2017

Die Faszination wahrnehmbarer Oberton-Effekte - neue Instrumente / Frank Geipel 01.10.2017

Fasziniert durch Bernds „Traumstock“- und Manfreds „Terra-Luna“-Projekt kam in mir der Wunsch auf, weitere Instrumente zu bauen, in denen ein mächtiges Bass-Fundament mit deutlich abhebbaren Oberton-Effekten gekoppelt sein sollten.

1. Instrument (Robinie-Dis):

Dazu projektierte ich mit Hilfe der Directed Evolution Tools ein Oktav-Instrument mit dem Grundton Dis, bei dem je nach Spieltechnik und Spielposition in einem Raum verschiedene Singtöne bzw. Oberton-Wobbels anregbar und wahrnehmbar sein sollten.

Als Baumaterial entschied ich mich für das Kernholz einer Robinie (inzwischen mein bevorzugtes Holz für den Didgebau), als Baumethode für die von mir favorisierte Sandwich Methode.

Fazit dieser Bau-Experimente:

Hier sind zwei tolle Instrumente entstanden, die man live hören sollte. Vor allem das Bass-Fundament dieser Oktav-Instrumente ist beeindruckend. Trotz unterstützender Impedanz Peaks im Frequenzbereich der gewünschten Obertöne waren diese Effekte leider nicht so deutlich wahrnehmbar wie erwartet. Da mir derartige Feedbacks teilweise auch von anderen Bau-Experimenten bekannt waren, entschied ich mich die Wahrnehmbarkeit von Oberton-Eeffekten weiter zu erforschen.

Nach wertvollen Diskussionen mit physikalisch interessierten Didgebauern, eigenen Überlegungen und experimentellen akustischen Analysen von speziellen Instrumenten wurden einige Zusammenhänge klarer. Die Oberton-Verstärkung durch überlagerte Impedanz Peaks ist eine bekannte hinreichende Voraussetzung für bevorzugte Schwingungsmoden im Instrument. Um die Schallenergie dieser Schwingungsmoden auch vom Instrument abzustrahlen (zu emittieren) müssen zusätzlich die Schallauslenkungs Maxima der betreffenden Oberton-Frequenzen mit dem Bellend lokal zusammenfallen.

In dieser Grafik sind die Amplituden der relativen lokalen Schallauslenkung (maximale Auslenkung der Luftteilchen) für die harmonischen Teilschwingungen 1 (Grundton) bis 10 (10 fache Frequenz des Grundtones bzw. 9.Oberton) für die Innenform-Kontur eines Instrumentes farblich dargestellt.

Linkes Ende: Mundstück -> Schallauslenkung = Null (Druckschwankungen maximal)

Rechtes Ende: Bellend -> relative Schallauslenkung mit End-Korrektur

Bei diesem Instrument wird z.B. die 2. und 3. harmonische Schwingung des Grundtones (1. und 2. Oberton) deutlich wahrnehmbar sein. Im Gegensatz dazu werden die 5. und 6. harmonischen Schwingungen des Grundtones (4. und 5. Oberton) wenn überhaupt nur wenig wahrnehmbar sein.

3. Instrument (Barugula Yunupingu E – mein persönliches Instrument):

Mit diesen Erkenntnissen als zusätzliche Suchparameter in den Directed-Evolution-Tools projektierte ich ein weiteres Didgeridoo, das mein persönliches Instrument werden und meinen Yolngu Namen „Barugula Yunupingu“ tragen sollte.

Es wurde wieder ein Oktav-Instrument diesmal mit Grundton E und anregbaren, deutlich wahrnehmbaren Oberton-Wobbel-Muster zwischen der 6. und 7. Harmonischen Schwingung des Grundtones (5. und 6. Oberton). Für den Bau verwendete ich wieder das Kernholz einer Robinie.

The fascination of perceptible overtone effects - new instruments / Frank Geipel 01.10.2017

Fascinated by Bernd's "Dream-stick" and Manfred's "Terra-Luna" project, I wanted to build more instruments in which a powerful bass foundation should be coupled with clearly distinguishable overtone effects.

1. Instrument (Robina-D#):

For this purpose, using the Directed Evolution Tools, I designed an octave instrument with the fundamental drone D#, in which, depending on the playing technique and the playing position in a room, different singing overtones or harmonic wobbles should be stimulable and perceptible.

As a building material, I chose the heartwood of a Robinia (currently my preferred wood for didgeridoo building), building with my favored sandwich method.  

Conclusion of these building experiments:

Here are two great instruments that you should hear live. Above all, the bass foundation of these octave instruments is impressive. Unfortunately, despite supporting impedance peaks in the frequency range of the desired harmonic overtones, these effects were not as clearly perceptible as expected. Since I was acquainted with such feedback from other building experiments, I decided to explore the perceptibility of overtone effects.

After valuable discussions with didgeridoo crafters interested in the physics, combined with experimental acoustic analyses of specific instruments, some interrelations became clearer. The overtone amplification by superimposed impedance peaks is a known sufficient prerequisite for preferred modes of oscillation within the instrument. But, in addition, in order to emit the sound energy of these modes of oscillation also outward from the instrument, the air-motion-maxima of the corresponding harmonic frequencies must coincide locally with the bellend.

In this graph, the amplitudes of the relative local air-displacement (maximum movement of the air particles) are shown in colors for the harmonic partial oscillations 1 (fundamental drone) to 10 (10 times the frequency of the fundamental drone, or overtone 9) for the inner contour of an instrument.

Left end: Mouthpiece -> air-displacement = zero (maximum pressure fluctuations)
Right end: Bellend -> relative air-displacement with end correction
In this instrument, e.g., the 2nd and 3rd harmonics of the fundamental drone (1st and 2nd overtones) are clearly perceptible. In contrast, the 5th and 6th harmonics of the fundamental drone (4th and 5th overtones), if at all, will be only slightly perceptible.

3. Instrument (Barugula Yunupingu E - my personal instrument):
 
With these findings as additional search parameters in the Directed Evolution tools, I projected another didgeridoo, which would become my personal instrument and carry my Yolngu name "Barugula Yunupingu".

Again, an octave instrument with a fundamental drone E and a stimulable, clearly perceptible harmonic wobble pattern between the 6th and 7th harmonic of the fundamental drone (5th and 6th overtones). For the building I again used the heartwood of a Robinia.