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Suono e tono della Campana individuale
AREA I - ARTE TECNICO-SCIENTIFICA (ATS)
Cap. ATS-J02 - Acustica della Campana - Pag. ATS-J02.02
Gli argomenti trattati sono stati inseriti da Ing. Arch. Michele Cuzzoni nel 2012 - © Copyright 2007- 2024 - e sono desunti dalla documentazione indicata in Bibliografia a fondo pagina
Strumenti di misura dei parziali di una campana
Un ascoltatore un po' addestrato in un ambiente tranquillo mostrerà di riconoscere fino a sette parziali nel suono di una campana. Esse sono tonica, prima, terza minore, quinta, ottava, decima maggiore e dodicesima.
Naturalmente, può in tal modo percepire un’immagine della purezza della campana, quindi in che modo la misura delle armoniche reali risponde rispetto a quella dell'immagine ideale. Ma non riuscirà a misurare le piccole deviazioni del caso reale. Solo una misurazione potrà aiutare.
Questo fatto rischia anche di creare un malinteso. Un violinista, per esempio, può avere un ottimo violino solo accordandolo a orecchio. Sembra che la misura non sia richiesta. La causa sarà immediatamente evidente se si considera che i toni di una corda hanno una serie armonica prefissata. Prendiamo ad esempio le corde di sol3 e re4. Le loro armoniche si possono leggere come segue:
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armoniche sol2 |
Sol3 |
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Sol4 |
Re5 |
Sol5 |
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Ecc. |
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Armoniche re3 |
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Re4 |
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Re5 |
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La5 |
Ecc. |
Se entrambe le corde non sono intonate alla quinta perfetta, sarà l’armonica Re5 ad essere non del tutto coincidente. Il risultato è che quando sono suonate insieme si odono suoni differenti. È quindi sufficiente operare sulle viti di sintonia (del violino) in senso orario fino a non sentire più i battimenti. Solo allora entrambe le armoniche di Re5 coincideranno e le due corde saranno perfettamente accordate tra loro in quinta.
Pertanto si può misurare il passo corretto anche delle armoniche della campana. Si possono utilizzare vari strumenti di misura.
1). Il più semplice dispositivo è una serie di diapason regolabili (Fig.01) che insieme formano l'intera gamma udibile di suoni.
Figura 01: Il diapason regolabile
Sui rebbi di un tale diapason, sono bloccati due pesi scorrevoli. Naturalmente ciò presuppone che la campana sia formata da un accordo il più possibile corretto.
Cioè, in circostanze normali, dopo la percussione, la struttura tonale della campana non è mai precisa. La struttura tonale non ha più una grandezza fissa.
Si vedano le pagine:
J02.09 - Il disegno della Campana e
J02.10 - Accordatura della Campana".
Allora si pone sulla campana il diapason con i cursori posti alle estremità che danno il tono più basso; poi i cursori vengono progressivamente spostati al centro per aumentarne il tono e trovare così la nota giusta.
In linea di principio qualsiasi nota può essere impostata sul diapason. La taratura del diapason consente di impostare ogni tono. La taratura presente su uno dei rebbi permette di leggere il tono corretto. Il diapason di fig. 01 è regolato in do3.
Quando si hanno toni che non coincidono con un tono normale, è necessario avere una divisione del semitono. Allora ciò è amplificato per esempio tra mi3 e fa3: prima per metà di semitono, poi in quarti, e infine, in ottavi, finalmente anche sedicesimi di semitono (1/16 di semitono = 6 ¼ centesimi). Questa è la precisione di una misurazione fatta col diapason. Ciò spiega anche perché in alcune fonderie non si misura la campana in centesimi ma solo in sedicesimi. E ciò accade anche ora che la tradizionale divisione dei diapason non è più accettata, anche per le campane nuove.
Quando si misura la nota col diapason, si può verificarne il valore leggendolo sul piede, poi si salva il valore letto (fig. 01). La frequenza del tono selezionato corrisponde ad una delle frequenze della campana; quella che corrisponde al diapason sarà quella di risonanza della campana.
2). Un altro tipo di diapason per misurare consiste in una vasta gamma di solidi simili ai diapason, da utilizzare, ad esempio, fino a 4 Hz. Ogni parziale è poi confrontato con due diapason successivi. Il numero di battiti del diapason inferiore e superiore determina la posizione relativa del parziale della campana situata in una posizione mediana tra i due.
3). Ovviamente ci sono versioni elettroniche del diapason. Il principio è delineato in Figura 02.
A è un generatore di suono, uno strumento che produce elettricamente tutti i toni.
Questi toni sono vibrazioni elettriche poste vicino all’eccitatore B.
Figura 02: Strumento con eccitatore di frequenze.
Le vibrazioni elettriche sono convertite in vibrazioni meccaniche che mettono in azione il percussore a penna C.
La penna vibra come la frequenza che è stata prodotta dal generatore sonoro. La penna è simile al piede del diapason.
Nel tempo si modificano le frequenze finché non viene trovata quella che corrisponde ad una delle frequenze naturali della campana che allora entrerà in risonanza. Il generatore di suoni standard offre una lettura più vicina al centesimo di tono.
4). In fig. 03 c’è il sistema inverso di misura.
Figura 03: filtro elettrico dei toni.
In questo caso la campana è eccitata da un percussore in modo normale.
Il suono generato è raccolto attraverso un microfono D.
Successivamente esso viene indirizzato a un filtro elettrico E. Questo filtro scompone il suono in tutte le sue parziali.
Un successivo filtro, F, misura la frequenza di un parziale specifico.
Infine c’è lo strobofrequenzimetro molto utilizzato oppure lo strobometro. Il loro funzionamento si basa sull’analisi dell’effetto stroboscopico. Per capirlo si pensi alla pellicola di un film: ad esempio quando le ruote di un carrello si arrestano sul grande schermo, si hanno i numeri di fotogrammi al secondo che sono pari alla frequenza con cui i raggi della ruota sono sulla stessa posizione. Così quando si imposta la ruota sulla pellicola, essa gira nella stessa posizione temporale in cui l’immagine è stata registrata. Si conosce così la velocità dei fotogrammi e la velocità con cui la ruota gira.
Questo effetto può essere misurato.
Il suono catturato da un microfono consente nello stesso tempo di impostarne la frequenza e la luce. La luce è lasciata cadere tra i dischi in rapida rotazione. Grazie alla velocità dei dischi, che sono controllati da un apposito dispositivo, si può leggere la frequenza del tono.
Per quanto riguarda la precisione degli strumenti di misura elettronici, si può dire in generale che essa è molto maggiore di quella del diapason. Si è nell’ordine di grandezza di pochi centesimi. Ciò implica che sentendo anche un suono lontano, questo può essere misurato. Uno strumento di misura deve essere valido in ogni circostanza. L’orecchio musicale dovrà sempre decidere autonomamente anche se in contrasto con l’esito delle misure elettroniche.
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Bib-TS-000 - Testo di Ing. Arch. Michele Cuzzoni
Bib-TS-246 - André Lehr - Een klankanalyse van de 16de-eeuwse Van Wou-klokken in de Domtoren te Utrecht (Asten, 1980)
Bib-TS-247 - André Lehr - Partial Groups in the Bell Sound. In: The Journal of the Acoustical Society of America , vol.79, 1986, blz.2000-2011
Bib-TS-248 - André Lehr - The designing of swinging bells and carillon bells in the past and present (Asten, 1987)
Bib-TS-249 - André Lehr - The tuning of the Bells of Marquis Yi. In: Acustica , vol.67, 1988, blz.144-148
Bib-TS-250 - André Lehr - A statistical investigation of historical swinging bells in West Europe. In: Acustica , vol.74, 1991, blz.97-108
Bib-TS-251 - André Lehr - Profielconstructies van luid- en beiaardklokken in het verleden (Asten, 1991)
Bib-TS-252 - André Lehr - Acoustic research. In: 45 Years of Dutch Carillons 1945-1990 , L.Boogert, A.Lehr, J.Maassen (ed.), 1992, blz.132-145
Bib-TS-253 - André Lehr - Vormoptimalisatie van luid- en beiaardklokken. In: Symposium Structural Optimization in the Netherlands , F. van Keulen en A.J.G. Schoofs (ed.), November 9, 1995, Technische Universiteit Delft
Bib-TS-254 - André Lehr - Berekening van het klokprofiel. De eindige-elementen-methode in combinatie met optimalisatie-techniek helpt een oud ambacht. In: Principieel, werktuigbouwkundig magazine, Universiteit Twente , jg.1, Lente 1997, blz.23-28
Bib-TS-255 - André Lehr - Designing Chimes and Carillons in History. In: Acustica, 1997, vol.83, blz.320-336
Bib-TS-256 - André Lehr - Metaalkunde en Torenklokken. In: Metalen in Monumenten en Vernieuwbouw , Syllabus van de Studiedag van WTA, Nederland-Vlaanderen, Wetenschappelijk-Technische Groep voor Aanbevelingen inzake Bouwrenovatie en Monumentenzorg, op 21 november 1997 in het Provinciehuis te Antwerpen, blz.60-73
Bib-TS-257 - André Lehr - Campanologie. Een leerboek over klank en toon van klokken en beiaarden (Mechelen, 1997, 2de druk 1998)
Bib-TS-258 - André Lehr - The Geometrical Limits of the Carillon Bell. In: Acustica, vol.86, 2000, blz.543-549
Bib-TS-259 - André Lehr - The Removal of Warbles or Beats in the Sound of a Bell. In: Acustica , vol.86, 2000, blz.550-556
Bib-TS-260 - André Lehr - Geschiedenis van de campanologie (Asten, 2001)
Bib-TS-261 - André Lehr - Leerboek der Campanologie, 2007