Histórico das Pesquisas Acústicas do Violino

Parafraseando DONOSO (2008), em relação à acústica do violino, o físico francês Félix Savart (1791-1841) é considerado um dos pioneiros. Conhecido pela proposição, juntamente com Jean-Baptiste Biot (1774-1862), sobre o campo magnético produzido por elementos de corrente (Lei de Biot-Savart), destacou-se também pelas suas contribuições na área de acústica. Entre outras coisas, estudou o limiar de audição em altas frequências, utilizou o método de Ernst F. Chladni (1756-1827) para visualizar os modos de vibração de tampos de violinos, estudou a função do cavalete e da alma e observou que as vibrações que o arco produz na corda são ricas em harmônicos. Savart colaborou também com o famoso luthier Jean Baptiste Vuillaume (1798-1895) no desenvolvimento de novos instrumentos da família dos violinos, como o octobasse de 3.5 metros de altura e, também na construção de instrumentos experimentais, com corpos de formato diferenciado, dos quais chegou até nós um violino de formato trapezoidal.

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Violino de formato Trapezoidal de Savart, fonte: PlateTuning. org

Mas foi o fisiologista e físico alemão Hermann Von Helmholtz (1821-1894), que elucidou o tipo de vibração que distingue a corda excitada por um arco (bowed string ) da corda tangida (plucked string ). Helmholtz foi um cientista particularmente versátil que fez importantes contribuições nos campos da medicina, (como a transmissão de impulsos nervosos, a fisiologia da visão, o mecanismo de audição, a invenção do oftalmoscópio), da física, formalizou o principio de conservação da energia, contribuições na mecânica dos fluidos e na teoria eletrodinâmica) e da acústica (vibração de colunas de ar, frequências de ressonância de cavidades, temperamento das escalas músicais). Utilizando um engenhoso instrumento que permitia observar vibrações a nível microscópico (que originou posteriormente o harmonógrafo) idealizado pelo físico francês Jules A. Lissajous (1822-1880), Helmholtz observou a forma de onda particular que resulta da vibração de uma corda friccionada pelas crinas de um arco. Ainda em 1863, lançou um livro sobre acústica, música e física, muito influente inclusive com ampla utilização em psicologia, denominado “On the Sensantions of Tone” (Nas sensações dos Tons).

Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842-1919) explorou as características vibracionais de membranas, placas e sinos, estudou a propagação das ondas de som e estabeleceu as bases da pesquisa moderna da acústica de instrumentos músicais. As vibrações resultantes da corda excitada por um arco foram estudadas em detalhes pelo físico indiano Chandrasekhara V. Raman (1888-1970), Prêmio Nobel por seu trabalho sobre espalhamento da luz (o efeito Raman). Utilizando um mecanismo para controlar a arcada (ato de excitar a corda por meio de um arco), Raman mediu os efeitos da velocidade e da posição da arcada e verificou que a força mínima necessária para manter um movimento estável nas cordas depende da velocidade da arcada e do inverso do quadrado da distância do ponto de contato na corda até o cavalete.

Ainda na Alemanha, o físico Hermann Backhaus (1885-1958) estudou padrões de vibração de violinos juntamente com o seu aluno Hermann Meinel (1904-1949?) que conseguiu mapear modos de vibração e resposta acústica em frequência em um número de violinos bons. Seu trabalho está entre os mais importantes na história da acústica do violino. Meinel documentou durante a década de 1930, a correlação entre a espessura das placas e os modos de vibração, o volume do som e seu timbre. Meinel também reconheceu os limites da construção de violinos numa base empírica e observou os efeitos das propriedades da madeira, o arqueamento das placas e o verniz. Explorou a possibilidade de melhorar um violino em particular numa gama de frequências especificas pela remoção de material, seguindo o trabalho de Hermann Backhaus, mas concluiu que a melhoria nem sempre tem resultado, pois depende do estado físico do violino. Este trabalho inicial destaca um problema básico na construção de violinos: uma pequena mudança que irá melhorar sensivelmente um instrumento pode afetar outro devido à configuração muito diferente dos modos de vibração e da rigidez ao longo das placas.

O físico Frederick Saunders (1875-1963), conhecido pelo acoplamento Russel e Saunders da física atômica, estudou também as propriedades acústicas de instrumentos de corda.  Saunders, que tocava violino e viola, desenvolveu um método para analisar a resposta acústica dos instrumentos utilizando um analisador heteródino para registrar a amplitude e as frequências dos tons parciais (harmônicos). Trabalhando em colaboração com a fabricante de violinos e pesquisadora Carleen M. Hutchins, ele estudou os efeitos acústicos no instrumento quando se mudam, por exemplo, a forma, o tamanho e a localização dos “efes”, a altura das ilhargas, etc. O objetivo das pesquisas de Saunders e Hutchins era descobrir parâmetros acústicos que caracterizassem os bons instrumentos. Estes dois pesquisadores conjuntamente com o químico e violoncelista Robert Fryxell (1924-1986) e o engenheiro John Schelleng (1892-1979), fundaram em 1963 a Catgut Acoustical Society reunindo profissionais envolvidos na fabricação e pesquisas de instrumentos de cordas.

Segundo BUEN (2006) Schelleng em 1963, explicou a relação entre a adição de fase entre a primeira e a segunda ressonância mais importantes do violino, determinando grande parte das respostas em baixa frequência. Ele também lançou luz para as leis de escalas em instrumentos músicais de corda a arco. Saunders, Schelleng e Hutchins fundaram a Catgut Acoustical Society que foi dedicada à ciência e à arte de construir instrumentos músicais de corda a arco. Por cerca de 40 anos, os membros do CAS foram os principais contribuintes na compreensão da acústica do violino, publicando artigos e mais tarde o Jornal CAS.
Um exemplo de tal contribuição foi descrito por Ion Paul Beldie (1935 -), que explica o primeiro vale profundo entre a segunda e a terceira ressonância no violino utilizando um modelo de massa para o corpo do instrumento. Gabi Weinreich desenvolveu ainda em seu trabalho com medições, teorias em torno da radiatividade do violino. Devido a idade avançada de Hutchins e o seu posterior falecimento em 2008, a Sociedade de Violino da América (VSA - Violin Society of America) incorporou aos poucos o conteúdo do CAS e então passou a administrar suas atividades.

Novas tecnologias e equipamentos eletrônicos surgidos neste século permitiram contribuições significativas no estudo das propriedades acústicas do violino e no desenvolvimento de novas metodologias para avaliar qualidades de instrumentos músicais. Destaca-se em particular a obra de Lothar Cremer (1905-1990) The Physics of the Violin publicada em 1981, que resume o conhecimento sobre a acústica dos instrumentos de corda desde o século XIX, apresentando toda a elaboração matemática da vibração das cordas, dos modos de vibração dos tampos e da ressonância acústica do violino. Na atualidade, numerosos pesquisadores trabalham na caracterização e modelagem das propriedades acústicas do violino, tais como George Bissinger e Robert Schumacher (EUA), Erik Jansson (Suécia), Collin Gough e Jim Woodhouse (Grã Bretanha), Xavier Boutillon (França), e Akihiro Matsutani (Japão).

Existem vários grupos de trabalho no violino hoje. No KTH na Suécia um grupo em torno de Erik Jansson, e Anders Askenfeldt vem trabalhando na pesquisa do violino e do arco, pelo menos por 35 anos. Durante os anos 80 Jesus Alonso Moral fez o seu trabalho de doutorado nos laboratórios desta universidade, um trabalho que merece atenção. Especialmente o seu estudo de correlação de propriedades de placas isoladas e de instrumentos montados.

Heirich Dünnwald fez um amplo estudo estatístico, também nos anos 80, ao medir as respostas de frequência de uma grande quantidade (mais de 700). Ele estabeleceu parâmetros que foram capazes de distinguir a maioria dos violinos modernos dos violinos italianos
e extrair dados a partir das respostas de frequência.

Há um grupo na universidade New South Wales, em Sidney na Austrália, trabalhando com o violino, violão e flautas. John McLenann concluiu sua tese de doutorado nesta universidade, aplicando praticamente todo o conhecimento acústico conhecido, para verificar a diferença de resposta acústica entre um violino romântico e um barroco. Nesta pesquisa, ele próprio construiu os dois instrumentos. É um trabalho impressionante, conciso e objetivo, onde o autor conseguiu ensaiar praticamente todos os testes e descobertas no campo da física e acústica publicados até o momento.

Em 2002, Erik Jansson publicou uma versão gratuita de suas palestras sobre acústica do violino e violão que é uma obra de referência para aqueles interessados em instrumentos de cordas. É um texto de fácil compreensão e destinado a um publico de fabricantes de violino, de forma que o texto é convidativo e prende facilmente a atenção. O trabalho é um resumo prático de toda a pesquisa acústica aplicada ao violino conhecida nos dias de hoje.  Muitos fabricantes têm tirado proveito da pesquisa acústica de violinos e dos métodos de Jansson.

Entre os fabricantes de violino, Martin Schleskes, em Hamburgo, na Alemanha pode ser o fabricante de maior utilização de instrumentação acústica em sua cópia do bom e velho som dos violinos.

Existe também um grupo de fabricantes no VSA que tiram vantagem da literatura acústica e instrumentação em sua oficina e compartilham resultados de experimentos e de interesse com outros fabricantes em reuniões anuais do VSA. Exemplos são Joseph Curtin, Gregg Alf e Samuel Zygmuntowicz, todos os fabricantes conhecidos com uma grande reputação.

É bastante comum hoje em muitas oficinas o uso de métodos de pesquisa acústica juntos com os métodos empíricos. É um desafio, no entanto, fazer o teste rápido e eficiente o suficiente para ser capaz de usá-lo no tempo limitado que um fabricante tem. Pode-se dizer de como os violinos importados chineses tem surpreendido em qualidade, logo após os fabricantes em larga escala terem sido beneficiados pelas publicações quase que gratuitas dos métodos desenvolvidos pelo CAS e C. M. Hutchins. Não é fácil competir com os seus preços, pois a escrita e o conhecimento são muito fáceis de exportar e conseguir.

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