About my blog

In this project we will reverse engineer a mystical part of the saxophone: the mouthpiece. Focused on optimizing the acoustic properties, this includes making CT-scans, parametric modeling and high-grade metal printing. You will autonomously contact several experts and well known (jazz)musicians. Experience with reed or woodwind instruments is preferred! (Expert: Zjenja Doubrovski)

Categories

Disclaimer

De meningen ge-uit door medewerkers en studenten van de TU Delft en de commentaren die zijn gegeven reflecteren niet perse de mening(en) van de TU Delft. De TU Delft is dan ook niet verantwoordelijk voor de inhoud van hetgeen op de TU Delft weblogs zichtbaar is. Wel vindt de TU Delft het belangrijk - en ook waarde toevoegend - dat medewerkers en studenten op deze, door de TU Delft gefaciliteerde, omgeving hun mening kunnen geven.

Posts by Vlot

Marco Kegel test de mondstukken

Afgelopen vrijdag kwam Marco Kegel met zijn saxofoon naar de TU om de door ons geprinte mondstukken te testen. Marco is een jazzmuzikant en speelt dus het meeste jazz.
Hij heeft zelf een stuk of tien mondstukken, waaronder van het merk Otto Link
en Brilhart. Het mondstuk van Otto Link, een oud mondstuk, is zijn favoriet.
Dit metalen mondstuk heeft veel power.

 

De zoektocht naar zijn mondstuk was een langdurige
kwestie, waarbij veel financiële middelen zijn ingezet. Marco was op zoek naar
een mondstuk dat makkelijk speelt, maar tegelijkertijd ook goed klinkt. Die
combinatie kon hij moeilijk vinden. Hij heeft veel verschillende mondstukken
geprobeerd, en heeft daarbij vooral gezocht naar mondstukken met een grote
kamer, en een kleine baffle, zodat het geluid, zoals hij zelf zegt, goed
geprojecteerd wordt.

Klank 

Opvallend aan de testresultaten was dat veel mondstukken qua klank erg op elkaar leken. Er waren veel mondstukken bij die een soort "hese" bijklank hadden. Marco gaf zelf de voorkeur aan de mondstukken die dit hese bijgeluid niet hadden, zoals het mondstuk dat van het originele Meyer mondstuk in plastic is gekopieerd en een het mondstuk "Inner tube". Dit laatste mondstuk is ontworpen zodat de overgang tussen de saxofoon en het mondstuk zelf geleidelijk wordt gemaakt. De saxofoon schuif je hierbij in de buitenste wand van het mondstuk, en om de binnenste wand van het mondstuk heen. 

De klank van het Berg Larsen mondstuk en van het nylon mondstuk was minder goed. Dit kwam door oneffenheden op deze mondstukken, waardoor het rietje niet goed tegen het mondstuk aan sloot. De klank van het titanium Meyer mondstuk was wel mooi. Marco kon een duidelijk verschil horen tussen de klank hiervan en die van de plastic mondstukken. De klank was warm met een randje erin.

Speelbaarheid

 De blauw plastic mondstukken speelden bijna allemaal gewoon makkelijk. Bij één mondstuk van blauw plastic was dit anders. Dit mondstuk was bij wijze van experiment zo gemaakt, dat de opening in de kamer alleen uit een klein gaatje met ongeveer een diameter van 3 mm bestond. Hier was geen geluid uit te krijgen. Het zou nog interessant kunnen zijn om dit gaatje steeds iets groter te maken, en te kijken wanneer het groot genoeg is om er wel geluid uit te kunnen krijgen. 

De oneffenheden in de eerder beschreven Berg Larsen en nylon mondstukken zorgden ervoor dat de bespeelbaarheid hiervan minder goed was. Het andere titanium mondstuk, het Meyer mondstuk, speelde wel duidelijk zwaarder dan de blauw plastic mondstukken.

Bruikbaarheid

Zoals wel duidelijk is, is het wel belangrijk om bij sommige mondstukken de oneffenheden weg te halen, voordat deze mondstukken werkelijk bruikbaar zijn. Ook het mondstuk met slechts een klein gaatje in de kamer als opening is niet goed te gebruiken.

Een ander probleem was dat een aantal mondstukken niet ver genoeg over de saxofoon heen konden schuiven. Hierdoor kon de saxofoon niet goed gestemd worden en werden ook de klank en het bereik beïnvloed. Om deze mondstukken te kunenn gebruiken moeten ze hierop wel aangepast worden.  

Marco zei tijdens het interview dat hij zelf zou kiezen voor het originele Meyer mondstuk van blauw plastic. Dit mondstuk blaast makkelijk en de klank is goed, zonder hese bijgeluiden. 

Scanning results

Thursday October 6

Today the exciting moment was arrived to look at the final scanning results of our two mouthpieces. Luuk and I met ing. W.Verwaal at the restricted scanning area of the building of Civil Engineering. Mr Verwaal had tried very hard to retrieve a good picture of the metal mouthpiece as well as the mouthpiece of hard rubber. Unfortunately, the metal mouthpiece was very hard to scan. A lot of the x-ray beams were reflected by the material, or could not penetrate the metal. To improve the results mr. Verwaal tried to scan the mouthpiece in the Siemens medical scanner, but the results still were not up to our hopefull expectations.

As you can see, the picture is rather blurry. Mr. Verwaal is a persistent person, so he will try to make another scan, but he is not expecting it to be better.
The mouthpiece of hard rubber however, has not been such a problem. The beauty of the pictures struck us with amazement, and also mr. Verwaal was pleased with these results.
In the picture above, you can see different views of the mouthpiece. As you can see in the 3D picture, the text "meyer" is shown on the mouthpiece. None of us could remember this text on the real mouthpiece, but perhaps we were not so alert Tuesday to notice the text.
Mr. Verwaal gave us an enormous amount of data, including 800 pictures of the mouthpiece, from different angles. We now can try to obtain the required software, to actually measure distances of the mouthpiece.
The visit to the x-ray scanner has been very pleasant and informative, thanks to mr. Verwaal.

Samenvatting van “Behavior of reed woodwind instruments around the oscillation threshold”

With the two variables of pressure and flow as basis variables, and the assumption this is about a harmonic oscillating system, a series of Fourier calculations and transformations is applied to express the certain frequencies of the reed woodwind instrument. It can be seen that the frequency of oscillation depends on the amplitude of the oscillation, which is a standard property of non-linear systems. The impedance of a saxophone is seen in figure 1, it is clear that the impedance is absolutely dependent on the frequency. By means of an inverse Fourier transformation the impulse response is shown.

According to Worman, a relationship exists between the amplitude of higher harmonics and that of the first harmonic. Although Wormans rule is only proved for a truncated harmonic series, it leads in this study also to coherent results for infinite harmonic series.  

Samenvatting van “Aeroacoustics of musical instruments”

Aeroacoustics is the study of production of sound by flows. In wind musical instruments, the sound is produced by self-sustained oscillations driven by an air flow. With a quasi-stationary pressure balance, a relation between pressure drop and distance between the reed and mouth piece of a clarinet is found. Here is the conclusion that self-sustained oscillations can only occur if the amount of work, done by the musician, is larger than the amount of energy lost by friction in the pipe, which seems obvious.

This first model is quite simple. To improve the model, the inertia of the reed should be taken into account. A damping coefficient of the reed is however almost impossible to find.  Another approach is to describe the reed and the mouthpiece in the form of a simple mass-spring oscillating system.

The frequencies produced in the clarinet are not all the frequencies we hear as a listener. The lower frequencies do not escape the instrument, while the higher frequencies do. 

The conclusion of the article is that flows in the instrument can be reasonably predicted. However, since the sound of the instrument depends on the insignificant details of the air flow, it is not efficient to predict the sound production by using flow simulation. The details in geometry, that can have a great effect on the sound quality, have been changed by musicians and craftsmen by a trial and error procedure, based on their experience and hearing. Therefore the fine tuning of the sound production will be rather the task of the musician than of the scientist.

© 2011 TU Delft