和太鼓を科学する

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和太鼓が楽しくなる本 (科学編)

『ドン』という音、特徴は『先細り』『うなり』

  • 音は、数えきれないほど沢山の周波数成分を持っている
  • 『ドン』ではなく『ドンオンオンオンオン…』と音が強弱を繰り返しながら、小さくなる
  • スペクトログラムによる解析『高い周波数成分の音ほど早く消える=低い音の方が後まで残る』
  • 太鼓の膜の真ん中を叩くと、下から2番目の周波数成分が生き延びる

『真ん中』と『端』を叩いた場合の違い

感覚的な違い

  • 端を叩いたほうが音ののびが良い、柔らかい感じがする
  • 真ん中を叩くとカーンというような金属的な音の感じがする
  • バチの感触は、端を叩いた方が膜が柔らかく感じる

科学的な裏付け

  • 端を叩いたときの波形の方が、長く続いている⇒のびがよい
  • 真ん中を叩いたスペクトログラムを見ると、周波数成分を多く含んでいる⇒『かたく』きこえる
  • 端を叩くと一番低い音の成分が生き残る。しかし真ん中を叩くと、下から2番目の音が生き延びる

膜の上の波

  • 太鼓は音をだすために膜を叩く。叩かれた膜は振動する。そして胴に共鳴する。叩いた側と反対側にも同様の膜が貼ってある。これも共鳴する
  • 『腹(アンチノード)』=でっぱり/へこみの部分,節(ノード)』=振動しない部分

太鼓の音の出る仕組み

太鼓を叩いた時の各部の働き

  • 【ばち】→【膜A】→【胴】→【膜B】→【音】
  • 叩いた膜Aの振動エネルギーが、胴内の空気分子が膜Bへ受け渡し、膜Bが振動する。たたいた膜Aだけでなく、膜Bからも空気中へ音を送り出す
  • 『牛の革』=『壁』と考えた場合、壁が硬い場合の共鳴は両端閉管の共鳴となる。しかし硬い壁に比べ、牛の革は柔らかい壁であり、音が壁を少し通り抜けるため、共鳴する音の波長は固い壁より長くなる。これは周波数が低くなることを意味し、固い壁より低い周波数で共鳴する
  • 膜と胴は共振するため、両方の膜の振動数と胴の中の空気の振動数が等しい場合に、一番少ない力で音がよく響く。

材の巻

  • 振動体の材質が、かたいか、軽いか、小さいと高い音を出す。
  • 強く貼ると波の速さが速い、同じ針なら、軽い革の方が波の速さが速い。
  • 太鼓の革→牛の革→クリープ変形(時間とともに伸びること)→時間が経つとほとんど伸びなくなるような材質(粘弾性個体)
  • 木の表面はフラクタル→ギザギザにより音が弱まる→金箔を胴の内側に貼ることで反射が規則的になりすぎず、かつ減衰を避けることが出来る

一定間隔のテンポを打つ

  • 『1/fゆらぎ』
  • たたく間隔の時間が長いほど、それに比例してばらつきが大きくなる
  • 長い時間間隔を叩く時、裏拍を使うことで一定のテンポを保ちやすくなるかも
  • ばらつきは、右手のみ→左手のみ→両手を使う場合の順番に,大きくなる

トラジェクトリ

  • 時間経過に沿った軌跡=トラジェクトリ
  • 小振り早打ちでは、同じ径路を取り、ゆるやかな円を描く
  • 大ぶり打ちは打つ瞬間は直線的、ばちが戻るときには途中からトランジェクトリが曲がる
  • 直線的な運動=効率がよく、たたく動作を直線的衝突と直線的跳ね返りを邪魔せず、自然な衝突が実現できる叩き方
  • 早打ちでは、ばち先が膜に当たる角度は、膜に対してほとんど垂直
  • 大ぶりゆっくり打ちでは、ばち先に対して斜め下方向から打ち込まれている
  • 売った後は斜め上方向へ跳ね返っている。太鼓の膜面に垂直な線を対象中心とする線対称の関係にある(=運動量保存の法則)

衝の巻

  • ばちの端→衝撃が大
  • 真ん中→衝撃が小さい分、太鼓を強く叩けない
  • 1/4あたり→衝撃は少ない、太鼓をそれなりに強くたたける

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