オールドヴァイオリンの非侵襲かつ定量的な音質評価手法の開発

一种老小提琴非侵入性定量音质评价方法的开发

基本信息

批准号：
21K11969
负责人：
横山真男
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Meisei University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではストラディヴァリに代表されるようなオールド・ヴァイオリンの振動と周辺音場を数値シミュレーションで解析している．2022年度は、楽器全体の振動モード解析および周辺の空気領域の音場解析を大規模並列計算機で行ってきた．また、高精度なマイクロCTスキャナを用いて、ストラディヴァリとならび名器とされるグァルネリ・デル・ジェズのヴァイオリンをスキャンしCADデータ化し、有限要素法による構造シミュレーションに取り組んだ。音場の解析については、現在、並列計算ライブラリのAdventureSoundを用いて、楽器周辺音場の定常計算および時間変化に伴う音圧の放射の様子を計算し可視化できる非定常計算の基礎動作確認まで行えた。全体の計画においては概ね順調に進んでいる。録音については、コンサートホールにてストラディヴァリや現代の製作者の楽器の音を収録し、ステージ上とホール客席での音色の比較を行った。上記の成果について、国際学会で2件（15th World Congress on Computational Mechanics 日本、24th International Congress on Acoustics 韓国）で、また、国内では日本機械学会第35回計算力学講演会、日本学術会議公開シンポジウム「計算音響学の目指すもの」でそれぞれ講演を行った。CTスキャンの利用による振動の解析はこれまでも他の研究においても行われてきたが、マイクロCTスキャンという高精度な形状測定と大規模並列計算を用いたヴァイオリンの構造と音響を連成させた数値シミュレーションによる定量的・定性的解析は世界に類がなく、楽器研究の領域に大きくインパクトを与えていると思われる。

在这项研究中，我们利用数值模拟分析了旧小提琴（例如斯特拉迪瓦里制作的小提琴）的振动和周围声场。 2022年，我们利用大型并行计算机对整个仪器进行了振动模态分析和周围空气区域的声场分析。此外，我们使用高精度微型CT扫描仪扫描了与斯特拉迪瓦里一起被认为是杰作的Guarneri del Gesu的小提琴，并将其转换为CAD数据，并使用有限元方法进行了结构模拟。关于声场分析，我们目前正在使用并行计算库AdventureSound来检查乐器周围声场的稳态计算的基本操作以及可以计算和可视化声压随时间的辐射的非稳态计算。总体规划进展顺利。为了录音，我们在音乐厅录制了斯特拉迪瓦里和当代制作人的乐器声音，并比较了舞台上和大厅观众席上的音调。上述成果分别在两次国际会议（第15届世界计算力学大会日本、第24届国际声学大会韩国）以及国内的日本机械工程学会第35届计算力学讲座、日本科学会议公共研讨会上发表。讲座“声学的目标”。过去在其他研究中也曾进行过使用 CT 扫描的振动分析，但本研究使用微型 CT 扫描将小提琴的结构和声学耦合起来，这是高精度的形状测量，以及大规模的定量和定性计算。使用数值模拟进行分析在世界上是前所未有的，并且被认为对乐器研究领域产生了重大影响。