MASTER OF SCIENCE THESIS AT TMH, KTH Acoustical and perceptual influence of duplex stringing Akustisk och perceptuell inverkan av duplexsträngning

This work investigates the acoustical and perceptual influence of a system concerning piano string end scaling, called duplex stringing. The system is patented by Steinway & Sons and claimed to improve the tone quality by having the string parts outside the speaking length (front and rear duplex strings) scaled in harmonic relation with the main strings. Acoustical measurements on a Steinway C grand in concert condition were conducted, measuring the fundamental frequencies of the main and duplex strings in the range D4 – C8. The frequency deviations of the duplex strings from intended harmonic relation with the main strings were found to be in the order of +50 to +75 cent. The mistunings of all trichords were calculated. On average the mistuning was 2 cent for the main strings, 25 cent for the rear duplex strings and 67 cent for the front duplex strings Measurements of string motion, bridge motion and radiated sound were conducted on the same instrument. The spectral content was compared for cases with the duplex segments left vibrating and completely dampened, respectively, as well as for tuned and detuned conditions. An ABX listening test was performed with recorded samples of a Steinway D grand piano in concert condition. The listeners included 9 musicians playing piano at an academic level and a control group of 10 persons. The results showed that complete dampening of the front duplex was clearly perceptible for both groups. The contribution of the rear duplex could also be perceived, but less pronounced. Akustisk och perceptuell inverkan av duplexsträngning Sammanfattning Följande arbete undersöker akustisk och perceptuell inverkan av ett system gällande mensur på pianosträngändar, kallat duplexsträngning. Detta system är patenterat av Steinway & Sons och det påstås förbättra tonkvaliteten genom att längden på strängdelarna utanför den aktiva huvudsträngen (främre och bakre duplex) är harmoniskt avpassade i förhållande till huvudsträngen. Akustiska mätningar på en Steinway C flygel i konsertskick genomfördes, där grundtonen för alla huvudsträngar samt främre och bakre duplexsträngar i området D4 – C8 uppmättes. Duplexsträngarnas frekvensavvikelse från avsedd harmonisk relation befanns vara storleksordningen +50 till +75 cent. Korstämningsavvikelsen för alla berörda kor beräknades. I medeltal var den 2 cent för huvudsträngarna, 25 cent för de bakre duplexsträngarna och 67 cent för de främre duplexsträngarna. Mätningar av strängrörelse, stegrörelse och utstrålat ljud genomfördes på samma instrument. Det spektrala innehållet för signaler från olika strängsegment och tangenter analyserades. Jämförelser mellan olika fall i vilka duplexsträngar hade avdämts samt lämnats orörda såväl som stämts samt lämnats ostämda studerades. Ett ABX-lyssningstest med en inspelad Steinway D flygel i konsertskick genomfördes. Lyssnarna bestod av 9 musiker som spelade piano på akademisk nivå, samt en kontrollgrupp på 10 personer. Resultatet visade att en fullständig avdämning av främre duplexsträngarna var tydligt hörbar för båda grupperna. Bidraget från bakre duplex kunde också uppfattas, dock inte lika tydligt.