トーンウッド

トーンウッドとは、木管楽器やアコースティック弦楽器に使用される特定の木材の品種を指します。この言葉は、特定の樹種が楽器の音響特性を高める性質を示すことを意味しますが、楽器用の木材を選択する際には、美観や入手しやすさなどの木材の他の特性も常に考慮されてきました。Mottolaの Lutherie 用語百科事典によると、トーンウッドとは次のような意味です。

弦楽器を作るのに使われる木材。この用語は、弦楽器に適した木材の種類を示すためによく使われ、適さないものは除外されます。しかし、一般的にトーンウッドと見なされる木材の種類のリストは絶えず変化しており、歴史を通じて常に変化してきました。^[1]

大まかに一般化すると、弦の振動を周囲の空気に伝える響板または響板のような表面には、堅くて軽い針葉樹の木材が好まれると言えます。楽器の本体またはフレーム要素には、広葉樹の木材が好まれます。木管楽器に使用される木材には、現代のクラリネットやオーボエに使用される、グラナディラとしても知られるアフリカン・ブラックウッド ( Dalbergia melanoxylon ) があります。ファゴットは通常、カエデ、特にノルウェーカエデ ( Acer platanoides )で作られています。木製のフルート、リコーダー、バロックおよび古典時代の楽器は、ナシ ( Pyrus属)、ツゲ ( Buxus属)、または黒檀 ( Diospyros属)などのさまざまな広葉樹で作られています。

• トウヒ材は、リュート、バイオリン、ウード、マンドリン、ギター、ハープシコードなどの楽器やピアノの響板によく使われます。トウヒ材は剛性対重量比が高いため、この用途に特に適しています。よく使われる品種は、シトカ（またはアラスカ）トウヒ（Picea sitchensis）、アディロンダック（またはレッド）トウヒ（Picea rubens）、エンゲルマントウヒ（Picea engelmannii）、およびPicea abies（ノルウェートウヒ、ドイツトウヒ、アルプストウヒ、イタリアトウヒ、ヨーロッパトウヒとも呼ばれる）です。^[2]
• 杉、特にウエスタンレッドシダー（Thuja plicata 、本物の杉ではない）は、1950年代からフラメンコギター、クラシックギターのトップ材に使用され、また、程度は低いものの、スチール弦のアコースティックギターにも使用されています。
• イチイはかつてリュートのボウルに広く使用されていました。
• レッドウッドやダグラスファーなどの他の針葉樹も限られた範囲で使用されています。レッドウッドはスチール弦のギターにはあまり使用されていませんが、クラシックギターには使用されています。^[3]

• バイオリン族の楽器の背面と側面には、伝統的にカエデ材、特にノルウェーカエデが使用されています。ボスニアカエデは、イタリアのバイオリン製作者ストラディバリやグァルネリが使用したカエデ材であると考えられます。カエデ材は、アコースティックギターやマンドリンにもよく使用されています。フェンダー社のエレキギターのほとんどには、カエデ材のネックが使用されています（カエデ材は最も硬く安定したトーンウッドの 1 つであり、高い弦の張力に耐えられることから、ネックにはよく使用されます）。ハードカエデは、その振動減衰特性から、木製の三脚によく使用されます。エレキギターのトップには、美観上の理由から、さまざまな種類のカエデ材（一般的には、炎やキルティングの木目のあるカエデ材）が使用されています。現代のピアノの非常に頑丈なフレームは、通常、カエデ材またはブナ材で作られています。
• マホガニーは、ギターのトップ材や、マンドリンやギター系の楽器の背面、側面、ネック材に使用されることがあります。また、ギブソン レスポールなどのエレキギターのソリッドボディにも使用されます。入手困難なため、オーストラリア産レッドシダー、トゥーナ・スレーニ、アフリカン・マホガニー（カヤ）、メランティ（ラワン）、カウリ（アガチス）、モラ（ナト）、サペリ、ニャトー、オクメなど、マホガニーの代用材として類似の木材が使用されています。これらの代替材には、マホガニー系の木材があります。
• ローズウッドはギターやマンドリンの後板や側板、ギターの指板によく使われる。最も人気のある品種であるブラジリアン・ローズウッド（Dalbergia nigra）は厳しい貿易制限（禁輸措置やCITES ）、希少性、需要により希少で高価になっている。しかし、2019年8月にCITESは楽器に使用されるローズウッドについては例外を発表した^{[4] 。現在最も広く使われているローズウッドは}イースト・インディアン・ローズウッドで、スチール弦ギターではスプルース材のトップと組み合わせられることが多く、クラシックギターではスプルース材やシダー材と組み合わせられる。別のローズウッドであるココボロは高級クラリネットやギターに使われている。
• コアは伝統的にウクレレに使用されています。また、その美しさと圧縮されたダイナミックレンジのため、スチール弦ギターにも使用されています。
• 黒檀は、その美しい外観、滑らかな手触り、硬さ、耐摩耗性のため、指板、テールピース、チューニングペグなど、多くの種類の楽器によく使用されます。黒檀にはいくつかの種類があります。黒檀は、茶色の縞が見られることもある天然木よりも均一な黒に見えるように染色されることがよくあります。
• パウブラシリアは、ペルナンブコやブラジルウッドとも呼ばれ、弦楽器の音色に影響を与えることから、古典弦楽器の弓に最もよく使われる素材です。 ^[5]
• ブラックウッド（タスマニア/オーストラリア）^[6]
• クルミはギターやマンドリン系の楽器の背面や側面によく使われます。^[7]
• アッシュ、アルダー、バスウッドはエレキギターのボディによく使用されます。アッシュは明るい色で自然な木目仕上げが特徴で、アルダーとバスウッドは密度が均一で加工しやすく、素早い仕上げ技術に適していることから使用されています。

一般的なトーンウッドの機械的特性の一部を密度順で示します。木材の物理的特性も参照してください。

炭素繊維/エポキシ、ガラス、アルミニウム、スチールは楽器に使用されることがあるため、比較のために追加しました。

密度は木材の水分含有量が12%、つまり気温が70°F、相対湿度が65%の状態で測定されます。^[9] ほとんどのプロの弦楽器製作者は水分含有量が8%（相対湿度45%）の状態で製作しますが、そのような木材は水分量が少ないため、ここで報告されている重量よりも平均して軽くなります。

データは木材データベース^[10]から取得されていますが、ポアソン比𝜈LR_は米国農務省米国森林局森林製品研究所から取得されています。^[11]ここで表示されている比率は、縦軸に沿った応力によって引き起こされる半径軸に沿った変形に対するものです。

ここで示されている収縮率とは、木材が生木からオーブン乾燥までの間に 3 次元すべてでどれだけ収縮するかのことです。これは、湿度の変化に応じて乾燥木材がどれだけ変化するかの相対的な指標として使用でき、楽器の「安定性」と呼ばれることもあります。ただし、チューニングの安定性は主にネックの長さ方向の収縮によるもので、生木から乾燥までで通常 0.1% から 0.2% 程度です。^[12]体積収縮は主に放射状および接線方向の収縮によるものです。ネック (柾目) の場合、放射状の収縮はネックの厚さに影響し、接線方向の収縮はネックの幅に影響します。関係する寸法を考えると、この収縮はほとんど目立たないはずです。ネックの長さの収縮率は、パーセントで表すとかなり小さいですが、寸法を考えると、弦のピッチに影響を与えるのに十分です。

音放射係数は次のように定義される^[13]。

${\displaystyle R={\sqrt {\cfrac {E}{{\rho }^{3}}}}}$

ここで、はパスカル単位の曲げ弾性率（つまり、表の数値に 10 ⁹を掛けた値）、ρは表にあるように kg/m ^{3 単位の密度です。}${\displaystyle E}$

このことから、弦楽器のトップの音の大きさは、硬さが増すほど大きくなり、密度が増すほど小さくなることがわかります。最も音が大きいトップ材、たとえばシトカスプルースは、軽量で硬く、必要な強度を維持しています。ネックによく使用されるハードメープルなどの密度の高い木材は、強度は高いものの、音はそれほど大きくありません (R = 6 対 12)。

木材をアコースティック楽器の表板として使用する場合、板理論と板振動を使用して説明できます。等方性板の曲げ剛性は次のとおりです。

${\displaystyle D={\cfrac {EH^{3}}{12(1-\nu ^{2})}}}$

ここで、は材料の曲げ弾性率、は板厚、 は材料のポアソン比です。板の剛性は、総モーメントではなく、単位長さあたりの曲率あたりのモーメントを指すため、単位はパスカル・m ³ (N・m に相当) です。もちろん、木材は等方性ではなく直交異方性であるため、この式は 1 つの方向の剛性を表します。たとえば、𝜈LR を使用すると、楽器のトップで通常行われる縦軸 (木目) に沿って曲げたときの剛性が得られます。これは通常、ほとんどの樹種で木目方向の剛性の 10 ～ 20 倍になります。 ${\displaystyle E}$${\displaystyle H}$${\displaystyle \nu }$

表に示されている値は、この式と厚さ3.0mm = 0.118 インチ、つまり 1/8 インチより少し小さい値を使用して計算されました。 ${\displaystyle D}$${\displaystyle H}$

楽器のネックに木材を使用する場合、梁理論を使用して記述できます。梁の曲げ剛性（ と定義）は、次の式に示すように、長さに沿って x の関数として変化します。 ${\displaystyle EI}$

${\displaystyle \ EI{dy \over dx}\ =\int _{0}^{x}M(x)dx+C_{1}}$

ここで、は材料の曲げ弾性率、は断面二次モーメント（m ⁴）、はxにおける梁の横方向変位、 はxにおける曲げモーメントです。梁の曲げ剛性の単位はパスカル·m ⁴（N·m²に相当）です。 ${\displaystyle E}$${\displaystyle I}$${\displaystyle y}$${\displaystyle M(x)}$

片持ち梁の端のたわみ量は次のとおりです。

${\displaystyle w_{C}={\tfrac {PL^{3}}{3EI}}}$

ここで、 は端部の点荷重、 は長さです。したがって、たわみは に反比例します。同じ形状と寸法の 2 つのネックを考えると、は定数になり、たわみは に反比例します。つまり、特定の木材の種類でこの数値が高いほど、特定の力 (つまり弦からの力) によるネックのたわみが少なくなります。 ${\displaystyle P}$${\displaystyle L}$${\displaystyle EI}$${\displaystyle I}$${\displaystyle E}$

ギター用木材の機械的特性の詳細については、こちらをご覧ください。 ^[14]

音響特性の認識された違いに加えて、弦楽器製作者は以下の理由でトーンウッドを使用する場合があります。

• 可用性
• 安定性
• 木材の色や木目などの美観特性
• 伝統
• サイズ（楽器によっては、適切な木材の大きな部分が必要になります）

多くのトーンウッドは、専門業者を通じて持続可能な供給源から調達されています。たとえば、スプルース材は非常に一般的ですが、木目が均一な大きな木材は供給量全体のうちのわずかな割合を占め、高価になることがあります。一部のトーンウッドは特に市場で見つけるのが難しく、小規模な楽器メーカーは再生材に頼ることが多く、^{[15] [16]}たとえば、アラスカの使われなくなったサケの罠、米国太平洋岸北西部のさまざまな古い建築物、倒れた木、または通常は伐採が許可されていない保護地域で特別に許可された伐採などです。^[17]量販楽器メーカーは、伝統的なトーンウッドの安価な代替品として、ブビンガ（Guibourtia種）やウェンジ（Millettia laurentii）などのアジアやアフリカの木材を使い始めています。

北イタリアのアルプス山脈にあるフィエンメ渓谷は、アントニオ・ストラディバリのバイオリンから同時代の楽器製作者ファツィオリのピアノ響板に至るまで、古くから楽器用の高品質なトウヒ材の産地として機能してきました。 ^[18]

トーンウッドの選択肢は、楽器の種類によって大きく異なります。ギター製作者は、剛性と寸法安定性が増すため、一般的に柾目木材を好みます。スプルースなどの柔らかい木材は、板に鋸で切るのではなく、板を割って板面をできるだけ木目に沿わせ、振れを抑えることができます。

ほとんどの用途では、木材は使用前に空気または窯で乾燥させる必要があります。^[19]楽器製作者の中には、さらに数年間乾燥させることを好む人もいます。楽器用の木材は通常、水分含有量が 8% の状態で使用されます (これは、相対湿度 45% の空気と平衡状態になります)。これは、窯で通常生成される水分含有量 12% (相対湿度 65%) よりも乾燥しています。楽器が製造時の湿度よりも大幅に低い湿度で保管されると、割れることがあります。したがって、貴重な楽器は、割れ、特にトップの割れを防ぐために、管理された環境に保管する必要があります。

ギター製造業者の中には、木材を焙焼処理して、トーンウッドの自然な老化プロセスを模倣するところもあります。焙焼処理もこの目的に使用されますが、木材の美観特性が変化することがよくあります。焙焼処理した響板を使用するギター製作者は、古くなった楽器に似た音質の向上を主張しています。ギターの響板によく使用されるトウヒ、シダー、レッドウッドなどの針葉樹は、メープルなどの広葉樹よりも焙焼処理が容易です。

安価なギターでは、フレットボードに「Roseacer」と呼ばれる製品を使用することがますます一般的になっています。これはローズウッドを模倣していますが、実際には熱処理されたメープルです。

「ロースト」メイプルネックは、変化する条件（熱と湿度）に対する剛性と安定性の向上をメーカーが主張しているため、ますます人気が高まっています。しかし、サーモウッド法のエンジニアリングテストでは、湿度に対する耐性が向上したことが示されましたが、強度（極限破壊点）が大幅に低下し、剛性（曲げ弾性率）は同じかわずかに低下しました。^{[20] [21]}強度の低下はプロセスの温度を下げることで制御できますが、メーカーは構造目的で製品を使用しないことを推奨しています。ただし、ネックにカーボンファイバー補強材を使用し、トップの補強を増やすことで、ギターのこの強度低下を補うことができる可能性があります。

• 木管楽器に使用される木材に関する商業記事
• Guitarbenchのトーンウッド種のデータベース
• アラン・アーノルド インタラクティブ トーンウッド ガイド
• 異端者によるトーンウッドガイド
• ギターウッドについて
• ギター用トーンウッド
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