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Referencia: eScience.News.com, 11 de febrero 2015 
"Power efficiency in the violin"
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Algunos de los violines más preciados del mundo fueron hechos a mano en los talleres italianos de Amati, Stradivari y Guarneri,  familias de maestros violinistas de los siglos XVII y XVIII, que produjeron instrumentos cada vez más poderosos en las épocas musicales del Renacimiento y el Barroco. 

Antonio Stradivari examinando un instrumento, en una impresión romántica del siglo XIX. Wikipedia.

Estos violines, cuyo valor asciende a millones de dólares hoy día, representan el período Cremonese, considerada la edad de oro de los violines. Ahora, los investigadores en Acústica y Dinámica de fluidos del MIT, junto con los luthiers de violines de la Escuela North Street Bennet de Boston, han analizado las mediciones de cientos de violines cremoneses, identificando las características clave del diseño que han contribuido a la potencia acústica de estos violines, o su plenitud de sonido.

El equipo adquirió dibujos técnicos de violines cremoneses de los museos, bases de datos de colección y libros, así como del escaneo por rayos X y CAT de los instrumentos. Compararon las dimensiones de las diversas características de un instrumento a otro, así como las mediciones de las resonancias acústicas que atraviesan los instrumentos.

Los investigadores descubrieron que una de las características clave que afecta al sonido de un violín es la forma y la longitud de sus "huecos en F", esas aberturas en forma de f a través de las cuales se escapa el aire: Cuanto más alargadas son, más sonido produce el violín. Es más, un hueco alargado para el sonido ocupa poco espacio en el violín, y sin embargo produce un sonido más completo. Este es un diseño que los investigadores encontraron más eficientes que los huecos de sonido más redondos de los antepasados del violín, como los violines medievales, liras y rabeles.

El espesor de la placa posterior de un violín también contribuye a su potencia acústica. Los violines tallados en madera son relativamente elásticos: A medida que el instrumento produce el sonido, el cuerpo del violín responde a las vibraciones del aire, se contrae y expande momentáneamente. Una placa trasera más gruesa, según descubrieron, arrancaría un mejor sonido del violín.

Hallaron también que, igual que los violines que fueron hechos a mano por vez primera por Amati, luego Stradivari y, finalmente, Guarneri, poco a poco fueron evolucionando sus huecos F hacia formas más alargadas y placas traseras más gruesas.

Pero, ¿estos cambios de diseño fueron intencionales? Para responder a esta pregunta, los investigadores trabajaron las mediciones de cientos de violines cremoneses dentro de un modelo evolutivo, y encontraron que cualquier cambio en el diseño podía explicarse razonablemente de forma natural, o por error de artesanía.

En otras palabras, los creadores han ido elaborando violines con huecos de sonidos más largos y placas traseras más gruesas no por diseño, sino por accidente.

"Descubrimos que si intentas replicar un hueco de sonido exactamente como el último que has realizado, siempre tendrás un pequeño error", apunta Nicholas Makris, profesor de ingeniería mecánica en el MIT. "Cuando uno corta con un cuchillo la madera fina no se puede conseguir la perfección, y el error que hemos detectado es de aproximadamente un 2 por ciento ..., siempre dentro de lo que habría ocurrido si se tratara de un cambio evolutivo, de modo accidental en fluctuaciones aleatorias."

Makris subraya que, mientras cada luthier poseía indiscutiblemente un buen oído, a fin de reconocer y reproducir los violines que mejor sonaban, también reconocen los elementos particulares de un diseño que fue contribuyendo a un sonido más potente, aunque todavía eso es tema de debate.

"La gente debía estar escuchando, tuvo que ir recogiendo las cosas que eran más eficientes, y hacer una buena selección de qué instrumento iba a replicar", explica Makris. "Si ellos lo entendieron, 'Tenemos que hacer un hueco de sonido más delgado', no lo sabemos. Pero sin duda sabían cuál era el mejor instrumento a replicar."

Makris, sus colegas del MIT y los de la North Bennett Street School, publican sus resultados esta semana en Proceedings of the Royal Society: A.

El poder de la forma

Makris no se propuso, en principio, estudiar la acústica del violín, su trabajo se basaba principalmente en la exploración del océano con la acústica, en el desarrollo y aplicación de tecnologías capaces de detectar el fenómeno de la vida marina en las grandes áreas del océano. Pero hace alrededor de una década, se dedicó a un nuevo pasatiempo, a tocar el laúd.

"Soy experto en acústica, pero me prometí a mí mismo que no volvería a pensar en la acústica de un instrumento, sólo iba a interpretarlo", recuerda Makris.

Ese pensamiento no duró mucho, ya que Makris empezó a hablar tanto con luthiers como intérpretes en un esfuerzo por entender mejor el instrumento, que una vez fue el más popular de Europa, pero que estuvo casi extinto durante siglos antes de su reciente reaparición. El laúd es mucho más tranquilo que el violín: Además de otras diferencias de diseño, esos huecos de sonido circulares en lugar de en forma de f, con elaboradas tallas de interiores conocidas como rosetas, heredadas de los antepasados del Oriente Medio del laúd, el oud.

Hace varios años, un intérprete del laúd planteó a Makris un dilema intrigante: ¿Las tallas del hueco de sonido de un laúd crean una diferencia en el sonido global producido? Makris se dio cuenta de que las frecuencias de sonido relevantes, situadas en el rango donde el flujo de aire atraviesa el hueco de sonido, se comportaban casi como un flujo incompresible, así que contó con la ayuda de Yuming Liu, un científico de investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.

El equipo modeló el flujo de aire a través de un simple agujero redondo, así como un agujero más elaboradamente modelado del mismo diámetro, y se encontró que, en ambos casos, el aire fluye más rápido en la periferia del agujero; su interior, ya sea abierto o parcialmente relleno, no afectó significativamente al flujo de aire.

Responder a una simple pregunta del músico se convirtió en un proyecto de siete años, en los que el equipo examinó la dinámica acústica de los instrumentos de cuerda a través del tiempo, desde el oud, laúd, violines medievales hasta la guitarra, y en última instancia el violín, en un período que abarca desde el siglo X al XVIII. El análisis del violín llegó a instancias de un miembro del equipo romano Barnas, director de luthiers de violines y reparación en la Escuela North Street Bennet, un experto en la construcción de instrumentos antiguos.

A lo largo de un período de 800 años, los investigadores examinaron y observaron la evolución de la forma del hueco de sonido, desde un simple agujero redondo al semicírculo, que eventualmente se fue transformando en una forma de C, que fue creciendo más alargada, y por último asumiendo la forma enl f del violín. El perímetro de estas formas creció de manera constante, mientras que el área de vacío interior disminuyó gradualmente.

Al igual que con la evolución de la longitud del hueco en f del violín durante el período cremonese, el equipo de Makris encontró que la forma general de los antepasados del violín evolucionaron lentamente para ser cada vez más poderosos y más acústicamente eficientes, aunque no necesariamente por el diseño.

"Creemos que estos cambios están todavía dentro de la posibilidad de cambio natural", dice Makris. "Todos estos sutiles parámetros de la forma, son los que hemos modelado, y sobre los que somos capaces de hacer muy buenas predicciones dados los efectos que tienen sobre la frecuencia y la potencia."

Makris dice que los resultados del grupo pueden ser útiles para los maestros luthiers que buscan diseñar instrumentos más potentes y más plenos de sonido, aunque reconoce que hay más cosas en la producción de un violín de calidad que ajustar algunos parámetros.

"El misterio es bueno, y hay una cierta magia en los luthiers de violines," dice Makris. "En algunos luthiers, no sé cómo lo hacen, es una forma de arte. Tienen sus propias técnicas y métodos Pero aquí, entre nosotros, está bien comprender científicamente lo mejor que podamos ..."

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- Fuente: Massachusetts Institute of Technology .
- Imagen: Antonio Stradivari examinando un instrumento, en una impresión romántica del siglo XIX. Wikipedia.
- Imagen: El Español II (1687-1689), Stradivarius perteneciente a la colección de Stradivarius Palatinos del Palacio Real, Madrid, España. Wikipedia

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