Nội dung bài viết
Mô hình tính toán cho phép người dùng điều chỉnh các tham số để nghe hiệu ứng âm thanh trong quá trình thiết kế ban đầu.
Các nhà sản xuất đàn violin, hay còn gọi là thợ làm đàn, theo truyền thống học hỏi từ kinh nghiệm thực tế về cách chế tạo các bộ phận và chọn vật liệu để định hình âm thanh cuối cùng của một nhạc cụ. Các kỹ sư của MIT hy vọng sẽ hợp lý hóa quá trình khó khăn đó bằng cây vĩ cầm ảo mới của họ.
Theo một bài báo đăng trên tạp chí npj Acoustics, đây là một công cụ mô phỏng máy tính có thể nắm bắt được đặc tính vật lý chính xác của nhạc cụ và thậm chí tái tạo âm thanh trung thực của dây gảy.
Không giống như các chương trình phần mềm và plugin phổ biến hơn mô phỏng âm thanh violin thông qua việc lấy mẫu, tính trung bình âm thanh cuối cùng dựa trên hàng nghìn nốt nhạc, mô hình MIT dựa trên tính chất vật lý cơ bản của nhạc cụ.
Đồng tác giả Nicholas Makris cho biết: “Chúng tôi không nói rằng chúng tôi có thể tái tạo phép thuật của nghệ nhân.
“Chúng tôi chỉ đang cố gắng tìm hiểu tính chất vật lý của âm thanh đàn violin và có lẽ sẽ giúp ích cho những người làm đàn trong quá trình thiết kế.” Âm học của đàn violin từ lâu đã là một chủ đề nghiên cứu nóng bỏng của các nhà âm học, đặc biệt khi nói đến việc giải mã bí mật về âm thanh vượt trội của đàn violin được chế tạo trong cái gọi là “Thời kỳ hoàng kim”, đặc biệt là các nhạc cụ.
của nghệ nhân làm đàn Cremona nổi tiếng Antonio Stradivari , cũng như của gia đình Amati và Giuseppe Guarneri . Có rất nhiều yếu tố cần xem xét, tùy theo độ phức tạp về âm thanh của đàn violin.
Theo bài báo năm 2021 của tôi, âm thanh độc đáo (được cảm nhận) không thể chỉ do hình dạng của nhạc cụ, mặc dù cách tiếp cận hình học của Stradivari đã mang lại cho chúng ta hình dạng đặc trưng của cây vĩ cầm.
Có thể là do gỗ; một số nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng Stradivari đã sử dụng cây vân sam Alpine được trồng trong thời kỳ thời tiết lạnh bất thường trong khu vực. Các vòng sinh trưởng hàng năm gần nhau hơn, khiến gỗ dày đặc bất thường.
Họ cho rằng sự khác biệt về mật độ gỗ sẽ có tác động đến hiệu suất rung của nhạc cụ và do đó ảnh hưởng đến âm thanh của nó. Hoặc có lẽ đó là loại sơn bóng mà Stradivari đã sử dụng: một loại cocktail gồm mật ong, lòng trắng trứng và kẹo cao su Ả Rập.
Một nghiên cứu năm 2022 liên quan đến hình ảnh kích thước nano của hai thiết bị như vậy đã phát hiện ra một lớp gốc protein ở bề mặt tiếp xúc giữa gỗ và sơn bóng, lớp này có thể ảnh hưởng đến sự cộng hưởng tự nhiên của gỗ.
Nhà hóa sinh Joseph Nagyvary đã lập luận rằng chính các hóa chất được sử dụng để xử lý gỗ đã mang lại cho đàn violin Stradivari âm thanh độc đáo, đặc biệt là muối đồng, sắt và muối.
crom được sử dụng để bảo quản gỗ, tất cả đều là những chất bảo quản gỗ tuyệt vời nhưng cũng có thể làm thay đổi đặc tính âm học của nhạc cụ. Một nghiên cứu năm 2021 ủng hộ lập luận đó, xác định hàn the, kẽm, đồng, phèn và nước vôi là những hóa chất có khả năng ảnh hưởng đến âm thanh nhất.
Quét CT đã cung cấp khá nhiều cái nhìn sâu sắc về câu hỏi hóc búa, vì kỹ thuật này có thể tiết lộ mật độ, kích thước và hình dạng của gỗ, số đo thể tích và độ dày, cũng như bất kỳ hư hỏng hoặc sửa chữa nào đối với một nhạc cụ nhất định.
Ví dụ, một nghiên cứu năm 2009 đã sử dụng máy quét CT để nghiên cứu các đặc tính vật liệu của gỗ. Vào năm 2011, bác sĩ X quang Steven Sirr ở Minnesota đã chụp CT chi tiết cây đàn violin “Betts” 1704 và sau đó hợp tác với hai thợ làm đàn để tạo ra một bản sao.
Một trong những cuộc điều tra kỹ lưỡng nhất là dự án Strad3D, do George Bissinger quá cố khởi xướng vào năm 2006.
Dự án đó đã sử dụng tia laser quét 3D để thực hiện các phép đo định lượng chi tiết về đặc tính âm thanh của một số cây đàn violin Stradivarius, về cơ bản là vạch ra chính xác cách các nhạc cụ rung và từ đó tạo ra âm thanh đặc biệt của chúng.
(Thật đáng giá, khi tôi phỏng vấn Bissinger vào năm 2007, anh ấy đã tỏ ra hoài nghi.
tical về những nỗ lực để một ngày nào đó tái tạo chất lượng âm thanh của đàn violin Stradivarius trên quy mô lớn, nhấn mạnh rằng việc chế tạo một nhạc cụ cũng mang tính nghệ thuật như khoa học và không có bí mật nào đối với âm thanh của Stradivari.) Đàn violin ảo của MIT dựa trên bản quét của cây đàn Stradivarius “Titian” 1715 “Titian” trong dự án Strad3D.
Makris và cộng sự. đã nhập dữ liệu đó vào chương trình phần mềm mô hình hóa và tạo mô hình 3D của thiết bị.
Sau đó, họ chạy một mô phỏng chia cây vĩ cầm thành hàng triệu khối, lưu ý vật liệu nào được sử dụng trong mỗi khối, chẳng hạn như loại gỗ tạo nên tấm mặt sau hoặc liệu nó có dây thép hay sợi tự nhiên hay không.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sử dụng các phương trình vật lý để dự đoán cách những vật liệu đó sẽ di chuyển và tương tác với mọi phần tử khác trong cây vĩ cầm. Những yếu tố này bao gồm không khí xung quanh thiết bị, được mô phỏng bằng phương trình sóng âm.
Sau khi chế tạo được cây vĩ cầm ảo của mình, Makris et al.
có thể mô phỏng âm thanh của một dây gảy duy nhất—một kỹ thuật chơi được gọi là “pizzicato”—và lập trình cho nó để gảy ra một số nốt trong “Fugue in G Minor” của Bach cũng như “Daisy Bell (A Bicycle Built for Two).” Họ vẫn chưa tìm ra cách để mô phỏng việc cúi chào, một tương tác phức tạp hơn nhiều, nhưng đó là trọng tâm cho nghiên cứu trong tương lai của họ.
Trong khi đó, nhóm nghiên cứu hy vọng cây đàn violin ảo của họ sẽ tỏ ra hữu ích cho những người thợ làm đàn trong quá trình thiết kế ban đầu, cho phép họ kiểm tra tác động của các thông số khác nhau, chẳng hạn như loại gỗ hoặc độ dày của thân đàn.
Makris cho biết: “Bạn có thể điều chỉnh mô hình để nghe hiệu ứng của âm thanh. "Vì mọi thứ đều tuân theo các định luật vật lý, bao gồm cả đàn violin và âm nhạc mà nó tạo ra, nên cách tiếp cận này có thể làm tăng thêm sự đánh giá cao về những gì tạo nên âm thanh của đàn violin.
Nhưng cuối cùng, chúng tôi nhận được hầu hết cảm hứng từ các nghệ nhân." DOI: npj Acoustics, 2026. 10.1038/s44384-026-00049-6 ( Giới thiệu về DOI ).
Ars Technica đã tách tín hiệu khỏi tiếng ồn trong hơn 25 năm. Với sự kết hợp độc đáo giữa hiểu biết về kỹ thuật và mối quan tâm sâu rộng đến nghệ thuật và khoa học công nghệ, Ars là nguồn đáng tin cậy trong biển thông tin.
Suy cho cùng, bạn không cần phải biết mọi thứ, chỉ cần biết những gì quan trọng.
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.