ホイッスルで音楽を奏でる

Created Date: 2016-10-20/ updated date: 2016-10-23
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    ホイッスルで音楽を奏でる by m-makino is licensed under the Creative Commons - Attribution license.
    Summary
    3Dプリンターでホイッスルを作成する。
    サイズを変えて、ホイッスルを作ることで、音階を作り、音楽を演奏する。

    Materials

      Tools

        Blueprints

          Making

          • 音階とは何かを知る

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            音が1オクターブ(低いドから高いド)変わると、音の周波数(空気の振動)が2倍異なります。
            半音(ドとドのシャープや、ミとファ)の間の周波数の差は、2の12乗根倍異なることになります。これは、音の振動数は等比数列になっていることを意味します。

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              • 周波数から音階を計算する

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                とは、いえ、タダでさえ、等比数列と聞いて頭痛が痛い人がいると思うので、pythonでスクリプトで計算できるようにしました。
                を
                たとえば、
                python music_scale.py 2093
                のようにすれば、2093Hzの音のドレミ...(C,D,E...)を計算してくれます。440Hzを基本のラの周波数としています。

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              • CADデータを準備

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                ホイッスルを設計します。
                円柱と直方体からなる形を作成し、それと比較して、壁の厚みtだけ小さい空洞を開けます。また、空気の出口を平行六面体で差を取ることで穴を空けます。
                いくつかのサイズの異なったホイッスルを設計したいため、変数の値を変えるだけで、変更できるOpenSCADを利用して作ります。
                これを解凍後、templateにある変数を変えて、好みのホイッスルを作成できます。

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                  • サイズを変えて印刷

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                    サイズを変えて、いろいろと印刷します。
                    FDMの３Dプリンターの場合、サポートなしの設定にしてください。平らな面を下にすれば、サポートなしでも、印刷できます。
                    鳴るホイッスルになるようにいくつも印刷して調節します。
                    鳴るものが出来たら、大きさを変えて、少なくとも3つぐらい印刷します。

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                      • サイズと周波数の関係を調べる

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                        作成する大きさを変えて印刷したら、例えば倍率と周波数でグラフにしてみます。
                        というソフトウエアで、音の高さは調べることが出来ます。
                        周波数は倍率に比例しているようです(倍率というより、rの値かもしれません)。
                        回帰曲線から、周波数でサイズを見積もります。
                        1オクターブをハ長調で作るなら、次のものが参考になると思います。
                        ド  : 2093 Hz
                        レ  : 2349 Hz
                        ミ  : 2637 Hz
                        ファ: 2793 Hz
                        ソ  : 3135 Hz
                        ラ  : 3519 Hz
                        シ  : 3951 Hz
                        ド  : 4186 Hz

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                        • 調節したサイズで印刷

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                          一つの印刷の時間は短いので、それほど大変ではないはずです。
                          印刷するたびにきちんと目標の音が出ているか調べると良いです。
                          一つできるたびに、サイズと音の回帰直線の修正を行うほうが良いと思います。
                          一通りできたら、喜びましょう！

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                              • 演奏してみる

                                まだ、開発されたばかりで、演奏方法が確立されていません。思うがままに、演奏してみましょう。

                              • きらきら星

                                照れないで、演奏しましょう。低い音は出しやすいのですが、高い音は、息を吹き込むのに強くする必要があります。

                                動画の曲は、きらきら星変奏曲(K.265)からです。
                                ちなみにケッフェル番号(K)から、作曲したモーツアルトの年齢(y)を算出する式は、
                                y=K/25+10 
                                が知られています。コンサートに行ったときのネタにしましょう。

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