Un violino virtuale sviluppato dagli ingegneri del MIT potrebbe cambiare il modo in cui i liutai progettano i loro strumenti. Non si tratta dell’ennesimo software che campiona suoni preregistrati, ma di una simulazione basata interamente sulla fisica reale dello strumento, capace di riprodurre il suono di una corda pizzicata con un livello di realismo notevole. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista npj Acoustics.
Come funziona il violino virtuale del MIT
La maggior parte dei programmi e plugin che simulano il suono di un violino lavora per campionamento: migliaia di note registrate vengono mediate per restituire un risultato finale. Il violino virtuale del MIT segue una strada completamente diversa. Parte dalle leggi fondamentali della fisica per calcolare come ogni singolo componente dello strumento vibra e interagisce con tutti gli altri. Come ha spiegato il coautore dello studio Nicholas Makris, l’obiettivo non è riprodurre la magia dell’artigiano, ma comprendere la fisica del suono del violino e, magari, dare ai liutai uno strumento utile nella fase di progettazione.
Il modello si basa sulla scansione 3D del celebre Stradivari “Titian” del 1715, ottenuta dal progetto Strad3D, un’iniziativa lanciata nel 2006 dallo studioso George Bissinger. I ricercatori hanno importato quei dati in un software di modellazione, generando una ricostruzione tridimensionale completa dello strumento. A quel punto, la simulazione ha suddiviso il violino in milioni di piccoli cubi, assegnando a ciascuno le proprietà del materiale corrispondente: il tipo di legno della tavola posteriore, la natura delle corde (fibra naturale o acciaio) e così via. Attraverso equazioni fisiche, il team ha poi previsto come ogni elemento si muove e interagisce con gli altri, inclusa l’aria circostante, simulata tramite equazioni di onde acustiche.
Dal pizzicato di Bach al futuro della liuteria
Una volta costruito il violino virtuale, il gruppo di Makris è riuscito a simulare il suono di una singola corda pizzicata, la tecnica nota come “pizzicato”. Lo hanno fatto suonare, digitalmente, alcune note della Fuga in Sol Minore di Bach e anche “Daisy Bell (A Bicycle Built for Two)”. La simulazione dell’archetto, che comporta un’interazione molto più complessa, non è ancora stata realizzata, ma rappresenta il prossimo obiettivo della ricerca.
L’acustica del violino è da tempo un campo di indagine affascinante, soprattutto quando si parla degli strumenti dell’Età d’Oro della liuteria cremonese: quelli di Antonio Stradivari, della famiglia Amati e di Giuseppe Guarneri. Le variabili in gioco sono tantissime. Potrebbe contare la geometria dello strumento, oppure il legno utilizzato. Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che Stradivari lavorasse con abete rosso alpino cresciuto durante un periodo di freddo anomalo, con anelli di crescita più ravvicinati e un legno insolitamente denso, capace di influenzare l’efficienza vibrazionale.
Altri studi hanno puntato il dito sulla vernice, una miscela di miele, albume d’uovo e gomma arabica, mentre analisi su scala nanometrica hanno rivelato uno strato proteico tra legno e vernice che potrebbe modificare la risonanza naturale del materiale. C’è poi chi, come il biochimico Joseph Nagyvary, ha sostenuto che il segreto stia nei trattamenti chimici del legno, in particolare sali di rame, ferro e cromo. Uno studio del 2021 ha identificato borace, zinco, rame, allume e acqua di calce tra i composti più probabilmente responsabili delle caratteristiche sonore.
Scansioni TC ed applicazioni
Anche le scansioni TC hanno dato un contributo importante, permettendo di analizzare densità del legno, spessori, volumi e persino eventuali danni o riparazioni subite dagli strumenti. Nel 2009 queste tecniche sono state usate per studiare le proprietà materiali del legno, e nel 2011 un radiologo del Minnesota ha realizzato scansioni dettagliate dello Stradivari “Betts” del 1704, collaborando poi con due liutai per costruirne una replica.
Le applicazioni pratiche del violino virtuale sono piuttosto concrete. I liutai potranno testare in anticipo gli effetti di diverse scelte progettuali, dal tipo di legno allo spessore della cassa, ascoltando direttamente come cambia il suono. “Si può modificare il modello e sentire l’effetto sul suono”, ha detto Makris. “Dato che tutto obbedisce alle leggi della fisica, violino compreso, questo approccio può aggiungere una comprensione di ciò che rende unico il suono di un violino. Ma alla fine, la nostra maggiore ispirazione viene dagli artigiani.”
