Garrone-Cuzzucoli Nuovo Metodo Costruzione Rivisto

 

 Nuovo metodo metodo per ottimiz ottimizzare zare la costruzio costruzione ne di una chita chitarra rra classica Le chitarre classiche, e in generale tutti gli strumenti musicali tradizionali, sono sempre stati costruiti ripetendo metodi e misure tradizionali o semplicemente tramandati dalla  prassi esecutiva insegnata nelle scuole di liuteria. liuteria. Il limite di questo metodo tradizionale è che non consente di assicurare allo strumento in costruzione un livello di qualità che compensi di tutto il lavoro svolto. Saltuariamente e per condizioni fortuite, lo strumento  può risultare accettabile o addirittura molto molto buono, ma resta l’impossibilità l’impossibilità di replicarlo con le stesse caratteristiche, anche se vengono rispettate tutte le misure alla perfezione e si utilizza legno preso dalla stessa pianta.  Neppure una copia ha mai dato lo stesso risultato dell’ori dell’originale. ginale. Quale ne è il motivo? Perché non si riesce ad ottenere ogni volta una qualità costante e di  buon livello? Queste domande sono state alla base di studi approfonditi e di una lunga sperimentazione che hanno portato gli autori all’utilizzo di un metodo di lavoro ben preciso, e basato sulla applicazione di concetti derivati dalla fisica acustica applicata alla chitarra. Il metodo consiste nel fare una serie di controlli allo strumento in costruzione, durante le varie fasi della stessa che vanno dall’incatenatura della tavola armonica alla taratura in frequenza delle risonanze del fondo. Per fare questi controlli periodici, è sufficiente costruire alcune attrezzature di semplice utilizzo attraverso le quali sarà possibile verificare periodicamente la posizione in frequenza dei vari componenti della chitarra e di seguito modificarla fino a raggiungere le risonanze volute. Le attrezzature in gran parte possono essere costruite dallo stesso liutaio; per la parte elettronica lo stesso può farsi aiutare da un qualunque tecnico o anche trovare sul mercato quanto serve. E’ necessario inoltre disporre di un normale computer e volendo, di una stampante. All’inizio della costruzione il liutaio selezionerà una tavola armonica secondo s econdo il suo concetto di qualità. qualità. Di questa tavola sarà opportuno valutare alcuni parametri che daranno con più precisione e sicurezza il livello di qualità. I parametri fondamentali da rilevare, anche se non sono gli unici, sono il Mod “E”, la la densità e la velocità del suono nel legno, nel senso longitudinale della tavola, cioè lungo la vena. La densità è il rapporto tra il peso ed il volume, mentre il Mod “E” è il modulo elastico, detto anche “mod. di Young” che misura la deformazione del legno dopo l’applicazione temporanea di un carico deformante. Infine la velocità del suono nel legno è un parametro che deriva dalla densità e dal Mod “E”.  Nel libro, descritto (citato) più più avanti, sarà presente la descrizione di come ottenere ottenere questi  parametri con facilità. Il primo controllo alla armonica la inrosetta costruzione fatto quando alla (nella) tavola stessa è stata aperta latavola buca, applicata con iillviene suo rinforzo, e incollato il  ponticello.

 

Lo scopo di questo controllo è di verificare a quale frequenza la tavola risuona, basandosi  per la sua valutazione su una tabella di frequenze che verrà pubblicata su queste pagine. La tavola armonica, come pure il fondo, sono elementi della chitarra che non possono essere valutati semplicemente prendendoli in mano e percuotendoli, come i liutai sono soliti fare. Questo sistema, detto del ‘tap tone’ non dà risultati interpretabili e sopratutto ripetibili, per cui non serve a niente. Tutt’al più può dare la sensazione se la tavola e di  buon legno stagionato e risuona bene, ma niente niente di più. Al contrario, questi elementi se sono vincolati ai bordi, come lo saranno quando incollati al telaioampiezze della chitarra, possono precise sulle loro frequenze di risonanza e sulle e posizioni dei dare loro informazioni principali modi di vibrazione.  Nei controlli che precedono l’incollaggio l’incollaggio al telaio della chitarra, chitarra, questi saranno fatti applicando tavola e fondo prima separatamente, poi anche assieme, ad una forma di legno che simula il telaio e che consente di bloccare ai bordi questi elementi come se fossero incollati. Questa forma è ottenuta da pannelli di multistrati (multistrato?) incollati tra loro fino ad ottenere un’altezza pari alle misure delle fasce; l’interno viene asportato con la sega a nastro copiando la forma della nostra chitarra, le due superfici porteranno due cornici dotate di bulloncini per per il fissaggio delle tavole; per simulare l’appoggio in tutto e  per tutto conviene anche applicare all’interno all’interno le controfasce. La tavola (o il fondo) così fissate alla forma saranno libere di vibrare e risuonare alle frequenze caratteristiche per ogni modo tipico di vibrazione. Questi modi sono in sintesi: modo detto anche modo ad anello, per la sua forma tipica modo caratterizzato da una linea nodale longitudinale centrale modo caratterizzato da una linea nodale trasversale ecc. ecc. Il termine nodale deriva dalla lingua inglese e significa ‘no-displacement’ cioè una zona dove non esistono movimenti. Per evidenziare questo modi di vibrazione sarà necessario eccitare la tavola, o il fondo, con un altoparlante o un eccitatore elettronico, collegato ad un generatore di frequenza che abbia almeno un (una) frequenza di uscita da 50 a 20KHz ed una potenza di almeno 10/15 watt. La forma in questo caso dovrà essere sollevata dal tavolo di appoggio di almeno 25/30 cm  per evitare che si formi, al di sotto della tavola, un ambiente chiuso che potrebbe simulare l’esistenza del fondo. Come si utilizza questa forma? Dopo aver fissato la tavola armonica alla forma tramite la cornice, si cospargerà la tavola di poca sabbia fine. Al variare della frequenza di eccitazione, la tavola improvvisamente si metterà a vibrare e la sabbia si disporrà lungo la periferia della (o delle) zona vibrante raffigurando così uno dei suoi modi di vibrazione. La lettura della frequenza di eccitazione ci dirà se la risonanza della tavola è posizionata alla frequenza giusta. Ovviamente potrebbero verificarsi alcune differenze da una tavola ad un’altra, per il fatto che una tavola più spessa è più rigida e quindi risuona più in alto, oppure un ponticello più pesante ne abbassa la la risonanza e così via.

 

Parlando di modo vedremo che al centro della zona delimitata dalla linea nodale, esiste una zona ventrale che oscilla violentemente costringendo tutta la sabbia a spostarsi in zone più tranquille, appunto le zone nodali. Salendo di frequenza, incontreremo altri modi di vibrazione, quali ad esempio il modo che indica un modo costituito da una linea nodale che attraversa una gran parte della tavola armonica in senso longitudinale e che divide la stessa in due zone che oscillano in controfase tra loro. Più avanti ancora incontreremo il modo che manifesta una linea nodale ad andamento orizzontale circa all’altezza del ponte, ed altri ancora a frequenze sempre più elevate. Il metodo descritto si chiama “metodo di Chladni” dal nome del fisico tedesco che per  primo lo utilizzò. Vedere il formarsi di queste figure sulla tavola armonica, serve per individuarne le relative frequenze di risonanza e quindi capire se la tavol tavola, a, a quella risonanza, vibra a frequenza troppo alta o troppo bassa, indicandoci quindi la necessità di aumentarne o diminuirne la rigidità per portarla alla frequenza giusta. Applicando alla tavola tavola armonica un nuovo elemento, llaa frequenza di risonanza varierà.  Nel libro citato vengono riportate alcune tabelle che indicano le frequenze tipiche tipiche di queste configurazioni.

Le immagini riprodotte rappresentano i primi p rimi tre importanti modi di vibrazione di una tavola armonica, fissata alla forma descritta sopra; all’aumentare della frequenza compariranno modi di vibrazione dove le linee nodali saranno più numerose e le zone ventrali, racchiuse dalle linee nodali, sempre più limitate di ampiezza e in quantità sempre maggiore.  Non sempre i modi di vibrazione si manifestano in modo così esatto, ed il motivo va ricercato nei difetti di costruzione o di incatenatura che li bloccano e li deformano. E’ ovvio che una corretta disposizione di questi modi rappresenta già di per se stessa una  partenza positiva nella costruzione dello strumento. strumento.

 

Descriveremo ora un altro metodo di controllo basato sulla analisi di Fourier, che consente di rappresentare in un grafico cartesiano tutte le risonanze dell’oggetto analizzato in una  banda di frequenze che va da almeno 50 Hz fino a 1200 Hz.

Analisi di Fourier Come appena accennato, la costruzione controllata di una chitarra classica si avvale anche di un formidabile mezzo di indagine, indagine, che è l’analisi di Fourier, la cosiddetta FFT (Fast Fourier Transform). Qualunque oggetto, e a maggior ragione una tavola di chitarra, se percossa anche molto debolmente, entra in vibrazione secondo una serie di risonanze che sono dovute ai  parametri costruttivi dell’oggetto stesso stesso ed al materiale con cui è stato costruito. costruito. In particolare la nostra tavola armonica, fissata alla forma o più avanti quando sarà incollata alle fasce, può venire percossa da uno strumento idoneo, in pratica un piccolo  pendolo, che viene lasciato cadere da un altezza altezza prefissata contro l’ossicino del ponte. Per una varietà di analisi che ora non contempleremo, il pendolino può percuotere la tavola anche in altri punti, per avere altre informazioni. La risposta alla percussione – la pressione sonora - viene captata da un microfono e successivamente amplificata, per poi essere salvata e inserita in un data- base per le successive indagini. Gli autori del libro citato hanno sviluppato uno specifico software di analisi; tuttavia dalla rete è possibile scaricare programmi che effettuano la FFT. Il risultato di questa analisi è la rappresentazione in un diagramma cartesiano di tutte le risonanze che la percussione sulla sulla tavola ha generato. La loro posizione in frequenza, le relative ampiezze e il relativo smorzamento daranno una immagine molto precisa di come la tavola armonica può risuonare. L’esperienza ci consentirà di capire come correggere e migliorare queste risonanze, posizionandole alle alle frequenze giuste e sviluppandone llee ampiezze. Il diagramma qui riprodotto riguarda una tavola armonica di una chitarra.

 

  La prima risonanza molto alta che compare a sinistra è la risonanza della tavola armonica, ed è posizionata correttamente a circa 160 Hz. Le successive riguardano gli altri modi di vibrazione della tavola, che dimostra già una buona risposta, ma che non è ancora stata ottimizzata. A sinistra della risonanza descritta comparirà la risonanza dell’aria contenuta nel corpo della chitarra, quando alla stessa sarà applicato il fondo. Questa risonanza tipicamente si pone tra 90 e 100 Hz. Questi esami ripetuti più volte sulla tavola armonica, nelle sue successive configurazioni, e cioè -montata sulla forma -incollata al telaio -incollata al telaio con il fondo applicato a pplicato in modo posticcio -a strumento completo, percuotendo tavola e fondo daranno risposte che riguardano il rendimento dell dellaa chitarra, il suo equilibrio, llaa potenza di uscita, lo smorzamento delle varie risonanze (legato al ‘sustain’) ed altre ancora. Questi studi sono descritti in un nostro libro, edito da CreateSpace Independent Publishing Platform e distribuito da Amazon; il libro può essere facilmente acquistato in rete nel sito di Amazon, facendo solo riferimento al titolo titolo che è “ La progettazione della chitarra classica”Da poco tempo è anche disponibile l’edizione in lingua inglese dello stesso libro con il titolo “Classical guitar design” sempre distribuito da Amazon.  Nel libro gli autori spiegano come si rappresenta una chitarra classica in Fisica Acustica, Acustica, e come se ne descrivono i suoi componenti essenziali. Infatti la chitarra classica è costituita costituita da tre oscillatori accoppiati che sono: la tavola armonica, l’aria contenuta nel corpo e il fondo. Questi tre oscillatori, considerati individualmente, hanno una loro frequenza di risonanza naturale esattamente come un  pendolo ha il suo periodo di oscillazione. oscillazione. Quando poi questi oscillatori vengono accoppiati, e cioè al momento di chiudere il retro della chitarra con il fondo, f ondo, allora le frequenze di vibrazione dei tre oscillatori si spostano, secondo regole ben conosciute in fisica. Il liutaio, consapevole dei fenomeni acustici che presiedono al funzionamento dello strumento, può intervenire sulle risonanze, e posizionarle in modo corretto per ottenere un migliore risultato acustico. Possiamo affermare che, con l’uso appropriato del computer, oggigiorno è incomprensibile come la liuteria liuteria debba ancora essere ancorata ai vecchi metodi di costruzione che non  possono dare risultati costanti per la quantità quantità di variabili in gioco nella nella costruzione degli strumenti musicali.  Nel nostro metodo di costruzione anche la costruzione del fondo della chitarra riveste un carattere di elevata importanza; infatti non riteniamo che il fondo serva esclusivamente a chiudere la cassa armonica: la posizione delle frequenze di risonanza del fondo determina il completamento del diagramma delle risonanze, soprattutto nella zona tra 180 e 350 Hz, che corrisponde, nella chitarra chitarra classica, a una parte delle note emesse in un registro intermedio della tessitura sonora.

 

Come agisce il fondo? Esso viene messo in vibrazione dalla tavola armonica attraverso l’aria contenuta nel corpo e attraverso le fasce dotate di una certa elasticità. Le oscillazioni del fondo si riflettono sulla tavola a causa di un fenomeno di ‘accoppiamento’ che contribuisce a mantenere la tavola in vibrazione grazie allo scambio di energia tra la tavola, l’aria e il fondo. In I n definitiva, il fondo viene eccitato dalla tavola ma riflette la sua oscillazione sulla tavola amplificandone la risposta a determinate frequenze legate alle frequenze di risonanza naturali del fondo. Da ultimo, queste risonanze del fondo (dovute alla rigidità propria e all’incatenatura) possono essere ottimizzate agendo sulle dimensioni delle catene trasversali del fondo stesso. Giuseppe Cuzzucoli Mario Garrone