Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/6444
Título : Physics-based sound synthesis of the vibrations of a cantilever steel beam using the finite element method
Autor : Chiriboga, Patricio (dir)
Rivadeneira Bolaños, David Andrés
Descriptores / Subjects : Instrumentos Musicales
Sonido
Dinámica de Maquinaria
Fecha de Publicación : may-2017
Ciudad: Editorial : Quito: USFQ, 2017
Cita Sugerida : Tesis (Ingeniero Mecánico), Universidad San Francisco de Quito, Colegio de Ciencias e Ingenierías; Quito, Ecuador, 2017
Resumen / Abstract: El diseño de instrumentos musicales a través de la historia ha sido un proceso lento de prueba y error, y para mejorar y optimizar su diseño con más rapidez sería muy útil saber cómo cambiaría su sonido al cambiar determinadas características del instrumento. Esto normalmente requeriría construir un prototipo del instrumento primero, lo cual toma demasiado tiempo y dinero. Sin embargo, este paso se podría obviar si se construye un modelo computacional del instrumento que pueda reproducir su sonido. En el presente trabajo se construyó un modelo computacional bidimensional de un instrumento musical sencillo: una viga en voladizo rodeada de aire, y mediante elementos finitos, se calculó el sonido producido por la viga al darle una excitación inicial. El sonido sintetizado se comparó con una grabación con micrófono del sonido producido por una viga en voladizo real para verificar que la onda de sonido haya sido calculada correctamente. Las frecuencias en las ondas de sonido sintetizada y grabada se compararon en el rango de frecuencias desde 100 hasta 2000 hz ya que la onda de sonido grabada tenía la mayor parte de sus frecuencias en este rango, y se halló que las frecuencias en ambas ondas de sonido difirieron en un máximo de 8.08 %, lo cual fue atribuido en parte a variaciones en las propiedades elásticas de la viga. Se halló también que el amortiguamiento de las frecuencias en ambas ondas fue más grande para frecuencias altas que para frecuencias bajas. Se concluyó que la onda de sonido sintetizada logró representar satisfactoriamente las frecuencias del sonido real a pesar de haber usado un modelo bidimensional para la viga, el cual tenía implícita la suposición de que la viga tenía un ancho idealmente infinito. Además de mejorar instrumentos musicales ya existentes, la metodología presentada en este trabajo podría usarse para crear instrumentos nunca antes imaginados.
Descripción : Through history, the design of musical instruments has been a slow process of trial and error, and to improve and optimize their design more quickly, it would be very useful to know how their sound would change when changing specific characteristics of the instrument. This would normally require the building of a prototype of the instrument, which would require time and money. This step, however, could be avoided if a computational model of the instrument that could reproduce its sound was build. In the present work, a 2-dimensional computational model of a simple musical instrument: a cantilever beam surrounded by air, was built, and using finite elements, the sound produced by the beam when giving it an initial excitation was calculated. The synthesized sound was compared to a microphone recording of the sound produced by a real cantilever beam to verify that the synthesized soundwave had been calculated correctly. The frequencies in the synthesized and recorded soundwaves were compared in the frequency range from 100 to 2000 hz since the recorded soundwave had most of its frequencies in this range, and it was found that the frequencies in both soundwaves differed by a maximum of 8.08 %, which was attributed in part to variations of the elastic properties of the beam. It was also found that the damping of the frequencies in both soundwaves was larger for larger frequencies than for lower frequencies. It was concluded that the synthesized soundwave represented satisfactorily the frequencies contained in the real sound, despite having used a 2-dimensional beam model to accomplish this, which had implicitly the assumption that the beam had an infinite width. Besides improving already existing musical instruments, the methodology presented in this work could be used to create instruments never imagined before.
URI : http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/6444
Aparece en las colecciones: Tesis - Ingeniería Mecánica

Archivos en este ítem:
Archivo Descripción Tamaño Formato  
131707.pdfTESIS A TEXTO COMPLETO4,69 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Todos los ítems de Repositorio USFQ se distribuyen bajo licencia CREATIVE COMMONS.

Valid XHTML 1.0!