Evolution of the vibrational behaviour of a guitar subjected to localized vibratory excitation

Abstract

É amplamente reconhecido que músicos que tocam instrumentos de corda, tomando o exemplo do violino e da guitarra, acreditam que a qualidade de som dos seus instrumentos melhora com a sua idade e/ou uso constante. Isto justificou o surgimento de aparelhos comerciais que prometem melhorar a qualidade dos instrumentos através de vibrações contínuas forçadas. Na procura de evidência científica sobre o efeito das vibrações, induzidas quando o instrumento é tocado, na qualidade do seu timbre, desenvolvemos um set-up mecânico com o intuito de reproduzir as vibrações mecânicas que a que as guitarras estão sujeitadas quando são tocadas e depois aplicar um tratamento vibratório numa guitarra de teste. Resolvendo um problema inverso, identificamos com sucesso o sinal a ser aplicado na guitarra de forma a reproduzir fielmente os sinais de aceleração medidos no corpo da guitarra quando esta foi tocada por um guitarrista profissional. A guitarra é então submetida a um tratamento continuo diário com a aplicação destas mesmas vibrações, num ambiente de temperatura e humidade controlados. Em diferentes fases do tratamento, efetuamos uma análise modal experimental da guitarra na gama das baixas frequências, permitindo acompanhar a evolução das propriedades vibratórias do instrumento com o tempo de excitação. A intenção será de provar ou negar o efeito que estas vibrações possuem no comportamento dinâmico do instrumento e que o tratamento vibratório desenvolvido possa ser utilizado em futuros estudos para avaliar melhor os efeitos do tempo total de vibração, as variações de temperatura e humidade relativa, entre outros.

It is well accepted that musicians who play string instruments, taking the example of violins and guitars, believe that the sound quality of their instruments improves with age and/or regular practice. This motivated the appearance of commercially available products that promise to improve instrument sound through the exposure to continuous forced vibrations. In search of scientific evidence on the effect of playing-induced vibrations on tone quality, we develop a mechanical set-up intended to reproduce the mechanical vibrations undergone by guitars when played by musicians, and then apply a specific vibration treatment on a test guitar. Solving an inverse problem, we successfully identify the drive signal to be applied on the guitar in order to accurately reproduce acceleration signals measured on the guitar body when played by a professional guitarist. Using the developed set-up, the test guitar is then submitted to a continuous daily treatment under controlled conditions of temperature and humidity. Experimental modal analysis of the guitar is then regularly performed at different stages of the treatment, thus allowing to study the evolution of the vibrational properties of the instrument during the treatment. The intention is then to prove or disprove the effect that these vibrations could influence the dynamical behaviour of the instrument, and to allow in the future, the development of further studies to evaluate the effects of the total vibration time, the changes in temperature and relative humidity, among others.