniem mas: co zmieniają muzycy i wytwórcy

Naciąg bębna nie jest idealnie liniowy. Uderz mocniej, a napięcie rośnie podczas uderzenia, więc dźwięk zaczyna się wysoko i opada. Kirby i Sandler nagrali tom-tom przy 67 różnych siłach uderzenia, zamodelowali ewolucję każdego modu, a w teście odsłuchowym AB 20 uczestników próbowało odróżnić prawdziwe uderzenia od syntezowanych z dokładnością równo 50%, czyli tak samo jak przy zgadywaniu (Kirby and Sandler, JASA 2021). Ich wcześniejsza praca pokazała, że ton podstawowy próbki tom-tomu 12 cali opada w zakresie mniej więcej 100 do 200 Hz w jednym uderzeniu (Kirby and Sandler, DAFx 2020). Modelowanie opadania tonu to najtrudniejsza część dobrego samplowania perkusji, temat, który śledzimy w naszych statystykach automatów perkusyjnych i samplerów.

Wytwórcy mogą też przeprojektować sam naciąg. Bader i współpracownicy przymocowali pierścień z 10 małych mas do membrany bębna ramowego o średnicy 40 cm i uzyskali przerwę pasmową (zakres częstotliwości, w którym drgania nie mogą przejść przez pierścień) od około 300 do 400 Hz aż do około 700 do 800 Hz (Bader et al., JASA 2019). Uderzenie wewnątrz pierścienia daje dźwięki, których zwykły bęben nie wydaje. To ta sama zasada co w metamateriałach akustycznych stosowanych w izolacji dźwiękowej, zmniejszona do rozmiaru naciągu bębna.

WskaźnikWartośćŹródło
Siły uderzenia zarejestrowane na jednym tom-tomie do modelowania ewolucji modów67Kirby i Sandler, JASA 2021
Trafność słuchaczy w odróżnianiu prawdziwych i syntezowanych uderzeń tom-tomu (20 uczestników)Dokładnie 50%Kirby i Sandler, JASA 2021
Próbki tom-tomów nagrane z bliska we wcześniejszym zbiorze danych do syntezy perkusji416 próbek z 32 bębnów, po 13 sił uderzeniaKirby i Sandler, DAFx 2020
Zakres opadającego tonu podstawowego w jednym uderzeniu na próbce tom-tomu 12 caliOkoło 100 do 200 HzKirby i Sandler, DAFx 2020
Rozmiary pierścieni mas testowane na membranie bębna ramowego 40 cmPierścienie 8, 10 i 12 cm, po 10 masBader i wsp., JASA 2019
Przerwa pasmowa wytworzona przez pierścień masOkoło 300 do 400 Hz aż do około 700 do 800 HzBader i wsp., JASA 2019

Uwaga kontekstowa: pierścień 8 cm dał najsilniejsze tłumienie amplitudy spośród trzech rozmiarów (Bader i wsp., JASA 2019).

Podsumowanie: strojenie naciągów i częstotliwości modów membrany w liczbach

WskaźnikWartośćŹródło
Stosunki modów idealnej jednorodnej membrany1 : 1,59 : 2,14 : 2,30 : 2,65 : 3,16 : 3,50Kumar, przegląd na arXiv 2023
Mod (1,1) kotła, idealny a obciążony powietrzem (obliczone)228 Hz a 150 HzTabela Fletchera i Rossinga w pracy Li, Emory University 2022
Mod (0,1) kotła, idealny a obciążony powietrzem (obliczone)143 Hz a 131 HzTabela Fletchera i Rossinga w pracy Li, Emory University 2022
Zmierzone stosunki kotłów (2,1) do (5,1) względem (1,1)1,50, 1,99, 2,46, 2,93Gallardo i wsp., Applied Acoustics 2020
Zaobserwowany T60, kocioł (3,1) a (0,1)2,7 s a poniżej 0,3 sPacker, praca magisterska, Durham University 1993
Mod (0,1) naciągu uderzanego werbla i jego tłumienie224 Hz, 5,07%Skrodzka i wsp., Archives of Acoustics 2006
Źródło dzwonienia krawędzi werblaTrzeci mod, około oktawy i półtonu powyżej tonu podstawowegoLarkin i Morrison, JASA 2007
Składnik od równoległego ruchu dwóch naciągów w werbluOkoło 180 do 200 HzZhao i Rossing, JASA 1989
Mod (11) naciągu uderzanego dostrajalny względem wspólnego modu (01)1,5 krotnościRichardson, Toulson i Nunn, JASA 2012
Odległość między naciągami bez sprzężenia (1,1) a z nadal silnym sprzężeniem (0,1)55 cm a 110 cmWorland i Boe, Vienna Talk 2015
Przejścia przestrajania do wyrównania napięcia na podstawie obrazów z kameryCzteryHashimoto, Yatabe i Oikawa, Acoustical Science and Technology 2024
Mody złożone w tony harmoniczne na obciążonym naciągu bębna indyjskiego9 modów w 5 tonówRaman, Proceedings of the Indian Academy of Sciences 1934
Zmierzone stosunki modów tabli1,03, 2,00, 3,00, 4,00, 5,04Sathej i Adhikari, JASA 2009
Przesunięcie tonu podstawowego mridangamu, szacunek Ramana a zmierzoneOkoło 10 procent a 7 procentKumar, przegląd na arXiv 2023
Trafność słuchaczy, prawdziwe a syntezowane uderzenia tom-tomuDokładnie 50%Kirby i Sandler, JASA 2021
Przerwa pasmowa od pierścienia mas na bębnie ramowym 40 cmOkoło 300 do 400 Hz aż do około 700 do 800 HzBader i wsp., JASA 2019

Metodologia i źródła

Przeprowadziliśmy ukierunkowane wyszukiwania w archiwach czasopism, repozytoriach uczelnianych i serwerach preprintów (Crossref, Europe PMC i arXiv służyły jako wyszukiwarki artykułów), a następnie przeczytaliśmy każdy dokument źródłowy. Każdą liczbę powyżej odczytano w samym artykule, pracy lub streszczeniu; stosunki, które obliczyliśmy, pokazano wraz z arytmetyką. Nie korzystaliśmy z broszur producentów.

Ostatnia aktualizacja: 7 listopada 2026 roku. Aktualizujemy to zestawienie kwartalnie, a kolejnego odświeżenia można się spodziewać, gdy Acoustical Society of Japan opublikuje materiały ze swojego spotkania wiosną 2027 roku, a Journal of the Acoustical Society of America wyda kolejne artykuły z akustyki muzycznej.

Wypróbuj VoxBooster — 3 dni za darmo.

Klonowanie głosu w czasie rzeczywistym, soundboard i efekty — wszędzie, gdzie rozmawiasz.

  • Bez karty
  • ~30ms opóźnienia
  • Discord · Teams · OBS
Wypróbuj 3 dni za darmo