Homogenere houtdichtheid bij Stradivarius violen

LUMC, 2 juli 2008

Een Stradivarius of Guarneri is echt anders

Dat het mogelijk is om met medische apparatuur klassieke muziekinstrumenten te bestuderen, bewijst dr. Berend Stoel van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC). Samen met een befaamde vioolbouwer uit de VS legde hij klassieke violen, waaronder enkele van Stradivarius, in een CT-scanner. De homogeniteit in de dichtheden van het hout waarvan de klassieke violen zijn gemaakt, blijkt, in vergelijking met moderne violen, hun superieure geluid te kunnen verklaren. De resultaten worden op 2 juli in PloS ONE gepubliceerd.

Cremona violen superieur

Kenners zijn gefascineerd door het feit dat klassieke Cremonese violen van beroemde meesters als Stradivarius (1644 - 1737) en Guarneri del Gesu (1698 - 1744) nu nog steeds ongeëvenaard zijn in hun klankexpressie en draagkracht. 300 jaar van technologische ontwikkelingen hebben geen substantiële verbetering kunnen brengen bij het benaderen van de prestaties van de klassieke Cremonese vioolbouwers. Het ligt voor de hand een verklaring hiervoor te zoeken in de materiaaleigenschappen van het hout, waarvan deze violen gemaakt zijn. Tot nu toe was het echter onmogelijk om dit te bestuderen zonder gevaar voor beschadiging aan deze instrumenten, waarvan de waarde op enkele miljoenen euro’s wordt geschat.

Waaraan danken de violen uit het Cremona van rond 1700, de Stradivariussen en Guarneri’s, hun mythische faam? En hoe komt het dat vioolbouwers van nu, met al hun kennis en middelen, de klank ervan niet kunnen evenaren? Is het de lak? De vorm? Het hout? Ligt het aan speciale procedés om het hout te bewerken? Of zit het uiteindelijk toch allemaal tussen de oren? Houtdichtheid Een van de hypotheses luidt dat het klankverschil te maken heeft met een verschil in houtdichtheid. ‘Niet zo vreemd’, zegt Stoel: ‘Die dichtheid heeft invloed op de manier waarop trillingen zich voortplanten in het materiaal.’ Ook is in dit verband al eens geopperd dat het koudere klimaat rond 1700 zorgde voor een langzamere groei van bomen, en daardoor een hogere gemiddelde houtdichtheid.

Om vast te stellen of er inderdaad verschil in houtdichtheid is tussen de klassiekers uit Cremona en moderne violen, riep Terry Borman, een Amerikaanse vioolbouwer, Stoel te hulp. Borman had een artikel van hem gelezen in het blad Investigative Radiology, dat ging over dichtheidsmetingen met CT-scans van longen met emfyseem. De vioolbouwer stelde voor een scanner af te huren in het New Yorkse Mount Sinai ziekenhuis, en een aantal Stradivariussen en Guarneri’s van zijn klanten te vergelijken met moderne violen. De bouwers daarvan, waaronder hijzelf, betrekken allemaal hun hout – esdoorn en spar – uit dezelfde Europese bossen als de grote meesters van Cremona deden.

CT-scans

Een bijzondere samenwerking tussen het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) en Terry Borman, vioolbouwer in de Verenigde Staten, zorgt nu voor nieuw inzicht. In de onderzoeksgroep voor medische beeldverwerking (het LKEB van de afdeling Radiologie), ontwikkelde dr. Berend Stoel enkele jaren geleden in nauwe samenwerking met longarts dr. Jan Stolk, een computerprogramma dat longdichtheden van emfyseempatiënten berekent uit Computer Tomografische (CT) scans, om zodoende de werking van bepaalde behandelingen te kunnen aantonen.

Gebaseerd op zijn kennis op het niet-invasief meten van longdichtheden, ontwierp Stoel in zijn vrije tijd een nieuw computerprogramma om ook houtdichtheden met CT-scans te kunnen bestuderen.

Na in de CT-scanner van het LUMC experimenten te hebben gedaan met losse boven- en onderbladen van onafgemaakte violen, vloog Stoel vorig jaar naar New York. Eerst herhaalde hij de Leidse experimenten, en stelde, op basis van berekeningen, het beste protocol vast. De volgende dag namen Borman en Stoel met vier violen – elk goed voor zo’n 3 miljoen dollar – een taxi naar het Mount Sinai ziekenhuis. Stoel: ‘We konden kiezen: of de zaak maximaal beveiligen, of helemaal niet. We kozen voor het laatste.’ In een andere sessie werd een vijfde oude viool gescand. In totaal scande Stoel drie Guarneri’s en twee Stradivariussen.

Het resultaat van het experiment viel 2 juli te lezen op de website van het wetenschappelijke open access blad PloS ONE, en was meteen wereldnieuws: er zijn inderdaad objectieve verschillen tussen de achttiende-eeuwse violen uit Cremona en de violen van nu.

Voorjaarshout

De gelijkmatigheid zit hem in de verhouding tussen de dichtheid van het voorjaarshout en van het hout dat later in het jaar is gevormd. In de oude violen is die verhouding veel evenwichtiger. Stoel: ‘Er was één moderne viool die het ook had. Daarvan hebben we de maker opgebeld, en dat hout bleek te zijn bewerkt met water. We weten dat de Cremonese bouwers dat niet deden.’ Of het nu wel of niet het klankverschil kan verklaren – ‘natuurlijk nooit volledig’, zegt Stoel – , het objectieve verschil is een feit. Vioolbouwer Borman wil de nieuwe kennis gaan gebruiken om zijn violen nog beter te maken, door selectie of bewerking van zijn hout. Stoel: ‘Als wetenschapper vind ik het vooral mooi dat we iets zo subjectiefs als de klank van een viool toch objectief kunnen meten. Bovendien was het voor mij een prachtige vingeroefening, die aangeeft hoe ongelooflijk reproduceerbaar en gevoelig deze meting is. En dus ook: hoe goed we longemfyseem kunnen meten.’

schommelingen en jaarringen

De gemiddelde houtdichtheid van de klassieke en hedendaagse violen blijkt dus niet significant te verschillen, wel zijn er in de oude violen significant minder schommelingen in deze dichtheid tussen de jaarringen. Omdat schommelingen in de houtdichtheid de trillingsefficiëntie, en daarmee de geluidsproductie, beïnvloeden, zou deze ontdekking de superioriteit van deze violen kunnen verklaren. Dit inzicht biedt nieuwe mogelijkheden om de geluidskwaliteit van deze klassieke violen te evenaren, zo concluderen de onderzoekers in PLoS ONE.

speculeren over de oorzaak

Maar waar komt die homogeniteit van het hout nu door? En hoe zit dat dan met dat koude klimaat van de vroege achttiende eeuw? Stoel: Eigenlijk kunnen we alleen maar speculeren over de oorzaak van de verschillen die we hebben gevonden.’ ‘Sommige journalisten halen er van alles uit, en relateren onze resultaten aan de ‘kleine ijstijd’ van de zeventiende en achttiende eeuw. Op een Amerikaanse site stond zelfs in een kop dat Bush er eigenlijk de schuld van is dat we nu geen mooie violen meer bouwen, door te weinig aan de klimaatproblematiek te doen. Maar dat van die ijstijd beweren we helemaal niet. We vonden nu juist niet die hogere gemiddelde houtdichtheden die daar volgens de hypothese op zouden wijzen. ‘Wat ik zelf denk? Ik denk, maar dat is natuurlijk een vaag vermoeden, dat het hem zit in die ouderdom van 300 jaar. Misschien was de gemiddelde dichtheid vroeger inderdaad wel hoger, en is die door de eeuwen heen minder geworden, terwijl de homogeniteit wel intact is gebleven.’

Bronnen: LUMC en Universiteit Leiden, met dank aan Marjolein Wijngaarden

home...