Muchos músicos expertos consideran que la puesta a punto de la batería es fundamental para hacer que los tambores suenen bien. Los relatos de los bateristas y productores de música resaltan el valor de afinar con el conocimiento, como los de Ranscombe (2006b), Seymour (2010) y Gatzen (2006). Una estrategia particular para la afinación del tambor suele ser producir una respuesta acústica uniforme del parche cuando se excita alrededor de su perímetro. Esto a menudo se conoce como ‘aclarar’ o ‘ecualización’ del parche. Otras estrategias de afinación, sujetas a investigaciones continuas de los autores, incluyen ajustar las relaciones de respuesta de frecuencia entre el redoblante y los tambores resonantes, afinar el comportamiento relativo de los tambores individuales en un kit de batería y manipular envolventes de ataque y decaimiento (Toulson et al., 2008) . Este artículo, sin embargo, se centra únicamente en la estrategia de afinación particular para aclarar el parche.
Rossing (2000) y Worland (2010) han realizado análisis científicos detallados sobre tambores cilíndricos, sin embargo, gran parte de la investigación científica realizada sobre los tambores acústicos se ha centrado en el comportamiento físico del tambor, en oposición a su respuesta acústica.
La investigación descrita aquí se centra en la respuesta acústica de los tambores cilíndricos con una baqueta y una cara resonante en su lugar, es decir, los componentes de «tambor» de una batería moderna. Esta investigación proporciona un análisis de la respuesta del parche en lugares alrededor del perímetro del tambor, con particular respeto al valor de este conocimiento en un contexto de performance y producción musical. La investigación muestra que una respuesta uniforme en todo el perímetro es posible y cuantificable y, por lo tanto, se pueden utilizar métodos de análisis simples para ayudar a los músicos a aclarar el parche.
Este documento discute literatura previa con respecto a los tambores desde puntos de vista científicos y populares, junto con literatura sobre métodos de aprendizaje. La experimentación y el análisis se discuten con los resultados evaluados. Se considera un novedoso sistema de visualización para ayudar y cuantificar la diferencia entre una batería aclarad y otra sin aclarar y, por lo tanto, intenta proporcionar una herramienta y un método educativos para ayudar a los percusionistas y productores de música a lograr un sonido de batería deseado.
«Aclarando» el tambor
La física de los tambores acústicos se puede describir parcialmente usando la teoría de membrana circular basada en funciones de Bessel. Las funciones de Bessel son soluciones a la ecuación de Bessel y han sido discutidas por Rossing y Fletcher (2004) en «Principios de vibración y sonido».
La frecuencia fundamental y el segundo parcial son las frecuencias predominantes cuando una baqueta golpea un parche de forma natural. Estas dos frecuencias, el modo (01)f0, y el modo (11)f1, son los modos más potentes producidos por la excitación simple, siendo el modo fundamental la frecuencia predominante producida cuando se toca el tambor en el centro o cerca del mismo de la cara, como se muestra en la Figura 1. El modo (11)f1 , se vuelve más prominente cuando el parche se excita alrededor del perímetro, y es esta frecuencia la que más preocupa a los músicos expertos cuando afinan el tambor acústico de oído.
Worland (2010) investigó el modo (11) en la afinación de batería de una sola cara bajo tensión no uniforme y analiza la «división de frecuencia», donde el modo (11) en un tambor con una sola cara se divide en dos picos de frecuencia distintos. Afirma que en circunstancias ideales, «el modo (11) produce una sola frecuencia y ocurre con su diámetro nodal orientado en cualquier dirección». El diámetro nodal del modo (11) se puede ver en la Figura 1 como una línea gris a través del parche. La división de frecuencia también se ha observado en experimentos realizados en un timbal por Rhaouti et al. (1999), junto con la presencia de frecuencias de beat cuando ocurren estos picos de frecuencia dividida.
Los músicos profesionales a menudo tienen la capacidad de ajustar el kit de batería de oído, efectivamente escuchando la respuesta de parche deseada. Gatzen (2006) discute la importancia de aclarar el parche cuando se afina y explica que: «La afinación ecualizada es, con mucho, la técnica más importante que uso».
Afinación de tambores en la educación
En comparación con otros instrumentos, los tambores se describen como «mucho más difíciles y desafiantes» de afinar (Schroedl, 2002). Se considera ampliamente que puede llevar meses o incluso años de práctica antes de que un baterista pueda afinar su tambor de manera efectiva solo con el oído (Tama-Drums, 2010). Desde la perspectiva de un novato, el ajuste de batería es un desafío considerable sin métodos educativos cuantificados disponibles para ayudar a aprender la habilidad (Toulson et al., 2008). La investigación realizada con grupos focales indica que los novatos adoptarían la capacidad de ajustar el kit a un género en particular o de reproducir el sonido de su músico favorito.
Las guías de afinación del tambor, por ejemplo Ranscombe (2006b) y Seymour (2010), a menudo discuten la importancia de lograr un paso uniforme alrededor del perímetro. Si la respuesta de frecuencia no es uniforme, estas frecuencias interfieren, causando una frecuencia de beat que se puede ver en la forma de onda (Richardson y Toulson, 2010). Aclarar el parche, o eliminar estas frecuencias indeseadas afinando cada punto alrededor del perímetro, crea una respuesta uniforme que Ranscombe (2006a) describe como un «tono agradable que se descompone con una nota uniforme».
Aunque hay una serie de dispositivos mecánicos que miden la tensión del parche para proporcionar una guía aproximada para la afinación de un tambor acústico, estos dispositivos carecen de la sensibilidad y la sofisticación necesarias para facilitar el ajuste. Estos dispositivos no proporcionan una retroalimentación inteligible de bucle cerrado al músico, simplemente indican si la tensión del parche es consistente.
https://www.youtube.com/watch?v=zSTkkrKw2uU
Se ha reconocido que existe la necesidad de cerrar la brecha de habilidades y conocimientos entre expertos y novatos en la producción de música (Toulson, 2009). El reto en la educación con respecto a la afinación de batería es la falta de un método de afinación estandarizado, no hay una sola manera de hacer que una batería suene bien. Del mismo modo, aunque algunos alumnos pueden aceptar fácilmente la necesidad de aprendizaje científico y de ingeniería en su enfoque de la percusión, otros pueden no utilizar la información de guías populares como las que se encuentran en las revistas o un enfoque de prueba y error para la afinación de la batería.
Los estudiantes tienen una variedad de enfoques de aprendizaje, con un método, VARK (por sus siglas en ingles), que sugiere cuatro tipos de aprendizaje diferentes (V) visual, (A) aural, (R) Lectura/Escritura, y (K) kinestésico (Fleming y Baume 2006). Los estudiantes a menudo usan una combinación de métodos en su aprendizaje (Leite et al., 2010), y se puede ver cómo las preferencias de percepción de VARK se pueden aplicar a la afinación de la batería. Los aprendices kinestésicos, aquellos que aprenden haciendo, pueden aprender a afinar un instrumento mediante prácticas repetidas y prueba y error. Aquellos que aprenden mejor a través de materiales escritos, los aprendices de lectura/escritura, pueden obtener el mayor beneficio a través del conocimiento teórico sobre la afinación a través de la lectura de artículos/libros/guías sobre la afinación de batería. Los alumnos que aprenden mejor escuchando, los aprendices auditivos, tienen acceso a CD de audio en libros de afinación de batería, y pueden afinar escuchando cómo las alteraciones en la afinación afectan el sonido del tambor.
En la afinación de tambores, el alumno predominantemente visual es el que tiene una desventaja significativa. Aprender a afinar un instrumento visualmente es posible. Muchos músicos, por ejemplo guitarristas, confían en los ajustes visuales de un afinador electrónico para afinar sus instrumentos, hoy en día afortunadamente existen dichos dispositivos para afinar los tambores como hemos visto arriba en las imágenes y video.
Datos experimentales
Metodología para el análisis
En los siguientes experimentos se utilizó un tambor de tom de 30 cm de un kit Gretsch Catalina Club Jazz. El tambor tenía una cara de mezcla Evans EC2 y una cara resonante Acuarian Classic Clear. El tambor estaba apoyado sobre un soporte de tambor estándar con un micrófono Shure BETA 57A sostenido de forma segura a 10 cm por encima del tambor en ángulo hacia la ubicación de la carrera del tambor. El tambor fue golpeado y los datos capturados aproximadamente a 5 cm del borde en 10 lugares – uno en cada terminal y en puntos equidistantes entre terminales. Estas ubicaciones están en cada terminal (1, 2, 3, 4 y 5) y a medio camino entre una terminal y la siguiente (1+, 2+, 3+, 4+ y 5+), como se muestra en la Figura 2. Un golpe consistente de aproximadamente 5 cm fue empleado. Como el análisis modal experimental utilizado tiene que ver con la vibración libre del parche, la excitación precisa no fue necesariamente un factor significativo para lograr resultados confiables.
La respuesta acústica para cada excitación se capturó a 44.1 kHz a una resolución de 16 bits. Utilizando la Transformada de Fourier Fast Fourier (Mathworks, 2010), se genera un espectro de frecuencia a partir de una ventana de datos de sampe 5000 y se procesa utilizando una función de ventana de Hanning. La función Matlab FFT permite el uso de relleno cero (Weeks, 2010) para interpolar los datos de FFT sin procesar, lo que da como resultado un espectro suave con puntos de datos muy cercanos. En este caso, la FFT se resolvió en puntos de datos espaciados a intervalos de 0.0842 Hz. Cuando se realizaron experimentos con la cara tanto resonante y el golpe en lugar de la cara de resonancia estaba afinada a una respuesta deseada, uniforme antes de la afinación fina de la cara de la baqueta.
Afinación a una respuesta uniforme
Como se discutió, una respuesta de frecuencia uniforme alrededor del perímetro del parche es un aspecto deseable de la afinación. El análisis de frecuencia se puede utilizar para proporcionar información visual cuantificada sobre la afinación de los tambores. Es posible «aclarar» un parche haciendo pequeños ajustes de menos de un cuarto de vuelta a cada barra de tensión (orejeta) en respuesta al análisis de los espectros de frecuencia para cada lectura de datos.
Se logra una respuesta de frecuencia uniforme alrededor del perímetro del parche a través del análisis del modo f1. Esta frecuencia uniforme para f1 puede verse a partir de los resultados de la Tabla 1 y la Tabla 2 que muestran las frecuencias de pico cuando la respuesta se analizó en 10 lugares alrededor del parche. Los resultados en la Tabla 1 y la Tabla 2 muestran que es posible afinar un parche para que cada ubicación cerca del borde del parche tenga un pico de frecuencia f1 identificable igual y único, como se muestra en la Figura 3, que se relaciona con los datos de la Tabla 1. La Tabla 1 y la Tabla 2 muestran la frecuencia uniforme lograda a 220 Hz ± 0.5 (0.22%) y 175 Hz ± 0.8 (0.45%) con ambos parches. Estas frecuencias fueron elegidas específicamente para corresponder a notas en la escala musical, F3 (174.6 Hz) y A3 (220 Hz).
La Figura 4 muestra la forma de onda de un parche con una respuesta de frecuencia uniforme, se puede ver que está presente una desintegración suave sin golpe. Aquí, la pulsación no se escuchó cuando se golpeó el tambor. Al igual que la afinación de un timbal, la eliminación de «pulsaciones» de la forma de onda es ventajosa y necesaria en la afinación de un tambor cilíndrico.
El análisis experimental utilizado muestra que cuando el parche ha sido «aclarado» f1, es consistente alrededor del parche, como se muestra en la Figura 5, que muestra los resultados para la sintonización de 220 Hz utilizada en la Tabla 1; los resultados se han filtrado con un filtro de Butterworth de 5º orden aplicado a 0:5f1a 1:5f1 para aislar f1 para el análisis. Aquí se puede ver que f1 es prácticamente idéntica en cada punto a una precisión de ± 0.5 Hz, y que está presente una disminución suave, figura 4. Este es un método novedoso para cuantificar que un parche está en afinación exhibiendo una respuesta uniforme. Este método proporciona retroalimentación visual y numérica simple que se podría usar para ayudar al ajuste del tambor.
Afinaciones no uniformes
Los experimentos han demostrado que hay claras fluctuaciones en la envolvente de un tambor «desafinado» o «no aclarado». Es decir, el tambor se ha modificado para que ya no tenga un uniforme f1 exhibido alrededor del perímetro de la cara y un perfil de caída suave.
Cuando una barra de tensión se altera lentamente a 1/8 de vuelta a la vez, de 0 a 0.75 vueltas, la frecuencia máxima observada en cada terminal cambia, como se muestra en la Tabla 3. Aquí una ventana de datos de sampleo de 20000 y 35 cm Se usó una batería de 8 tambores. El tambor se afinó inicialmente a una respuesta de frecuencia uniforme y es claramente visible que la división de frecuencia ocurre cuando el tambor se desafina en las varillas 1 y 5. La Figura 6 muestra el efecto de tener una varilla de tensión aflojada en incrementos de 1/8 de vuelta, mientras que la Figura 7 muestra que las ubicaciones opuestas en el tambor tienden a tener perfiles de respuesta de frecuencia similares a medida que el tambor se desafina.
Desactivar las varillas de tensión opuestas por solo 0.75 vueltas tiene un resultado significativo en el espectro total. A medida que se altera una varilla de tensión, las frecuencias comienzan a divergir. Esta división de frecuencia aumenta a medida que los cambios en la tensión de la cara del parche en un solo punto y la división entre frecuencias alcanza un máximo de 16.1 Hz entre la clavija 4 y la clavija 7 a 0.75 vueltas fuera de tono.
La figura 8 muestra la forma de onda producida cuando un terminal se altera en un giro y aquí se puede ver claramente que la disminución suave del sonido del tambor ya no está presente. La Figura 9 muestra la frecuencia f1 producida por un timbal golpeado en cada terminal. En la figura 9a, se puede ver una frecuencia f1 uniforme de 220 Hz (A3) en todas las ubicaciones. La figura 9b muestra el mismo tom ajustado para producir una frecuencia f1 no uniforme y se puede ver que f1 en las clavijas de afinación 2 y 5 están dentro de una tolerancia del 1% de la frecuencia deseada (220 Hz), mientras que las clavijas 1 y 4 son afinadas alto y 3 y 6 afinadas bajo. Esta afinación no uniforme crea un perfil de decaimiento desigual para el tambor, similar al que se muestra, por ejemplo, en la Figura 10.
Un parche con una respuesta de frecuencia uniforme producirá una curva de decaimiento suave, mientras que a medida que el tambor esté menos afinado, el parche comenzará a «latir». La investigación actual muestra que un tambor bien afinado minimizará las frecuencias de latido. Cuando el tambor está afinado, solo un único pico de frecuencia predominante está presente alrededor del perímetro del tambor. Sin embargo, a medida que el tambor se desafina, esta frecuencia de pico principal se divide en 2 picos. Esto además se correlaciona con la observación de Gatzen (2006) de que: «Usted es más capaz de escuchar un solo tono cuanto más se ajuste su afinación».
Es posible definir un parche «claro» como uno que tiene una respuesta de frecuencia de pico uniforme cuando se excita alrededor del perímetro. La forma de onda del tambor exhibirá un decaimiento constante sin frecuencias presentes.
Conclusiones
La investigación descrita en este documento muestra que una respuesta de frecuencia uniforme para la frecuencia f1 y el perfil de disminución suave son aspectos alcanzables y deseables de la afinación para los tambores cilíndricos. También se ha demostrado que es posible afinar la frecuencia f1 en el tambor a una frecuencia elegida específicamente o una nota musical.
Las respuestas específicas en ubicaciones de golpes múltiples se utilizan para determinar si el tambor produce una respuesta de frecuencia uniforme alrededor del perímetro. Los resultados muestran que un tambor puede afinarse con precisión para proporcionar una respuesta uniforme alrededor del perímetro, mientras que, con solo pequeños cambios de afinación del tambor, se produce una división de frecuencia que hace que el tambor se desafine y las frecuencias de pulsación aparezcan.
La investigación actual muestra que es posible afinar el tambor a una respuesta acústica uniforme a través de técnicas de análisis de micrófonos, ajustando científicamente a una respuesta de frecuencia uniforme produce un sonido de batería consistente con los descriptores cualitativos utilizados por los percusionistas. La comprensión de estos factores en combinación con las técnicas de análisis descritas en este documento se puede utilizar en un marco de afinación de batería.
El software de análisis utilizado en este documento es capaz de proporcionar retroalimentación visual para ayudar al proceso de afinación. Donde se produce la división de frecuencia, los gráficos del modo (11) para cada ubicación de impacto se superponen, proporcionando una indicación visual de qué clavija de afinación debe modificarse para que el parche esté en sintonía consigo mismo.
Dado que la minimización de los golpes en la envolvente y la división de frecuencia en el espectro son atributos deseados, la investigación actual muestra que es posible lograr estos objetivos utilizando retroalimentación de los perfiles de espectros y envolventes. Esto altera el aspecto particular de la afinación del tambor de un proceso audible de afinación ‘de oído’, una habilidad que puede tomar muchos años para desarrollarse, a un proceso visual donde se proporciona retroalimentación cuantificada para ayudar y acelerar el proceso de afinación del tambor.
Esta investigación muestra que una respuesta de frecuencia uniforme para los modos f1 se puede alcanzar con un alto grado de precisión (menos del 1% de diferencia en los valores de f1
cuando se excita y se mide alrededor del perímetro del parche). La investigación concluye un enfoque científico para la afinación de tambores, usando métodos de análisis novedosos, que se puede utilizar para educar a los novatos sobre la afinación de los tambores y para proporcionar retroalimentación visual para ayudar en la afinación del tambor.
Bibliografía
Fleming, N., and Baume, D. 2006. Learning Styles Again: VARKing up the right tree! Educational Developments, SEDA Ltd, Issue 7.4, Nov. 2006, p4-7.
Gatzen, B. 2006. ‘Drum Tuning (Sound and Design … Simpli?ed)’, DVD.
Leite, W.L., Svinicki, M. and Shi, Y. 2010. Attempted Validation of the Scores of the VARK: Learning Styles Inventory With Multitrait–Multimethod Confirmatory Factor Analysis Models, Educational and Psychological Measurement, April 2010 vol. 70 no. 2 323-339
Mathworks 2010. FFT – discrete Fourier transform. (available at: http://www.mathworks.com/help/techdoc/ref/fft.htmlaccessed 18 October 2010).
Ranscombe, M. 2006a. How to Tune Drums. Rhythm Magazine, Future Media, Summer 2006 p87-8
Ranscombe, M. 2006b. “How to Tune Drums”, Rhythm Magazine, Future Publishing, September, pp. 85–86.
Rhaouti, L., Chaignea, A. and Joly, P. 1999. “Time-domain modeling and numerical simulation of a kettledrum”, Journal of the Acoustic Society of America, Vol. 105 (6), June, pp. 3545–3562.
Richardson, P.G.M and Toulson, E.R. 2010. Clearing the Drumhead by Acoustic Analysis Method. Proceedings of the Institute of Acoustics, Reproduced Sound Conference, November 2010.
Rossing, T. D. 2000. Science of Percussion Instruments, Singapore, World Scientific Publishing.
Rossing, T. D. and Fletcher, N. H. (2004). Principles of Vibration and Sound, Springer.
Schroedl, S. 2002. Drum Tuning – The Ultimate Guide, Hal Leonard.
Seymour, M. 2010. “Hitting The Note”, Sound on Sound, SOS Publications Group, August, pp. 48–53.
Tama-Drums 2010. ‘Tension Watch TW100’, Internet, (available at http://www.tamadrum.co.jp/eu/products/accessories/TW.html accessed August 2010).
Toulson, E. R. 2008. Managing Widening Participation in Music and Music Production, Proceedings of the Audio Engineering Society UK Conference, Cambridge, April 2008.
Toulson, E. R., Cuny-Cringy, C., Robinson, P. and Richardson, P. G. M. (2008). The perception and importance of drum tuning in live performance and music production, Proceedings of The Art of Record Production Conference, Lowell, Massachusetts, November 2008.
Weeks, M. 2010. Digital Signal Processing Using Matlab and Wavelets, Jones and Bartlett Publishers, Inc, 2nd edition, p213.
Worland, R. 2010, “Normal modes of a musical drumhead under non-uniform tension”, Journal of the Acoustic Society of America, Vol. 127 (1), January, pp. 525-533.
