The vibroacoustic interaction in mallet percussion instruments: modelling and experiments

• Autores: Filipe Soares, Vincent Debut, José Antunes
• Localización: Revista de acústica, ISSN-e 0210-3680, Vol. 53, Nº. 3-4, 2022, págs. 13-20
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    En algunos instrumentos de percusión de mazo, como vibráfonos y marimbas, se colocan resonadores acústicos debajo de las barras afinadas para mejorar la radiación acústica. Aunque se utiliza mucho en instrumentos comerciales, la interacción vibro-acústica entre las barras afinadas y sus resonadores no se ha estudiado de forma exhaustiva, y los intentos de modelado anteriores suelen descuidar aspectos importantes de la dinámica de acoplamiento. Este trabajo se basa en un estudio previo, donde se presentó un modelo mínimo para el acoplamiento entre un único modo de barra y un único modo de resonador. Aquí, los mismos principios de modelado se aplican a un sistema compuesto por una barra 1-D y un resonador acústico cilíndrico, llevando a un modelo simplificado que incluye la dinámica de acoplamiento entre varios modos de barra y varios modos acústicos de resonador. La dinámica del modelo se explora a través de simulaciones en el dominio temporal y análisis de valores propios, revelando una serie de características interesantes, por ejemplo: el papel de la relación de coeficientes de amortiguamiento entre un modo de barra y un modo de resonador, la colocación del resonador a longo de la barra, así como su proximidad a la barra. Además, se presentan resultados experimentales para validar el modelo y demostrar su capacidad para emular instrumentos reales, tanto cualitativa como cuantitativamente.

  • English

    In some mallet percussion instruments, such as vibraphones and marimbas, tubular acoustic resonators are placed beneath the tuned bars to enhance sound radiation. Although widely used in commercial instruments, the vibroacoustic interaction between the tuned bars and their resonators has not been studied extensively, and previous modelling attempts regularly neglect important aspects of the coupling dynamics. This work develops on a previous study, where a minimal model for the coupling between a single bar mode and a single resonator mode was presented. Here, the same modelling principles are applied to a system composed of a 1-D beam and a 1-D cylindrical acoustic resonator, leading to a lumped-parameter model including the coupling dynamics between several bar modes and several resonator acoustic modes. The dynamics of the lumped-parameter model are explored through time-domain simulations and eigenvalue analysis, reveling a number of interesting (and rarely mentioned) features, for example: the role of the ratio of damping coefficients between a bar mode and a resonator mode, the placement of the resonator along the bar’s length as well as its proximity to the bar, etc. Additionally, experimental results are presented to validate the model and demonstrate its capacity to emulate real instruments, both qualitative and quantitatively.