• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of non-invasive and quantitative sound quality evaluation method for old violins

Research Project

Project/Area Number 21K11969
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionMeisei University

Principal Investigator

Yokoyama Masao  明星大学, 情報学部, 教授 (30633044)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢川 元基  東洋大学, 計算力学研究センター, 客員研究員 (40011100)
武居 周  宮崎大学, 工学部, 准教授 (40598348)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsバイオリン / 放射音場 / 振動モード / 数値シミュレーション / 音色 / ストラディヴァリ / アンティーク楽器 / 有限要素法 / 振動解析 / 音響解析 / 連成解析 / 大規模数値解析 / ヴァイオリン / 大規模並列計算 / モード解析 / 音場解析 / 音響 / 振動
Outline of Research at the Start

近年、ストラディバリに代表されるようにイタリアのオールド楽器の解剖的な解析手法の見直しが迫られている。というのは、300年もの前に作られたヴァイオリンの文化財的価値が高まり、博物館で大切に保管されるようになったことが挙げられる。そのため、かつてのようにインパクトハンマで衝撃を与えたり解剖したりセンサーを接着したりする解析はほぼ不可能になり、楽器にダメージを与えない安全な解析方法(非侵襲的解析)で行わなければならなくなってきた。本研究は、マイクロCTスキャンと数値シミュレーションによる非侵襲な楽器の構造・音響解析手法の確立を行う。

Outline of Final Research Achievements

A coupled simulation of the vibration and sound radiation of antique violins such as Stradivari violins, scanned using a micro-computed tomography scanner, was conducted using the finite element method. The aim of this study was to clarify the relationship between the vibration of the violin body and acoustic radiation around the violin non-invasively and quantitatively.
The highly precise geometry of a violin was scanned using a micro-computed tomography scanner, and the material properties of the violin body (spruce and maple) were set as orthotropic properties in the numerical simulation (COMSOL Multiphysics). The numerical simulations coupling the vibration and sound radiation were conducted, we could analyze the difference of vibration mode and sound radiation of each violins.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヴァイオリンの振動音響連成シミュレーションについては,マイクロCTスキャナを用いてイタリアのアンティーク・ヴァイオリンを0.1mmの精度でスキャンした。これは、世界的にもトップの精度で,名器といわれるA.ストラディヴァリをはじめとして、グァルネリ・デル・ジェズ、ニコロ・アマティなど5本のイタリアン・アンティークヴァイオリンのCTスキャンを行ったことも、世界的にも数少ない研究例である。数値シミュレーションにおいても上記のイタリアのアンティーク楽器の解析を振動と音場の両方を計算し比較した例は無く最先端の結果が残せた。今後の文化財クラスの楽器の音色の非侵襲的解析の指針となると思われる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Coupled numerical simulations of the structure and acoustics of a violin body2021

    • Author(s)
      Yokoyama Masao
    • Journal Title

      The Journal of the Acoustical Society of America

      Volume: 150 Issue: 3 Pages: 2058-2064

    • DOI

      10.1121/10.0006387

    • NAID

      40022358540

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Coupled simulation of vibration and sound field of Stradivari violin2023

    • Author(s)
      Masao Yokoyama, Amane Takei, Ryuji Shioya, Genki Yagawa
    • Organizer
      184th meeting of J Acoust Soc of America
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Sound Analysis of Violin via Neural Network and Numerical Simulation2023

    • Author(s)
      Masao Yokoyama, Yuki Hori, Amane Takei, Shouta Tani, Genki Yagawa
    • Organizer
      Proceedings of SMAC 2023 (Stockholm Music Acoustics Conference)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アンティーク・ヴァイオリンの振動と音場に関する数値解析2023

    • Author(s)
      横山真男
    • Organizer
      日本学術会議公開シンポジウム「計算音響学の目指すもの」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Basic Study on Parallel Finite Element Method for Non-Liner Sound Field Analysis2023

    • Author(s)
      Kentaro Koga, Amane Takei
    • Organizer
      The 42nd JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 領域分割法に基づく非定常バイオリン音響解析2023

    • Author(s)
      谷翔太,工藤彰洋,塩谷隆二,武居周,横山真男,矢川元基
    • Organizer
      日本機械学会第36回計算力学講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical simulation of the acoustic field around a violin2022

    • Author(s)
      2.Masao YOKOYAMA, Yuya IHIGAKI Amane TAKEI and Genki YAGAWA
    • Organizer
      Proceedings of the 24th International Congress on Acoustics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coupled simulation of vibrations of violin and sound radiation in concert hall2022

    • Author(s)
      4.Masao Yokoyama, Amane Takei, Ryo Yoshidome and Genki Yagawa
    • Organizer
      15th World Congress on Computational Mechanics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 領域分割法に基づくバイオリンの大規模音響解析の基礎検討2022

    • Author(s)
      谷翔太,工藤彰洋, 武居周,横山真男,矢川元基
    • Organizer
      第35回日本機械学会計算力学講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ストラディヴァリのヴァイオリンの周辺音場の数値シミュレーション2022

    • Author(s)
      横山 真男,吉田小百合,堀酉基
    • Organizer
      日本音響学会 音楽音響研究会2021年1月研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ストラディヴァリの構造と音響に関する連成数値解析の取り組み2022

    • Author(s)
      横山 真男,吉田小百合,堀酉基
    • Organizer
      電子情報通信学会 2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] CTスキャンを用いたヴァイオリン内部形状の計測2021

    • Author(s)
      横山真男
    • Organizer
      可視化情報処理学会 可視化情報シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi