Feature based analysis of the violin tone quality

The classification of the tonal quality of an instrument is one of the most difficult and pursued research challenges that lasts for years.This topic becomes even more interesting if it has as protagonist a so fascinating and so old instrument as the violin. It became famous thanks to the great Italian masters. The legend says that the celebrated sound produced by their violins is also determined by the recipe of their varnishes. Nowadays, the impact of the varnish on both the timbre quality and the acoustics of the violin remains almost unknown. Strings also provide a great contribute to the characterization of the violin tonal quality. For this reason, understanding how the strings affect the tonal qualities can help the musicians to research a characteristic sound. To this purposes, in this work we inspect how the violin responds to the changes performed on several manufacturing materials. In order to do this, we extract as much information as possible from the sound produced by the violin, correlating them with two manufacturing parameters. The first concerns the varnishing process and the second is represented by the physical properties of the strings and in particular by the tension. The previous studies on the effects of varnishing have provided just a few considerations. In this paper we propose an innovative solution. We analyze the tonal changes introduced firstly by the ground coat and secondly by the varnishing on a brand new violin. The analysis are performed using frequency responses integrated with audio cues. In the same way, the impact on the sound of different string sets is analyzed. Part of the results are compared with those found in the literature for validation purposes. In addition, we identify several effects on the quality timbre and the acoustics of the violin introduced by the ground coat and the varnish. These effects can be taken into account by violin makers during the making process of the violin. Finally, a correlation is determined between the timbral effects introduced by the strings and their tension value. These results can be used by musicians to facilitate the selection of suitable strings to customize their sound.

La classificazione della qualità timbrica di un strumento è una delle sfide di ricerca più ardue e perseguite da anni. Quest'ambito è reso ancora più interessante se ha come protagonista uno strumento affascinante e antico come il violino. Esso è stato reso famoso dai maestri liutai italiani e la leggenda vuole che il celebre suono prodotto dai loro violini sia determinato anche dalla ricetta delle loro vernici. Tuttora, l'impatto della vernice sulle qualità timbriche e acustiche del violino rimane quasi sconosciuto. Anche le corde danno un grande contributo alla caratterizzazione del suono del violino. Per questo motivo, capire come queste modificano le qualità timbriche può aiutare i musicisti nella ricerca di un particolare suono. In questo lavoro quindi, viene esaminata la risposta del violino al variare di alcuni parametri costruttivi. Quindi estraiamo quante più informazioni possibili dal suono prodotto dal violino, correlandole con due parametri costruttivi. Il primo riguarda il processo di verniciatura ed il secondo è rappresentato dalla tensione delle corde. I precedenti studi effettuati sull'effetto della verniciatura hanno fornito solo alcune considerazioni. In questo lavoro si propone una soluzione innovativa. Analizziamo le variazioni timbriche introdotte prima dal turapori e dopo dalla vernice, su un violino appositamente costruito. Le analisi vengono eseguite usando delle risposte in frequenza integrate con dei descrittori audio. Allo stesso modo, viene analizzato l'impatto che diversi set di corde hanno sulla qualità timbrica. Parte dei risultati è stata confrontata con quelli trovati in letteratura a scopo di validazione. In aggiunta, vengono individuati diversi effetti sulle qualità timbriche e acustiche del violino introdotti dal turapori e dalla vernice. Tali effetti possono essere tenuti in considerazione dai liutai durante il lavoro di costruzione del violino. Infine, è stata determinata una correlazione tra gli effetti timbrici introdotti dalle corde ed il loro valore di tensione. Questi risultati possono essere utilizzati dai musicisti per agevolarli nella scelta delle corde adatte alle loro esigenze.