مجله علمی صوت و ارتعاش

مجله علمی صوت و ارتعاش

تحلیل تطبیقی و میان‌رشته‌ای ریخت‌شناسی و عملکرد آکوستیکی حفره‌های صوتی بر اساس مطالعه موردی یک نمونه ساز عود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
2 دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
این تحقیق از تحلیل ریخت‌شناسی تاریخی و آزمایش‌های آکوستیک کنترل‌شده برای ارزیابی تأثیر پیکربندی‌های حفره صوتی بر ویژگی‌های رزونانس سازهای لوت با گردن کوتاه استفاده می‌کند. از طریق مقایسه سیستماتیک طرح‌های تک‌حفره در مقابل سه‌حفره در سنت‌های سازهای متنوع جغرافیایی، تفاوت‌های قابل توجهی را در پارامترهای خروجی آکوستیک نشان می‌دهیم. اندازه‌گیری‌های تجربی نشان می‌دهد که پیکربندی سه‌حفره (حالت ۳) در مقایسه با پیکربندی کاملاً بسته (حالت ۱)، مقادیر دامنه ریشه میانگین مجذور  %55/35 بالاتر تولید می‌کند، در حالی که تفاوت بین پیکربندی سه‌حفره و تک‌حفره (حالت ۲) تقریباً %25 است. این یافته‌ها نشان‌دهنده افزایش چشمگیر انرژی متوسط
 (35/55% نسبت به حالت کاملاً بسته، و %25 نسبت به حالت تک‌حفره)، بهبود شاخص‌های بلندی مبتنی بر آر ام اس[i] (RMS) و افزایش پایداری رزونانس (14/12%) در طرح سه‌حفره نسبت به حالت کاملاً بسته است. بررسی ریخت‌شناسی، تکامل حفره صدا را در سنت‌های لوت خاورمیانه، اروپا و شرق آسیا ردیابی می‌کند و روندهای ثابتی را به سمت افزایش پیچیدگی روزنه در سازهای عملکردگرا آشکار می‌سازد. نتایج ما اعتبار تجربی را برای ترجیحات طراحی تاریخی ارائه می‌دهد و در عین حال معیارهایی را برای بهینه‌سازی سازهای معاصر ارائه می‌دهد. ویژگی‌های دامنه بهبود یافته و رزونانس گسترده پیکربندی‌های حفره، مزایای آشکاری را برای کاربردهایی که نیاز به محدوده دینامیکی وسیع و پخش تُن پایدار دارند، نشان می‌دهد و پیامدهایی هم برای بازسازی سازهای تاریخی و هم برای اصول طراحی آکوستیک مدرن دارد.



[i] Root mean square (RMS)




 


 

 
 
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Morphological Development and Acoustic Analysis of Sound Hole Designs Across Oud Instrument

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Karbasbaf 1
Ghazaleh Ezaan 2
1 Alumnus of the Department of Mechanical Engineering, Qazvin Islamic Azad University, Iran
2 Faculty of Social Sciences, Shahid Beheshti University, Iran
چکیده English

This investigation employs both historical morphological analysis and controlled acoustic experimentation to evaluate the influence of sound hole configurations on the resonance characteristics of short-necked lute instruments. Through systematic comparison of single-aperture versus triple-aperture designs across geographically diverse instrument traditions, we demonstrate significant quantitative differences in acoustic output parameters. Experimental measurements reveal that the triple-hole configuration (Mode 3) produces 55.35% higher RMS amplitude values compared to the fully enclosed configuration (Mode 1), and approximately 25% higher compared to the single-hole configuration (Mode 2).

These findings indicate substantial improvements in sustained resonance, perceived loudness, and overall acoustic energy output in multi-aperture designs. The morphological survey traces sound hole evolution across Middle Eastern, European, and East Asian lute traditions, revealing consistent trends toward increased aperture complexity in performance-oriented instruments. Our results provide empirical validation for historical design preferences while offering quantitative metrics for contemporary instrument optimization. The enhanced amplitude characteristics and extended resonance of triple-hole configurations demonstrate clear advantages for applications requiring wide dynamic range and sustained tonal projection, with implications for both historical instrument reconstruction and modern acoustic design principles.

کلیدواژه‌ها English

Musical acoustics
resonance analysis
cultural organology
sound hole morphology
amplitude dynamics
[1] Sachs, Curt. The history of musical instruments. Courier Corporation, 2012.
[2] Shiloah, A. “Music in the world of Islam: A socio-cultural study.” Wayne State University Press, 2001.
[3] Peck, William H. The material world of ancient Egypt. Cambridge University Press, 2013.
[4] Weinreich, Gabriel. "Cremona Violins: A Physicist’s Quest for the Secrets of Stradivari." (2010): 54-55.
[5] Johnston, Ian. Measured tones: The interplay of physics and music. CRC Press, 2009.
[6] Rossing, Thomas D., ed. The science of string instruments. New York: Springer, 2010.
[7] Cuzzucoli, Giuseppe, and Mario Garrone. Classical guitar design. Springer, 2020.
[8] Arcadelt, J., Jones, S. S., Marini, B., Della Viola, A., & Cara, M. (1995). The lira da braccio. Indiana University Press.
[9] Tavakoli Nia, Hadi. "Acoustic function of sound hole design in musical instruments." PhD diss., Massachusetts Institute of Technology, 2010.
[10] Nia, Hadi T., Ankita D. Jain, Yuming Liu, Mohammad-Reza Alam, Roman Barnas, and Nicholas C. Makris. "The evolution of air resonance power efficiency in the violin and its ancestors." Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 471, no. 2175 (2015).
[11] Lawergren, Bo, and Oliver R. Gurney. "Sound holes and geometrical figures. clues to the terminology of ancient mesopotamian harps." Iraq 49 (1987): 37-52.
[12] Politzer, David. "Sound Hole Sound." arXiv preprint arXiv:1505.04787 (2015).
[13] Silvestri, Paolo, and Enrico Ravina. "On the vibro-acoustic characterization of two similar violas da gamba." Applied Acoustics 177 (2021): 107963.
[14] Bucur, Voichita. Handbook of materials for string musical instruments. Springer, 2016.
[15] Bucur, Voichita. The acoustics of wood (1995). CRC press, 2017.
[16] Spycher, Melanie, Francis WMR Schwarze, and René Steiger. "Assessment of resonance wood quality by comparing its physical and histological properties." Wood Science and Technology 42, no. 4 (2008): 325-342.
[17] Jafari, Soheil, and Mohammad Mahdi Karbasbaf. "A Geometrical method for sound-hole size and location enhancement in lute family musical instruments: the golden method." In Arts, vol. 6, no. 4, p. 20. MDPI, 2017.
[18] Burney, C. The Ancient Near East. Cornell University Press, 1977, p. 41
[19] Meri, Josef. Routledge revivals: Medieval islamic civilization (2006): An encyclopedia-volume I. Routledge, 2018.
[20] Farmer, Henry George. "The influence of music: From Arabic sources." Proceedings of the Musical Association 52 (1925): 89-124.
[21] Brentjes, S., & Morrison, R. The Sciences in Islamic Societies. In R. Irwin (Ed.), The New Cambridge History of Islam, Volume 4: Islamic Cultures and Societies to the End of the Eighteenth Century (pp. 564–569). Cambridge University Press, 2010.
[22] Sawa, George Dimitri. Musical and Socio-Cultural Anecdotes from Kitāb al-Aghānī al-Kabīr: Annotated Translations and Commentaries. Vol. 159. Brill, 2019.
[23] Toshich, M. Basics of Oud. USA: Mel Bay,2008, p. 5.
[24] Broughton, S., & Ellingham, M. (Eds.). The Rough Guide to World Music: Africa & Middle East. Rough Guides, 2006.
[25] Spring, Matthew. The lute in Britain: a history of the instrument and its music. Oxford University Press, 2001.
[26] Bouterse, Curtis. "Reconstructing the Medieval Arabic Lute: A Reconsideration of Farmer's' Structure of the Arabic and Persian Lute'." The Galpin Society Journal (1979): 2-9.
[27] Smith, D. A., A History of the Lute from Antiquity to the Renaissance. Lute Society of America, 2002.
[28] Tronzo, William. The cultures of his kingdom: Roger II and the Cappella Palatina in Palermo. Princeton University Press, 1997.
[29] Brend, Barbara. Islamic art. Harvard University Press, 1991.
[30] Mac Carthy, Ita. "The Grace of the Italian Renaissance." (2020): 1-272.
[31] Gossaert, Jan, Stijn Alsteens, Nadine Orenstein, and Lorne Campbell. Man, myth, and sensual pleasures: Jan Gossart's Renaissance: the complete works. Metropolitan Museum of Art, 2010.
[32] Wright, David CH. The Royal College of Music and its contexts: an artistic and social history. Cambridge University Press, 2020.
[33] Ciabattoni, Francesco. Dante's journey to polyphony. University of Toronto Press, 2015.
[34] Montagu, Jeremy. Origins and development of musical instruments. Bloomsbury Publishing PLC, 2007.
[35] Fleming, Michael Jonathan, Michael Fleming, and Christopher Page, eds. Music and instruments of the Elizabethan age: the Eglantine Table. Boydell & Brewer, 2021.
[36] Moore, J. Kenneth, Jayson Kerr Dobney, and E. Bradley Strachen-Scherer. Musical instruments: Highlights of the metropolitan museum of art. Metropolitan Museum of Art, 2015.
[37] Sparks, P. (2005). The Classical Mandolin. United Kingdom: Oxford University Press.
[38] Weinreich, Gabriel. "Sound hole sum rule and the dipole moment of the violin." The Journal of the Acoustical Society of America 77, no. 2 (1985): 710-718.
[39] Kubijovyc, Volodymyr, ed. Encyclopedia of Ukraine: Volume I: AF Plus Map and Gazetteer. University of Toronto Press, 1984.
[40] Sturman, Janet, ed. The SAGE international encyclopedia of music and culture. Sage publications, 2019.
[41] LEE, Sherman. "The year in review for 1980." Bulletin of the Cleveland Museum of Art. Cleveland, Ohio (1981): 162-219.
[42] Mierse, William E. "Artifacts from the Ancient Silk Road." (2022): 1-462.
[43] Levin, Theodore, Saida Daukeyeva, and Elmira Köchümkulova, eds. The Music of Central Asia. Indiana University Press, 2016.
[44] حسینی، هیربد. (1398). اصلاحات آکوستیکی سالن های کنسرت و استودیو های موسیقی، با استفاده از پنل های تشدیدگر. مجله علمی صوت و ارتعاش, 8(15), 44-51.
[45] بنوشی، ایوب. (1396). نواک و ارتباط آن با فواصل موسیقایی. مجله علمی صوت و ارتعاش, 6(12), 57-65.