Vad gör en fiol kraftfull

Några av de mest prisade violinerna i världen tillverkades i de italienska verkstäderna i Amati, Stradivari och Guarneri - mästarfamiljer från 1600- och 1700-talen som producerade allt kraftfullare instrument. Dessa fioler, värda miljontals dollar idag, representerar den kremonesiska perioden, betraktad som guldåldern för fioltillverkning.

Det mesta ljudet som produceras av en fiol och dess förfäder flödar genom ett ljudhåls omkrets, inte dess inre.

Nu har MIT-forskare och violinmakare vid Bostons North Bennet Street School analyserat mätningar från hundratals fioler från Cremonese-eran, och identifierat egenskaper som bidrar till deras akustiska kraft eller ljudfullhet.

Forskarna skaffade tekniska ritningar av fioler från museer, samlardatabaser och böcker, samt röntgen och datortomografi av instrumenten. De jämförde dimensionerna för olika funktioner och mätningar av akustiska resonanser i olika instrument.

Forskarna fann att en nyckelfunktion som påverkar en fiols ljud är formen och längden på dess f-hål, de f-formade öppningarna genom vilka luft strömmar ut: ju mer långsträckta dessa är, desto mer ljud kan en fiol producera. Ett avlångt ljudhål tar lite plats på fiolen, samtidigt som det producerar ett fullt ljud – en mer kraftsnål design än de rundare ljudhålen från fiolens förfäder, som medeltida fioler och lirar.

Fiolens bakplatta bidrar också till dess akustiska kraft. Fioler snidade i trä är relativt elastiska: när instrumentet producerar ljud reagerar dess kropp på luftvibrationerna. En tjockare bakplatta leder till mer ljudeffekt vid luftresonansfrekvensen.

Eftersom fioler tillverkades först av Amati, sedan av Stradivari och slutligen av Guarneri, utvecklades de till att ha längre f-hål och tjockare bakplåtar.

Men var designändringarna avsiktliga? För att svara på denna fråga arbetade forskarna mätningarna från hundratals fioler från Cremonese-eran till en evolutionär modell. De fann att varje förändring i design kunde förklaras av naturlig mutation - i det här fallet hantverkarfel.

Om du försöker replikera ett ljudhål exakt från det senaste du gjorde, kommer du alltid att ha ett litet fel, säger Nicholas Makris, professor i mekanik och havsteknik vid MIT. Du skär med en kniv i tunt trä och du kan inte få det perfekt, och felet vi rapporterar är cirka 2 procent … alltid inom vad som skulle ha hänt … av misstag från slumpmässiga fluktuationer.

Makris betonar att även om alla fiolmakare utan tvekan hade goda öron, är det fortfarande uppe till diskussion om de kände igen de speciella designelementen som bidrar till ett kraftfullare ljud.

Mystik är bra, och det finns magi i fioltillverkning, säger han. Men här, för oss, är det bra att förstå vetenskapligt så mycket du kan.

Dölj