No.1023 減音型バイオリンについて 空川英継
今回は、減音型の擦弦楽器の構造原理について解説する。 ・背 景 バイオリン、チェロを弾きたいと憧れを持つ人は多いのだが演奏習熟の難しさとともに、その音のやかましさも障害となっている。擦弦楽器の音量はそれほど大きくないので減音化の必要性が少ないのではないかと思われる方もいるが、音質的には刺激性が強く上級者の音でも時と場所によっては煩わしく感じられることもあり、特に初級者の練習の音には聞くに堪えがたいものがある。 擦弦楽器は擦弦することで共鳴胴を鳴らすという原理からして、演奏性を損なうことなく消音することはなかなか難しい。弦からの直接的な放射音はほとんどない。駒と魂柱が要なっている。この駒に装着するバイオリンのミュートも各種販売されているが、減音性とともに本来とは違う良い音色が求められるものである。駒の振動を制御するもので、様々な形態のものが提案されている。かなり減音できるものもあるが、重量が重くなったり，装着により新たなノイズを発生してその音色は必ずしも好ましいものではない。軽量小型で効果的に減音できて比較的音質変化の少ないものがソルディーノ（弱音器）として提案されている。（日音誌４６巻１０号） 共鳴胴を表板と裏板を取ってリブ枠だけにしたもの、いわゆるフレームバイオリンや、さらにこれにピックアップを装備した、いわゆる電気バイオリンの類も消音バイオリンとして市販されている。いずれもバイオリン並の軽量であるのは良いが、フレームに共鳴するので消音と言っても減音性は不十分で、デザイン的にも楽器として魅力に乏しく機能的ではなく普及はしていない。 電気バイオリンの類はほかにも何種類か市販はされているが、それらは減音性が不十分で、重くて、バイオリンとしての演奏性の互換性は低く、バイオリンとは別種のいわゆる電気バイオリンである。そんな状況の中で１９９５年に、軽量でバイオリンと演奏性の面で互換性があり、生音が十分に小さいものということで、今までに無かった多機能な電気バイオリンが開発されている。その後、減音型の電気ビオラ、電気チェロ、電気コントラバスと続いてシリーズ楽器がそろった。 ・ 減音型バイオリンの仕組みと減音性 減音型バイオリンには表板と裏板と共鳴胴がない。
図１ 減音型バイオリンの構造 （特開平10-133654より） 図１は、本実施形態の電気バイオリン（弦楽器）1Aの正面図を示しており、電気バイオリンは、弦を支持する台座であるボディ（楽器本体）2A、ネック3、弦4および胴部5の主要部からなる。弦は、ボディの底部に固定されたテールピース6からブリッジ7を経てネックの先端にわたり4本張られている。ネックには、弦の端部が巻回されて弦に張力を与えるペッグスクリュー3aが装着されている。 この電気バイオリンの場合、例えばブリッジの振動を電気信号に変換するなどの手段により、弦の振動に対応する電気信号を生成し、この電気信号を楽音データとして処理または記録するようになっている。従って、通常のバイオリンのように、胴部の音響放射機能は必要ないので、胴部のフレーム部は演奏者が身体（顎）で支持する側とは反対側に、デザイン上と弓奏ガイドとして形成され、その胴部の反対側におけるボディの底部に、実際に顎に挟んで支持する部分として顎当てパッド8が取り付けられている。このような構造にすることで生音はかなり減音されるが未だ不十分である・ ボディは、幅方向に木材単板を複数積層してなる集成構造となっており、この場合、図２に示すように、ベース材（層材）10の両側に中層材11が貼られ、さらにこれら中層材の外側に外層材12が貼られた5層構造である。ベース材に対し、中層材が粘弾層13によって貼着されている。さらに、中層材の外側の外層材も、中層材に対し粘弾層によって貼着されている。すなわち、ベース材と中層材の間および中層材と外層材との間には、粘弾層が介在されている。粘弾層としては、剥離紙に粘着剤を一様に塗布してシート状にした両面粘着シートや、シート状の基材の両面に粘弾層となる粘着剤を設けた両面粘着シートが用いられる。基材としては、布、不織布、紙、ピニールなどの樹脂またはゴムを使用することができる。不織布等に粘着剤を含漫させたものでもよい。粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤あるいはゴム系粘着剤等が素材とされるが、耐用寿命の観点からはアクリル系が好ましい。一般の硬化型の接着剤が塗布後、硬化して粘弾性を失ってしまうのに対して、このような粘着剤は、粘性抵抗が高く、流体のような粘性とバネのような弾性を合わせ持つ力学的挙動を示す。 図２ ボディの一部断面図 上記構成の電気バイオリンによれば、演奏を行った場合、弦の振動が伝わることによりボディから発する振動すなわち音響は、両面粘着シートの粘着剤からなる粘弾層によって十分に減音される。その減音原理は、次の通りである。ベース材、中層材あるいは外層材が振動すると、その振動すなわち微小な変形が粘弾層に伝わる。粘弾層は、速度の小さい変位に対しては緩やかに元に戻る挙動を示すが、実際の音響振動はきわめて速いので、粘弾層はそれに追従して自然な場合と比べるときわめて速く元に戻される。すると、粘弾層において振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて内部摩擦損失が増大し、振動減衰特性が上がる。その結果、ボディからの音響放射が大幅に抑制され、減音性能が向上する。 粘弾層に両面粘着シートを用いれば、きわめて薄くでき重量増加にはならず、演奏に支障を来すことがない。共鳴胴はこのように両面テープで積層構造としてその減衰性を高めて、生音を１ｄB程小さくしている。生音はトータルでは音響パワーレベルで、各弦開放のメゾフォルテの強さで、普通のバイオリンに比べて約２０ｄB低く、十分な減音効果を得ている。 主要部の構成を図３に示す。センサーはブリッジ（駒）の下面と胴で矜持されている。弦の振動は駒を介して、その下面のセンサーでピックアップする。フィルター効果、共鳴効果を電子回路で付加してヘッドフォン、またはスピーカから放射する。スピーカの推奨品は用意されているが本来は専用の音響放射体が望ましい。センサーは圧電フィルム（PVDF）を２つある駒の脚の高音弦側に入れ、低音側には圧電性の無いダミーの同素材を入れて駒に於ける減衰特性を好ましいものにするとともにピックアップされる音質のバランスをとっている。 このようなボディとセンサーブリッジの構成により、生音自体が小音量で自然な減衰特性とバランスの良い音質が得られる。 図３ 主要部の構成 ・減音型バイオリンの音色と演奏性 演奏性の共通性を重視するために、奏法にかかわる部位の形状・寸法はバイオリンそのものであり、総重量では６０５グラムとバイオリンより１００グラム程重いが、重量のバランスを工夫して、奏者への負担を軽減している。 図４ インパルス応答 胴は木製で剛性が強く、胴の共鳴・共振効果は少ない。駒―胴のインパルス応答特性は普通のバイオリンと比べて３〜４ｋHz以下で応答性が低く、これは電子回路で補正はしているものの、低音の豊かさはバイオリンには及ばない。（図４） 擦弦による弦の振動は駒を介して駒下面でピックアップされるために音質的には弦振動そのものに近く非調和性の少ない、安定した綺麗な音色となる。いいかえれば変化の少ない単調な音色ではあるが、そのぶん弾き易いということになる。バイオリンのように個体差があまり無く、安心して選ぶことができて、導入用や初級者用としては好適なものである。ただし、共鳴胴効果が違うので、良いバイオリンのように多彩な、繊細な音色は原理的に出せないし、音量の可変幅も狭いので、中級から上級にかけて、より高度な演奏表現を弾き出すことはできない。また、生音だけでも練習ができて、その音量が小さいので、生音での練習は奏者にとっても耳に優しいものとして意味がある。また小型のスピーカを奏者の左後方に配せば、本体の生音とのハース効果（二つの音源のうち早く耳に到達するほうに音像が定位して聞こえる現象）により音像がバイオリン本体に定位して、聞く人に違和感の無いものとなる特徴をもっている。 図５ バイオリンの演奏系統図 ・減音型チェロ、ビオラ、コントラバスの仕組み 減音型チェロの仕組みは原理的には減音型バイオリンと同じである。減音型チェロにも共鳴胴はなく、他の主要部品と 主要形状寸法はチェロと共通で、総重量も３．５ｋｇとチェロとほぼ同じとなっている。膝で楽器を押さえる感覚や、演奏時に弦の振動が胸当てやフレームを介して奏者の体へ伝播する感触にも配慮してチェロの演奏感覚を実現している。移動や保管に便利な、フレームが着脱可能なデザインのものもある。 減音型ビオラは減音型バイオリンをベースにして低音側に１弦加えて５弦にしてビオラ対応のスケールにしたものである。 減音型コントラバスはコントラバスの演奏感をそのままに静粛性を実現したもので、演奏性を高めるため、駒部は高さ調節可能としている。駒下部には低音側と高音側に各１つずつの圧電センサーを配し、コントロール機能を装備して、クラシック音楽に求められる弓奏による粒立ちのクリアな重低音や、歯切れよく音が持続するジャズのピチカート奏法まで、幅広い演奏スタイルに対応できる。携帯性を高めるためにフレームは取り外し可能である。構造の１例の正面図を図６に示す。
図６ 減音型コントラバス （特開２００４−２７２２９１より） 図において、減音型コントラバス20は、細長い楽器本体2と、この楽器本体の前面に張設された4本の弦3と、楽器本体の下面に取付けられた伸縮自在なエンドピン5と、楽器本体の上端部、中間部および下端部にそれぞれ取付けられた上駒6、駒7およびテールピース8、ペグ9等を備えている。楽器本体は、胴部2Aと、この胴部の上端に接続された棹部２Bと、この棹部の表面に取付けられた指板2C等で構成されている。なお、楽器の携帯性を重視した場合、楽器本体を分割したり、折畳み自在に構成することも考えられるが、組立の簡便性や強度を考慮すると、弦の張力の影響を受ける胴部と棹部は一体としておくことが好ましい。また、楽器本体に内蔵した図示しないピックアップ装置を備え、これによって弦の振動を検出し、電子回路（イコライザー）で音色を補正した後に、コントラバス独特の音を再現するようにしている。このとき、ヘッドフォンを接続して演奏を楽しむことができ、一方アンプを接続しておけば、スピーカをとおして演奏を聴くことができる。さらに、他の消音楽器や減音楽器、CDプレーヤなどと接続すれば合奏を楽しむことができる。 以上、主として専用の減音型擦弦楽器について見てきたが、本来、生の擦弦楽器を所有している人や、これから購入しようとしている人が、時としてそれをミュートして、しかも音質を損なわないで電気楽器として使いたいと思うことがある。そんな時にミュートとピックアップを併設してピックアップした信号をデジタル信号処理技術で補整する方式も最近提案もされている（特開2003-241752）。 次回は減音型ギターについて解説する。 |