テナーサックスの実験的音響モード解析

Experimental acoustic modal analysis of a tenor saxophone.

抄録

本論文では、ヴィンテージの10M Connテナーサックスに対する実験的音響モーダル解析（AMA）の適用を紹介します。この手法は、固体構造の動的挙動を決定するために一般的に採用されている従来のモーダル解析に由来するものです。この手法は、サックス本体に沿って配置されたマイクロホンによって測定された音圧と、音響源によって生成され楽器入力で測定された体積速度の比として、周波数応答関数（FRF）を測定することに基づいています。マイクロフォンは、3次元印刷されたアダプターによって、サックスの鍵盤上に設置されている。AMAでは、FRFを利用して、共振周波数、損失係数、モードシェイプなどのモードパラメータを抽出しています。これらのパラメータは、サクソフォンのパッシブ共振器の空洞モードに関連するものです。解析は、この技術の可能性を示すために、3つの異なる音（B♭、B、C）と楽器の2つの音域に対して実施されました。さらに、マウスピースの体積がキャビティモードに与える影響も示しています。AMAによって得られた情報は、この種の楽器の解析的または数値的モデルの検証に有用である。

This paper presents an application of the Experimental Acoustic Modal Analysis (AMA) on a vintage 10 M Conn tenor saxophone. This technique originates from the traditional Modal Analysis which is commonly adopted to determine the dynamic behaviour of solid structures. The methodology is based on the measurement of Frequency Response Functions (FRFs) as a ratio of the acoustic pressure, measured by means of a set of microphones positioned along the saxophone body, and the volume velocity produced by an acoustic source and measured at the instrument input. The microphones are housed on the stripped saxophone keys by means of tailored three-dimensional printed adapters. The AMA makes use of the FRFs to extract modal parameters, such as resonance frequencies, loss factors, and mode shapes. These parameters pertain to the cavity modes of the saxophone passive resonator. The analysis has been performed for three different notes (B ♭, B, and C) and for two registers of the instrument in order to show the potential of the technique. Moreover, the influence of the mouthpiece volume on the cavity modes has been shown. The information obtained by AMA can find useful application in the validation of analytical or numerical models of this kind of musical instruments.