Holz - Daten


Bezüglich Materialeigenschaften bevorzugen wir Hartholzarten mit hoher Darr-Dichte, hoher Härte und hohem Elastizitäts-Modul. Diese kommen den nordaustralischen Eukalyptusarten am nächsten und dämpfen am wenigsten die höheren Obertöne.


Bevorzugt verwenden wir z.B. Robinie, Esche, Hainbuche, Hopfenbuche, Pflaume, Eibe und Birke.

Beschreibung der Holz-Eigenschaften:

Darr-Dichte: Dichte des trockenen Holzes
Roh-Dichte: Dichte des gefällten oder gelagerten Holzes mit Restfeuchte
E-Modul: Elastizität (Wie weit kann Holz elastisch ohne bleibende Formänderung verformt werden.)
Schallgeschwindigkeit: Berechnete Schallgeschwindigkeit (aus E-Modul und Dichte) im Material Holz
Härte: Welche Kraft setzt das Holz einem eindringenden Fremdkörper entgegen.
Schwund: Prozentuale Änderung der tangentialen und radialen Abmessungen beim Trocknen von Holz. Die Differenz aus tangentialem und radialem Schwund kann als Maß für die Neigung zur Rissbildung herangezogen werden. D.h., Holz das in tangentialer Richtung wesentlich mehr schwindet als in radialer Richtung wird reißen oder sich stark verziehen.

Ausgewählte Holzdaten:


Einfluss der Eigenschaften auf den Klang:

Je dichter und härter das Holz (hohe Steifheit), desto weniger werden die Resonanzen der Luftsäule im höheren Frequenzbereich absorbiert (gedämpft).

Prinzipiell führt die Übertragung von Schallenergie der Luftsäule auf das Material zu einer Verringerung der Energie der schwingenden Luftsäule. Dies kann zu einer Verringerung der Schallamplitude (Lautstärke) und zusätzlich minimaler Senkung der Frequenzen höherer Obertöne führen. Durch die von den stehenden Wellen der schwingenden Luftsäule auf den Instrumentenkörper übertragenen erzwungenen Schwingungen wirkt sich der partielle Verlust der Schallenergie Frequenz-selektiv aus. Je steifer und härter das Material des Instrumentenkörpers ist, desto höher sind die Frequenzbereiche, ab denen das Material wahrnehmbar Schallenergie-Anteile absorbiert. D.h., bei der Verwendung von sehr harten Hölzern kann sich die Schallenergie der stehenden Wellen bis in deutlich höhere Frequenzbereiche verlustarm entfalten. Das führt dazu, dass die Klangcharakteristik oft analytischer, minimal höher und härter wahrgenommen wird.

Je höher die Schallgeschwindigkeit im Material Holz, desto schneller reagiert das Material auf Klangänderungen. D.h., das Ansprechverhalten wird besser.


Trotz des Einflusses der Holzeigenschaften auf den Klang spielen die Form und die Resonanzen der schwingenden Luftsäule die wesentlich wichtigere Rolle bei der Ausprägung der Klangcharakteristik!

Die Form der schwingungsfähigen Luftsäule bleibt die „Seele“ des Instrumentes.

Bemerkung zur Wandstärke:

a) Bei extrem steifen und harten Materialien:
Je geringer die Wandstärke eines Instrumentes (bei ausreichender Struktur-Steifheit) und damit das interagierende Material ist, desto weniger Schallenergie wird von den stehenden Wellen der Luftsäule absorbiert. D.h., dass bei dünnwandigen Instrumenten der Luftsäule weniger Schallenergie verloren geht. Interessant ist, dass durch den verminderten Schallenergie-Verlust der schwingfähigen Luftsäule sich oft die Ansprache der Instrumente und die Aufrechterhaltung der Töne verbessert. Dies ist dadurch begründet, dass der Spieler weniger Energie aufwenden muss, um den Schallenergie-Verlust der Luftsäule (durch die Schallenergie-Absorption des Materials) auszugleichen. Obwohl ein Spieler die auf den Instrumentenkörper übertragenen Schwingungen haptisch wahrnehmen kann, wird dieser Effekt durch den wesentlich lauteren Direktschall maskiert und ist deshalb hörphysiologisch nicht wahrnehmbar.

 

b) Bei weicheren und elastischeren Materialien:
Obwohl bei Verringerung der Wandstärke eines Instrumentes und damit auch Verringerung der Masse an interagierenden Materials weniger Schallenergie durch das Material absorbiert wird, kann bei zu geringen Wandstärken dieser Effekt bei derartigen Materialien negativ überkompensiert werden. Das kann dazu führen, dass bei zu dünnen Wänden (und damit auch zu geringer Struktur-Steifheit) die Schwingungen der Luftsäule undefiniert über die Wände (Membran-artig) auf das äußere Medium übertragen und dadurch der Klang matt und schwach werden kann.

Da beim Spielen von Didgeridoos teilweise beachtliche Druckschwingungen in den Instrumenten entstehen, können diese bei dünnwandigen Instrumenten zu sogenannten Atmungseffekten des Querschnittes (Querschnittsschwingungen) führen. Bei Instrumentenbereichen mit einer deutlichen Abweichung vom kreisförmigen Querschnitt können zusätzlich erzwungene Querschnitts-Form-Schwingungen, die Klangcharakteristik im höheren Oberton-Bereich theoretisch unvorhersehbar beeinflussen.

 

Zusammenfassend kann daraus abgeleitet werden, dass in diesem Bereich das Können und das Gespür (die Wahrnehmung) eines erfahrenen Didgeridoo-Baukünstlers gefragt ist, um für das jeweilige individuelle Instrument den optimalen Kompromiss für den Spieler zu finden.

Bemerkung zur Rauigkeit der Innenoberfläche:

Je glatter und härter die Innenoberfläche im mikroskopischen Bereich ist (z.B. statt Grobschliff eine harte Lackierung), desto weniger wird die Schallenergie der höheren Obertonschwingungen der Luftsäule durch Reibung an den laminaren Grenzflächen gedämpft. Die Klangcharakteristik wird analytischer und klarer. Zum Teil leidet aber dadurch die Ausprägung eines typischen weichen erdigen Klangcharakters. Die Umwandlung von Schallenergie in Wärme durch die visko-elastischen Effekte an rauen unbearbeiteten Oberflächen kann dazu führen, dass die klingenden Töne nach dem Polieren und Härten der Innenoberfläche bis zu ca. 1-3% höher werden können.
Die Ausprägung der Innenoberfläche im nicht-mikroskopischen Bereich (z.B. grobe Beitel-Spuren) spielt akustisch eine eher untergeordnete Rolle. Wenn die Schwingungsamplitude eines bestimmten Obertones beeinflusst werden soll, kann nach Berechnung der Stellen im Didgeridoo, wo für diesen Oberton die Luftbewegung (Schall-schnelle) am größten ist, durch polieren bzw. aufrauen/strukturieren dieser Oberton nur minimal unterstützt bzw. gedämpft werden.

Interpretation von Holzdaten:
Holz-Daten stellen durchschnittliche Werte dar und sind deshalb eine grobe Orientierung. Zusätzlich werden die Holzeigenschaften durch die Wachstumsbedingungen bestimmt.

So ist die Dichte von Bäumen, die auf nährstoffarmen und trockenen Böden langsam wachsen und dazu noch eine kurze jährliche Vegetationsperiode (z.B. im Gebirge bei niedrigeren Temperaturen) haben wesentlich höher als die Dichte der schnell wachsenden Bäume der gleichen Art auf nährstoffreichen optimalen Böden und langer jährlicher Vegetationsperiode. So kann z.B. eine auf nährstoffarmen Boden langsam gewachsene Birke im Gebirge eine höhere Dichte aufweisen, als eine auf nährstoffreichen Boden schnell gewachsene Eiche in wärmerer Umgebung. Die Dichte steht oft auch im direkten Zusammenhang mit der Jahresringbreite. Je geringer die Jahresringbreite ist, desto dichter ist auch das Holz. D.h., durch Begutachtung der Wachstumsbedingungen und der Jahresringbreite kann eine Auswahl geeigneter Bäume einer Art getroffen werden.

Fällzeitpunkt:

Nach Möglichkeit sollte der Fällzeitpunkt im Winter liegen, da in dieser Jahreszeit (Vegetationspause) die Bäume den geringsten Wassergehalt haben. Noch besser ist es, sich zusätzlich nach dem Mondkalender zu richten, da der Wasserhaushalt von Bäumen ähnlich wie Ebbe und Flut auch durch die Mondstellung beeinflusst wird.


Wood - Data


In terms of material properties, we prefer hardwood species with high dry density, high hardness and high modulus of elasticity. These are the closest to the North Australian eucalyptus species and least attenuate the higher harmonic overtones.


Preferably, we use e.g. robinia, ash, hornbeam, hops beech, plum, yew and birch.

Description of the properties:

 

Dry density: Density of the dry wood

Density: Density of the wood after cutting or storage with residual moisture

E-module: Elasticity (as far wood can be deformed flexibly without lasting deformation.)

Speed of sound: Compute/estimated speed of sound (from E-module and density) in the material wood

Hardness: Which strength opposes the wood to a penetrating foreign body.

Decrease: Percentage change of the tangential and radial dimensions when drying wood. The likewise represented difference from tangential and radial decrease can be consulted as measure for the inclination to tearing or cracking. I.e., wood in tangential direction substantially more shrinks itself than in radial direction will tear or strongly deform.

 Selected wood data:


Influence of the wood properties on the sound:

The denser and harder the wood (high stiffness), the less the resonances of the air column are absorbed (damped) in the higher frequency range. In principle, the transfer of sound energy from the air column to the material leads to a reduction in the energy of the vibrating air column. This can lead to a reduction in the sound amplitude (volume) and also to a minimal reduction in the frequencies of higher overtones/harmonics. Due to the forced vibrations transmitted to the instrument body by the standing waves of the vibrating air column, the partial loss of sound energy has a frequency-selective effect. The stiffer and harder the material of the instrument body, the higher the frequency ranges from which the material perceptibly absorbs sound energy components. This means that when very hard woods are used, the sound energy of the standing waves can develop with little loss up to significantly higher frequency ranges. As a result, the sound characteristics are often perceived as more analytical, slightly higher and harder.

The higher the sound velocity in the material wood, the faster the material reacts to changes in sound. That means, the response becomes better.


Despite the influence of the sound properties on the sound, the shape and the intrinsic resonances of the oscillating air column play a much more important role in the development of the sound characteristics!

The shape of the oscillating column remains the "soul" of the instrument.

Note on wall thickness:

a) With extremely stiff and hard materials:
The thinner the wall thickness of an instrument (with sufficient structural stiffness) and therefore the interacting material, the less sound energy is absorbed by the standing waves of the air column. This means that less sound energy is lost from the air column in thin-walled instruments. It is interesting to note that the reduced loss of sound energy in the vibrating air column often improves the response of the instruments and the sustain of the notes. This is due to the fact that the player has to expend less energy to compensate for the sound energy loss of the air column (due to the sound energy absorption of the material). Although a player can haptically perceive the vibrations transmitted to the instrument body, this effect is masked by the much louder direct sound and is therefore not perceptible to the physiology of hearing.

b) With softer and more elastic materials:
Although less sound energy is absorbed by the material when the wall thickness of an instrument is reduced and thus the mass of interacting material is also reduced, this effect can be negatively overcompensated in such materials if the wall thickness is too low. If the walls are too thin (and therefore the structural stiffness is too low), this can lead to the vibrations of the air column being transmitted undefined via the walls (membrane-like) to the external medium, resulting in a dull and weak sound.

 

Since playing didgeridoos sometimes causes considerable pressure vibrations in the instruments, these can lead to so-called breathing effects of the cross-section (cross-sectional vibrations) in thin-walled instruments. In instrument areas with a significant deviation from the circular cross-section, additional forced cross-sectional shape vibrations can theoretically have an unpredictable influence on the sound characteristics in the higher harmonic range.

 

In summary, it can be concluded that in this area the skill and intuition (perception) of an experienced didgeridoo maker is required to find the optimum compromise for the player for each individual instrument.

Note on the roughness of the inner surface:

The smoother and harder the inner surface is in the microscopic range (e.g. a hard lacquer finish instead of coarse sanding), the less the sound energy of the higher harmonic vibrations of the air column is damped by friction at the laminar interfaces. The sound characteristics become more analytical and clearer. To some extent, however, the typical soft, earthy sound character suffers as a result. The conversion of sound energy into heat due to the visco-elastic effects on rough, untreated surfaces can result in the sounding tones becoming up to approx. 1-3% higher after polishing and hardening the inner surface.
The characteristics of the inner surface in the non-microscopic range (e.g. rough chisel marks) play a rather subordinate role acoustically. If the vibration amplitude of a particular harmonic is to be influenced, this harmonic can only be minimally supported or damped by polishing or roughening/texturing after calculating the points in the didgeridoo where the air movement (sound velocity) is greatest for this harmonic.

Interpreting wood data:
Wood data represent average values and are therefore a rough guide. In addition, the growth properties are determined by the growth conditions.

For example, the density of trees growing slowly on nutrient-poor and dry soils and a short annual growing season (e.g. in the mountains at lower temperatures) are often higher than the density of the fast-growing trees of the same species on nutrient-rich optimum soils and long-term growing season.

Thus, e.g. a birch slowly growing on nutrient-poor soil in the mountains can have a higher density, than a nutrient-rich soil quickly grown oak in warmer environment. The density is often also directly related to the annual ring width. The smaller the annual ring width, the more dense is the wood. That means, by assessing the growth conditions and the annual ring width, a selection of suitable trees of a species can be made.

Cutting time:
If possible, the cutting time should be in winter, as the trees have the lowest water content during this season (growing break). It is even better to follow the lunar calendar, as the water content of trees is also influenced by tides of the moon position.