نگاهی مختصر به صداشناسی تمبک و تیمپانی (۴)

۵- هر چه کشش پوست بیشتر شود مودهای ارتعاشی با فرکانس بالا مانند مودهای ارتعاشی با تعداد قطرهای گره ای بالا برجستگی پیدا می کنند.

۶- با فشاردادن پوست و تغییر کشش آن، فرکانس ارتعاش پوست بالاتر رفته و ارتفاع صدا بیشتر می شود. در شکل زیر تغییر ارتفاع صدا بر اثر افزایش فشار بر روی پوست دایره در میانه تصویر مشاهده می شود:

نقش بدنه تمبک
صدای تمبک نشان دهنده ویژگی های آکوستیکی یک پوست مرتعش کشیده شده بر یک بدنه توخالی (در نقش یک رزوناتور هلمهولتزی) است. در واقع مجموعه کاسه و نفیربه مانند یک رزوناتور هلمهولتزی عمل می کنند. فرکانس صدای خروجی از نفیر با سطح مقطع داخلی نفیر رابطه مستقیم و با حجم کاسه و طول نفیر رابطه عکس دارد. از طرفی این فرکانس با میزان کشش پوست تمبک رابطه مستقیمی نشان نمی دهد. کاسه تمبک در تغییر ساختار ارتعاشی پوست نقش دارد اما نه به مانند تیمپانی. هرچه حجم کاسه ساز بزرگتر باشد، تاثیر ارتعاش حجم هوای پشت پوست بر تغییر ارتعاش پوست بیشتر است.

در شکل بالا یک رزوناتور هلمهولتزی را در نقش بدنه تمبک مشاهده می کنیم که می توان “h” را طول نفیر، “۲r” را قطر مقطع نفیر، “H” را ارتفاع کاسه بدنه و “۲R” را قطر دهانه بزرگ تمبک دانست. از طرفی در فرمول بالا “V” حجم کاسه می باشد. همچنانکه از فرمول بالا مشخص می شود فرکانس صدای بیرون آمده از نفیر (ناشی از ارتعاش حجم هوای درون کاسه تمبک) با سطح مقطع داخلی نفیر به شعاع “r” رابطه مستقیم و با حجم کاسه “V” و طول نفیر “h” رابطه عکس دارد. در شکل زیر طیف صدای خروجی از نفیر یک تمبک با فرکانس حدود ۶۱ هرتز مشاهده می شود:

به هنگام ارتعاش پوسته، هوای کاسه نیز مرتعش شده که این ارتعاش متناسب با اشکال ارتعاشی پوست است. در بهترین حالت اگر مود های ارتعاشی پوست و هوای بدنه با هم یکسان باشد، پدیده تشدید رخ خواهد داد. از این عبارت می توان نتیجه گرفت که هرگاه بدنه تمبک در بهترین حالت طراحی باشد، مودهای ارتعاشی پوست، هارمونیک ترند.

طبق نظر راسینگ و فله چر، در تمبک همانند تیمپانی، به نظر نمی رسد که تغییرات جزئی شکل کاسه، به اندازه حجم هوای داخل آن، بر روی هماهنگ شدن مودهای ارتعاشی پوست تاثیر گذار باشد البته این نتیجه گیری در مورد تغییرات کلی در شکلِ داخلی کاسه نیاز به بررسی دقیق تر دارد.

بدنه همچنین در میرایی صدای تمبک نقش دارد. به طور کلی میرایی تحت تاثیر عواملی مانند زیر رخ می دهد:

• انتشار صدا از پوست
• مقاومت پوست در مقابل ارتعاش
• مقاومت دیواره های بدنه در مقابل ارتعاش

لبه ساز با بیشترین تماس خود با پوست، شرایطی مرزی ای را به پوست مرتعش تحمیل می کند. در لبه، گره با ارتعاش صفر برای مودهای ارتعاشی دایره ای ایجاد می شود. لبه بدنه با پهنا و انحنای زیاد، بیشترین تماس را با پوست مرتعش دارد. درلبه پهن، زمان تماس با پوست مرتعش بیشتر است.

در این حالت بیشترین میزان اتلاف انرژی مورد نیاز برای تولید صدا توسط پوست رخ می دهد. اگر لبه بدنه گوه ای باشد، سطح و زمان تماس کاهش یافته، انرژی بیشتری می تواند صرف تولید صدا شود. به عبارت دیگر علی رغم تاثیر زیاد هوای داخل محفظه بر روی ارتعاش پوست، لبه نیز در میزان کاهش مکانیکی انرژی تاثیر دارد.

همچنانکه گفته شد لبه بدنه، منطقه مرزی است برای مودهای ارتعاشی که دارای گره دایره ای هستند. هرچه لبه بدنه پهن و انحنای زیاد داشته باشد، مودهای دارای گره دایره ای مانند مود “۰,۱” و بقیه مودها زودتر میرا می شوند. این تاثیر را همچنین می توان بر روی مودهای ارتعاشی قطری مانند “۱,۱” نیز مشاهده کرد. به این ترتیب سازهایی با لبه پهن دارای رنگی صدای کدر و تیره هستند. بنابراین برای رسیدن به صدایی شفاف و روشن باید لبه ساز نازک و گوه ای باشد.