Frequentie analyse Drumstel - Drumschool Mark Eeftens › download › freqanalyse › Frequentie analyse... · 2007-02-16 · 4) Opstelling en Meetmethode Voor deze proef wordt een

Frequentie analyse

Drumstel

Maarten Schoemaker Natuurkunde V5a

1) Inleiding Als mensen een muziekinstrument bespelen of luisteren naar een muziekinstrument, wordt je blootgesteld aan bepaalde frequenties. Iets heeft altijd een klank. Onder andere de frequenties daarin bepalen die klank. In dit onderzoek worden de frequenties van een drumstel onderzocht. Klinkt de bass wel zo laag? Zijn de bekkens wel zo hoog als dat ze klinken? Dat zijn allerlei vragen die beantwoord zullen worden. De hoofdvraag is dan ook “welke frequenties produceert een drumstel?”. De verwachting is, dat de bekkens hoge tonen zullen produceren, tot ongeveer iets meer dan 10khz. De tom’s produceren middentonen tussen 200 en 500hz. De snair zal zich rond de 2Khz bevinden en de bass rond de 120hz. Dus als je altijd al had willen weten hoe hoog nou eigenlijk die floortom echt klinkt, lees dan maar snel verder! 2) Verklaring van de termen Even een introductie tot het drumstel: De meeste mensen zijn niet verwant met een aantal termen. De snaredrum spreekt eigenlijk een beetje voor zich. De harde plotselinge “tak” die (bijna) altijd op de 2 en 4 valt. De diameter van de gebruikte snare is 14”. De snare is kenmerkend door de snaren die aan de onderkant zitten en mee resoneren als er op de snaredrum geslagen wordt. Op de snaretrommel kan ook een roffel worden gespeeld. De bass kent iedereen ook wel, de lage, korte, maar krachtige “boem”. Diameter: 20”. Met bekkens worden de ronde veelal koperen platen bedoeld, die hoge tonen produceren. Een crash is een bekken waar hard op geslagen wordt, bijvoorbeeld wanneer een nieuw stuk of maat in de muziek begint. Het klinkt een beetje als “tssssss…”. De gebruikte crash heeft een diameter van 18”. Bij een hihat zitten twee kleinere bekkens, in dit geval 14”, op elkaar, hiermee wordt veelal het ritme aangegeven in achtsten. Het strakke hihat klinkt als “chick”, een losse hihat klinkt als “dzzz…” (harde tik geven, veel gebruikt in rockmuziek) en erop slaan als men hem open laat gaan klinkt als “woesjj…” (open tik). Een open hihat dicht’stampen’ klinkt ook als een strakke hihat. Een ride is een grote bekken waar ook het ritme op gespeeld kan worden. De gebruikte is 20” in diameter. Klinkt als “ting…”. Een ride heeft vaak ook een soort bel in het midden zitten, klinkende als “ping”. Ook een ride kan je hard aanslaan, zodat deze als crash klinkt. Bij jazzmuziek wordt op een ride vrijwel altijd de timing (het jazzritme) gespeeld. Ook is deze vaak hoorbaar in refreinen. Een ride heeft tevens de langste nagalmtijd. De bovenste tomtom is een ronde trommel, vaak linksboven, met een diameter van 10”. De onderste tomtom is ook een ronde trommel, van 12”. Deze hangt rechtsboven. Tot slot is er nog de floortom, een trommel die meestal op de grond staat. Meestal met een diameter van 14”. De drie tomtoms bevatten geen snaren of wat dan ook en klinken dus gewoon helder. 3) Theoretische achtergronden De grondfrequentie van de tomtoms, de bass en snare wordt bepaald door twee dingen: de grondfrequentie van de trommel en de strakheid van de vellen die erop aangespannen zijn. Hoe hoger de inhoud, des te lager de grondfrequentie van een trommel is. Een trommel met meer inhoud klinkt dan ook lager. Dat komt omdat, doordat de ruimte groter is, de trilling groter kan worden, er is immers meer ruimte. Op een gegeven moment past één trilling exact in de trommel. Deze trilling komt dan het beste naar voren en dat is de grondfrequentie van trommel. Ook als het vel strakker staat, dan zal de frequentie ook hoger uitvallen. Dat komt omdat als er meer spanning op staat, het vel de neiging heeft om korter, maar sneller te trillen. Probeer het maar eens uit met een elastiekje: wat klinkt als je je oor er dichtbij hebt hoger. Als het elastiekje losser is of als je het strakker vasthoudt? Precies: de laatste, als het elastiekje strakker is.

4) Opstelling en Meetmethode Voor deze proef wordt een computer, een microfoon, een drumstel (waarvan de onderdelen onderaan de pagina staan uitgetypt), een paar stokken en iemand die een drumstel kan aanslaan, gebruikt. Een stoel en kussen om de microfoon op te leggen was ook erg handig, omdat er geen speciale microfoonstandaard beschikbaar was. De microfoon wordt aangesloten op de computer en op anderhalve meter afstand geplaatst van het drumstel, aan de voorkant. Het ziet er ongeveer zo uit:

Op de computer wordt de microfoon op de juiste gevoeligheid ingesteld. Het drumstel mag niet te hard en niet te zacht overkomen. Het is de bedoeling dat de drummer omstebeurt iets aanslaat. Het geheel wordt in één keer opgenomen in een geluidsbestand. De standaard aanslag van de ride moest opnieuw apart worden gedaan, omdat deze te zacht was en het ruis van de microfoon merkbaar werd. Het geluidsbestand wordt vervolgens geknipt, de benodigde delen worden eruit gefilterd. Deze worden apart opgeslagen onder de naam van het juiste aangeslagen onderdeel. Deze worden vervolgens geanalyseerd. Hiervoor wordt het programma AutoSignal v1.7 van Seasolve gebruikt. Dit programma is in staat frequenties van samples te analyseren. Het bestand wordt ingeladen en er wordt een normalize filter overheen gegooid, zodat het midden van de sinus exact in het midden zit en de grootste amplitude één is, in plaats van iets kleiners dan dat. Dit is nodig, want als de sinus niet exact in het midden zit dan wordt de analyse niet correct uitgevoerd. De analyses worden uitgevoerd en de grafieken worden opgeslagen. Omdat er geen enkele piek boven de 10khz is, wordt de x-as verkleind tot ten hoogste 10khz, in plaats van de gebruikelijke 25khz. Hierdoor is er meer detail zichtbaar. Het drumstel heeft de volgende onderdelen. Een 20” Basstrommel, 14” snare, 10”, 12” en 14” tom’s, 14” hi-hat, 18” crash en 20” ride. Nadere uitleg: zie hoofdstuk 2, verklaring van de termen.

Drumstel Computer

Microfoon

Drummer

5) Meetresultaten Legenda: Bekkens: Istanbul Alchemy 20” Ride full hit [merk] [series] [grootte] [type] [ aanslag ] Trommels Yamaha DP Snare (Remo Coated Ambassador) tick [merk] [series] [type] [ (vel merk en type) ] [aanslag] X-as De frequentie in Hertz. Y-as dB, het aantal deciBell, de eenheid voor geluidssterkte, (vanaf het maximum) hoe luidt een bepaalde frequentie overkomt. Grafiek De grafiek geeft de analyse weer. Hoe hoger de lijn, hoe luider de frequentie voorkomt. Pieken worden gekenmerkt door getallen. De bijna constante, lichtelijk fluctuerende deel van de lijn mag als

ruis worden beschouwd.

1250Hz

2550Hz

353Hz

1291Hz

2729Hz

164Hz

1333Hz

2640Hz

262Hz

1129Hz

2271Hz

247Hz

1272Hz

2245Hz

244Hz

1154Hz

2471Hz

342Hz

3771Hz4490Hz

497Hz

5306Hz

4080Hz

612Hz

1493Hz

3046Hz

3420Hz5297Hz

634Hz

2751Hz

3672Hz1301Hz

2899Hz

462Hz

1689Hz

3287Hz

2785Hz

1169Hz

7) Conclusie Om direct antwoord te geven op de hoofdvraag: Het minimale verschil in grondfrequenties van de tom’s kan niet direct worden verklaard. Misschien ligt het aan de kamer die gebruikt is. Hoewel er een significant toonverschil en inhoudsverschil is, is het verschil in de grondfrequenties blijkbaar minimaal. Alledrie produceren ze geluid rond de 250hz. Toch bevinden alle drie zich binnen de verwachtingen van de hypothese (tussen de 200 en 500hz). De bekkens produceren frequenties tussen de ongeveer 2 en 5Khz. Verwacht was dat ze tot ruim 10khz zouden doorgaan, maar dat is dus niet zo. De bass zat met 160hz wel in de buurt van de verwachting. De snaretrommel was net iets anders. De grondfrequentie van de trommel bevindt zich rond de 360hz. Verder heeft deze nog pieken rond de 1250hz en 2600hz. Zeer waarschijnlijk dat de laatste twee worden veroorzaakt door de snaren die eronder zitten. Die 2khz als verwachting was misschien dus toch zo gek nog niet.

8) Evaluatie Er zullen ongetwijfeld fouten zitten in dit onderzoek. Het kan bijna niet kloppen dat de verschillen tussen de tom’s zo klein zijn. Daarvoor is het toonverschil te groot. Het vermoeden is ook dat het aan de ruimte ligt. De metingen zijn gedaan in een kleine kamer. Voor een onderzoek als dit is het verstandig om de volgende keer de metingen te doen in een speciale studio, waar kamerresonantie e.d. geen rol spelen. Verder zou het misschien verstandiger zijn elke onderdeel apart op te nemen. Dat is nu niet gebeurd vanwege het feit dat de kamer daarvoor niet geschikt was en dat er misschien speciale technieken voor nodig zijn.