| Project number: | FWF P34852-N |
| Project leader: | Dr. Vasileios Chatziioannou |
| Research facility: | Department of Music Acoustics (IWK) University of Music and Performing Arts Vienna |
| Team: | Vasileios Chatziioannou, Alessio Lampis, Ewa Matusiak, Alexander Mayer, Montserrat Pàmies-Vilà |
| Project start: | 01.04.2022 |
| Project end: | 30.09.2025 |
| Scientific areas: | 103002, Acoustics (55 %) 604024, Musicology (45 %) |
| Keywords: | music, acoustics, bowed-string instruments, music performance, sound synthesis |
| Project data: |
https://zenodo.org/records/10619541 (Dataset-Examination of the static and dynamic bridge force components of a bowed string) https://zenodo.org/records/10946413 (Data for Experimental Assessment of Bowed-String Transient Playability Limits) https://doi.org/10.5281/zenodo.15341818 (Matlab code for simulating a bowed-string) |
Zusammenfassung
Die komplexe Funktionsweise von Musikinstrumenten hat Wissenschaftler und Ingenieure seit jeher fasziniert. Daraus entstand ein eigenes Forschungsfeld, die Musikalische Akustik, in dem die Klangerzeugung durch Musikinstrumente eines der zentralen Themen ist. In diesem Projekt liegt der Fokus auf gestrichenen Saiteninstrumenten. Die Interaktion zwischen einem vom Musiker geführten Bogen und der Saite eines gestrichenen Saiteninstruments (wie Violine, Viola oder Cello), wobei auch Rückkopplungen vom Instrumentenkorpus berücksichtigt werden, wird seit Jahrzehnten untersucht. Dennoch bleiben offene Fragen darüber, wie genau der Bogen die Bewegung der Saite verursacht.
Unsere Forschung untersucht diese Interaktion auf zwei Arten: Erstens verwenden wir einen Roboterarm, um ein Monochord zu streichen. Dies ermöglicht Langzeitexperimente mit perfekter Wiederholbarkeit – etwas, das menschlichen Spielern nicht möglich ist – und schließt gleichzeitig den Einfluss des Instrumentenkörpers aus. Zweitens nutzen wir die gewonnenen Messdaten zur Entwicklung eines physikalisch basierten Computeralgorithmus, der synthetische Klänge erzeugt, die mit den aufgenommenen übereinstimmen.
Die Ergebnisse dieser Studie vertiefen unser Verständnis von gestrichenen Saiteninstrumenten und bieten zugleich praktische Anwendungen. Sie können Studierenden und Lehrenden anschauliche Klangbeispiele liefern, die aus bestimmten Stricharten resultieren, für Instrumentenbauer von Interesse sein und wertvolle Werkzeuge für zukünftige Forschungen in der Musikalischen Akustik bereitstellen. Schließlich können die entwickelten Algorithmen auch für die Klangerzeugung in der zeitgenössischen elektroakustischen Komposition und im Sounddesign eingesetzt werden.
Publikationen
van Walstijn, Maarten; Chatziioannou, Vasileios, and Athanasopoulos, Nikolaos (2024)
"An explicit scheme for energy-stable simulation of mass-barrier collisions with contact damping and dry friction,"
in Proc. 8th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Nonlinear Control.
Pàmies-Vilà, Montserrat; Mayer, Alexander; Matusiak, Ewa, and Chatziioannou, Vasileios (2024)
"A method for the reproduction of cello bow kinematics using a robotic arm and motion capture,"
Acta Acustica 8(45). DOI↗
Lampis, Alessio; Mayer, Alexander, and Chatziioannou, Vasileios (2024)
"Assessing playability limits of bowed-string transients using experimental measurements,"
Acta Acustica 8(44). DOI↗
Lampis, Alessio; Mayer, Alexander, and Chatziioannou, Vasileios (2024)
"An experimental approach for comparing the influence of cello string type on bowed attack response,"
The Journal of the Acoustical Society of America - Express Letters 4(11). DOI↗
Matusiak, Ewa and Chatziioannou, Vasileios (2024)
"Elasto-plastic friction modeling toward reconstructing measured bowed-string transients,"
The Journal of the Acoustical Society of America 156(2), 1135-1147. DOI↗
Chatziioannou, Vasileios; Pamies-Vila, Montserrat, and Hofmann, Alex (2024)
"Physics-based playability maps for single-reed woodwind instruments,"
The Journal of the Acoustical Society of America - Express Letters 4, 033201. DOI↗
Mayer, Alexander and Lampis, Alessio (2024)
"A Versatile Monochord Setup: An Industrial Robotic Arm as Bowing and Plucking Device,"
IWK Tech Report 1-2024. DOI↗
Pamies-Vila, Montserrat; Matusiak, Ewa; Chatziioannou, Vasileios, and Mayer, Alexander (2023)
"A cello bowing playback device? Motion capture meets robotic arm,"
in 10th Convention of the European Acoustics Association, Forum Acusticum p. 2749-2756. DOI↗
Matusiak, Ewa and Chatziioannou, Vasileios (2023)
"A Comparison of Friction Models for Bow-String Interaction Based on Experimental Measurements,"
in Proceedings of the Stockholm Music Acoustics Conference 2023 SMAC 2023. pdf
Lampis, Alessio; Mayer, Alexander; Pamies-Vila, Montserrat, and Chatziioannou, Vasileios (2023) 
"Examination of the static and dynamic forces at the termination of a bowed string,"
The Journal of the Acoustical Society of America 153 (best student paper award), A198. DOI↗
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