UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO EUSKAL HERRIKO UNIBERTSITATEA ACÚSTICA DEL ACORDEÓN MEMORIA Presentada para optar al grado de Doctor por RICARDO LLANOS VÁZQUEZ [email protected] 2015 © Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) - Euskal Herriko Unibertsitateko (UPV/EHU) Argitalpen Zerbitzua - University of the Basque Country - UPV/EHU Press - ISBN: 978-84-9082-294-4 2 Dedicatoria A Cristina, Federica, Izaskun, Ana, Charo y Aitor. 3 4 Agradecimientos Mucha gente ha contribuido de un modo u otro, directa o indirectamente, a que yo haya llegado hasta aquí y a que esta tesis sea una realidad. A todos ellos, deseo manifestarles mi más profundo agradecimiento. Aún a riesgo de olvidarme de alguien, me gustaría destacar: Principalmente, a las profesoras María Jesús Elejalde y Erica Macho, directoras de esta tesis, por su confianza al darme la oportunidad de llevar a cabo este trabajo y por su dedicación, disposición, ayuda y paciencia durante la realización del mismo. Debo agradecer a las dos todo lo que me han enseñado y toda la ayuda que me han prestado durante estos años, sin la cual la consecución de esta tesis no habría sido posible. Una mención muy especial (in memoriam) al profesor Jesús Alonso Moral, del Conservatorio Superior de Música de Bilbao (Juan Crisóstomo de Arriaga), por darme mi primera oportunidad de trabajar en investigación y por tanto apoyo y motivación. Gracias. A las personas del grupo de Acústica, muy especialmente a Asier Agos, y del Science Technology and Mathematics Education Research Group de la UPV/EHU, liderado por Jenaro Guisasola, con las que he tenido la suerte de trabajar, intercambiar experiencias y compartir despacho, laboratorio y conversación a lo largo de estos años, por su disposición a la hora de ayudarme a resolver cualquier problema y por haber creado un entorno agradable de trabajo. De igual manera, a los profesores Joaquín Fernández y Agustín Sánchez-Lavega, directores, durante la realización de esta tesis, del Departamento de Física Aplicada I de la UPV/EHU, y a todas las personas del Departamento de Física Aplicada I, donde se ha obtenido la mayor parte del trabajo experimental presentado en esta tesis. 5 A los lutieres Kepa Baraiazarra, José María López y, muy especialmente, a Javier Alberdi. A los intérpretes y docentes David Gordo, Gorka Hermosa, Naiara De La Puente, Ixone De La Puente, y Patricia Fernández. A la traductora Saioa Gabicagogeascoa. Al compositor Francisco Ibáñez Irribarria, director del Conservatorio de Música “Jesús Guridi” de Vitoria-Gasteiz durante los años 1997-2006, por permitirme la utilización del laboratorio de Electroacústica del citado centro para realizar medidas. En el ámbito económico, debo agradecer a UPV/EHU, por la ayuda, enmarcada en los proyectos de investigación “Caracterización y análisis de vibraciones musicales” (2002-04) y “Procedimiento integrado de modelización y mejora acústica de instrumentos musicales” (2004-06), gracias a la cual he podido desarrollar este trabajo. También, a la Eusko Ikaskuntza, por la ayuda enmarcada en el proyecto de investigación “Caracterización y optimización acústica de instrumentos de viento del folklore vasco” (2008-2011), para la realización de este trabajo. No puedo olvidar al Gobierno Vasco/Eusko Jaurlaritza, ya que la ayuda concedida al “Science Technology and Mathematics Education Research Group” de la UPV/EHU (Convocatoria para apoyar la actividad de los grupos de investigación del sistema universitario vasco 2010-15) ha sido clave para presentar los resultados de este trabajo en congresos y en revistas de investigación. Además, a la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) por permitirme utilizar sus instalaciones y equipamiento para el desarrollo de este trabajo. 6 7 8 ÍNDICE Resumen 17 1. INTRODUCCIÓN 23 1.1. Introducción. Antecedentes 27 1.2. El acordeón desde el punto de vista organológico 29 1.2.1. Descripción del acordeón 29 1.2.1.1. Manual derecho (manual I, M I) 31 1.2.1.1.1. Registración del manual derecho 32 1.2.1.1.2. Registros en cassotto 33 1.2.1.2. Manual izquierdo: bajos libres, bassetti o free bass (manual III, M III) 34 1.2.1.2.1. Registración del manual de bajos libres, M III 35 1.2.1.2.1.1. Acordeones con “doble bajo” 36 1.2.1.2.1.2. Acordeones sin “doble bajo” 37 1.2.1.2.2. Manual izquierdo: bajos standard o bajos Stradella (manual II, M II) 37 1.3. Breve historia del acordeón 38 1.4. La lengüeta libre. Fabricación y montaje dentro del acordeón 43 1.4.1. Descripción del montaje de las lengüetas libres dentro del acordeón 43 1.4.2. Fabricación de las lengüetas libres 45 1.4.3. Montaje y afinación de las lengüetas 46 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS, OBJETIVOS E HIPÓTESIS 55 2.1. La Física de la Lengüeta Libre 59 2.1.1. Generación del sonido en los aerófonos de lengüeta 59 2.1.2. Vibraciones de una barra fija-libre 62 2.1.2.1. Vibraciones transversales de una barra fija-libre 64 2.1.2.2. Vibraciones transversales de una barra fija-libre 9 con una masa en el extremo libre 68 2.1.3. Generación del sonido en los aerófonos de lengüeta libre 70 2.1.4. Clasificación de las lengüetas según Fletcher 71 2.2. Percepción de los sonidos musicales 73 2.2.1. Tono 74 2.2.2. Intensidad (volumen sonoro) 77 2.2.3. Timbre 85 2.2.3.1. Etapas de un sonido: Ataque, estado estacionario y decaimiento 85 2.2.3.1.1. Formas de onda del estado estacionario 87 2.2.3.1.2. La influencia de la reverberación del recinto 88 2.2.3.2. Dimensiones y medición del timbre 88 2.2.3.2.1. Tiempo de ataque 90 2.2.3.2.2. Centroide espectral 92 2.2.3.2.3. Estructura espectral fina 93 2.3. Objetivos general y específicos 93 2.3.1. Lengüetas cargadas 94 2.3.2. Ataques 94 2.3.3. Estado estacionario 94 2.3.4. Pitch bending 95 2.4. Hipótesis general y específicas 95 2.4.1. Lengüetas cargadas 96 2.4.2. Ataques 97 2.4.3. Estado estacionario 99 2.4.4. Pitch bending 100 3. METODOLOGÍA 105 3.1. Introducción 109 3.1.1. FFT. Estudio del sonido emitido por una fuente 110 3.1.2. Análisis modal. Estudio de vibraciones 112 10 3.2. Lengüetas de acordeón 113 3.2.1. Efecto de la carga en la frecuencia fundamental 115 3.2.2. Efecto de la carga en el timbre 115 3.3. Barras metálicas grandes 116 3.4. Ataques 118 3.5. Estado estacionario 121 3.6. Pitch bending 123 3.6.1. Descripción y tipos de pitch bending 124 3.6.2. Procedimiento experimental 125 3.6.2.1. Primer grupo de medidas 126 3.6.2.2. Segundo grupo de medidas 127 3.6.3. Tratamiento de los datos experimentales 127 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 131 4.1. Lengüetas de acordeón con y sin carga másica 135 4.1.1. Efecto del valor de la masa de carga en la frecuencia fundamental 135 4.1.2. Efecto del punto de colocación de la masa de carga en la frecuencia fundamental 137 4.1.3. Efecto de la carga en el timbre de una lengüeta 141 4.2. Barras metálicas grandes con y sin carga másica 143 4.2.1. Efecto del valor de la masa de carga en la frecuencia fundamental 143 4.2.2. Efecto de la carga másica sobre las formas de los modos normales de vibración y sobre los puntos nodales 145 4.2.3. Efecto de la carga másica sobre la anchura de banda del modo fundamental 148 4.3. Caracterización física y psicoacústica de los diferentes tipos de ataque 149 4.3.1. Ataques de dedo y ataques de fuelle 149 4.3.1.1. Tiempo de ataque 151 11 4.3.1.2. Cambio de nivel de presión sonora 158 4.3.1.3. Evolución temporal del centroide espectral 161 4.3.2. Ataques de dedo con pulsación lenta 164 4.3.3. Ataques realizados sobre lengüetas en cassotto 173 4.3.4. Proceso de creación de los diferentes ataques 178 4.4. Estado estacionario 181 4.4.1. Control de la dinámica. El fuelle y la profundidad de pulsación 183 4.4.2. Frecuencia y nivel de presión sonora 184 4.4.3. Timbre: centroide espectral 187 4.4.4. Comparación de los espectros del registro de 8 pies de la mano izquierda para dos acordeones, uno sin “doble bajo” y otro con “doble bajo” 191 4.5. Pitch bending 192 4.5.1. Espectrograma y evolución temporal 192 4.5.2. Influencia del sentido de movimiento del fuelle, el registro y la tesitura. Primer grupo de medidas 196 4.5.3. Influencia del cassotto 200 4.5.4. Variación de la frecuencia. Segundo grupo de medidas 201 4.5.5. Cambio en el nivel de presión sonora. Segundo grupo de medidas 204 5. CONCLUSIONES 211 5.1. Lengüetas cargadas 216 5.2. Ataques 218 5.3. Estado estacionario 220 5.4. Pitch bending 223 Apéndice 1: Modelos teóricos del funcionamiento de las lengüetas del acordeón 227 A1.1. Modelo de Fletcher para las oscilaciones automantenidas de una lengüeta 229 12 A1.1.1. Condiciones necesarias para el mantenimiento de oscilaciones automantenidas 229 A1.1.2. Análisis de las condiciones de inicio de oscilaciones automantenidas para una lengüeta del tipo , 236 A1.1.3 La lengüeta libre en el modelo de Fletcher 239 A1.1.4. Aplicaciones prácticas concretas del modelo de Fletcher 240 A1.2.