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Optimization of playing parameters of a trumpet under uncertainty

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Optimization of playing parameters of a trumpet under uncertainty

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dc.contributor.advisor Redondo Pastor, Francisco Javier es_ES
dc.contributor.advisor Silva, Fabrice es_ES
dc.contributor.advisor Missoum, Samy es_ES
dc.contributor.author Pérez Díaz, Maria es_ES
dc.date.accessioned 2024-01-04T09:13:29Z
dc.date.available 2024-01-04T09:13:29Z
dc.date.created 2023-10-11
dc.date.issued 2024-01-04 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10251/201467
dc.description.abstract [EN] The sound of a trumpet depends on various parameters such as the mouth pressure and the dynamic properties of the lips of the player. The main objective of this project is to explicitly identify the regions of the parameter space (i.e., the playing conditions) to play in tune for a given range of notes. In this work, a description of the sound generation mechanism in the trumpet is first provided, where the lips act as a basic mechanical oscillator with a single degree of freedom. This oscillator is non-linearly coupled to the air column of the instrument by an airflow equation. All of these components combine to form a model consisting of three ordinary differential equations (ODEs) that must be solved simultaneously. By solving these equations, it becomes possible to obtain the pressure profile for various sounds generated by modifying some of the governing parameters in the acoustics of the trumpet. With the pressure profile it is possible to obtain information regarding the nature of the oscillation, like its frequency and periodicity. Afterwards, a space of parameters is defined for study. Specifically, two parameters are deeply analyzed: the pressure in the mouth of the trumpet player and the frequency of their lips. By varying these parameters, a wide range of different notes can be produced, even without changing the configuration of the trumpet (i.e., without any of the pistons being touched). The main part of the project lies in the construction of frequency maps within this space of parameters, and identifying different regimes of playability. To accomplish this, an initial step was performed using a clustering tool to group all the obtained playing frequencies within a certain set of parameters. The clusters were based on the similarity between the playing frequencies and the expected harmonic series in a trumpet with the specified configuration. After that, a machine learning tool called SVM was used to classify the different regimes by establishing boundaries between them. The regimes classified have been 3: the sound oscillations from the soundless ones, the periodic from the quasi-periodic and the oscillations in tune with respect to the different harmonics from the oscillations out of tune. Each classification has been performed for every frequency cluster. A criteria has also been defined in order to build each type of boundary. The ultimate goal of this project would be to perform an optimization to try to reach more regions where the sound is in tune, in a higher dimensional space of parameters and with a more sophisticated acoustic model, in order to eventually find the geometrical parameters of the trumpet that will lead to the most optimal design in terms of the easiness to play in tune. During the course of this project, unexpected problems and challenges have arisen and needed to be solved, so the optimization of the parameters has not been achieved. However, a glimpse of the optimization process is explained in the last section, where the Kriging method is used to obtain a map of all the space by making an interpolation with calculated samples. es_ES
dc.description.abstract [ES] Univ. Arizona, bajo la supervisión de Sami Missoum El sonido de una trompeta depende de varios parámetros, como la presión de la boca y las propiedades dinámicas de los labios del intérprete. El objetivo principal de este proyecto es identificar explícitamente las regiones del espacio de parámetros (es decir, las condiciones de ejecución) para tocar afinadas en un rango determinado de notas. En este trabajo, primero se proporciona una descripción del mecanismo de generación de sonido en la trompeta, donde los labios actúan como un oscilador mecánico básico con un solo grado de libertad. Este oscilador está acoplado de forma no lineal a la columna de aire del instrumento mediante una ecuación de flujo de aire. Todos estos componentes se combinan para formar un modelo que consta de tres ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) que deben resolverse simultáneamente. Al resolver estas ecuaciones, es posible obtener el perfil de presión para varios sonidos generados modificando algunos de los parámetros que rigen la acústica de la trompeta. Con el perfil de presión es posible obtener información sobre la naturaleza de la oscilación, como su frecuencia y periodicidad. Posteriormente se define un espacio de parámetros para su estudio. En concreto, se analizan en profundidad dos parámetros: la presión en la boca del trompetista y la frecuencia de sus labios. Al variar estos parámetros, se puede producir una amplia gama de notas diferentes, incluso sin cambiar la configuración de la trompeta (es decir, sin tocar ninguno de los pistones). es_ES
dc.format.extent 30 es_ES
dc.language Inglés es_ES
dc.publisher Universitat Politècnica de València es_ES
dc.rights Reserva de todos los derechos es_ES
dc.subject Notes es_ES
dc.subject Playing parameters es_ES
dc.subject Trumpet es_ES
dc.subject Trompeta es_ES
dc.subject Condiciones de sonido es_ES
dc.subject Notas es_ES
dc.subject.classification FISICA APLICADA es_ES
dc.subject.other Máster Universitario Erasmus Mundus en Ondas, Acústica, Vibraciones, Ingeniería y Sonido / Erasmus Mundus Master in Waves, Acoustics, Vibrations, Engineering and Sound (WAVES)-Màster Universitari Erasmus Mundus en Ondas, Acústica, Vibracions, Enginyeria i So / Erasmus Mundus Master in Waves, Acoustics, Vibrations, Engineering and Sound (WAVES) es_ES
dc.title Optimization of playing parameters of a trumpet under uncertainty es_ES
dc.title.alternative Optimización de los parámetros de interpretación de una trompeta en condiciones de incertidumbre. es_ES
dc.title.alternative Optimització dels paràmetres d'interpretació d'una trompeta en condicions d'incertesa. es_ES
dc.type Tesis de máster es_ES
dc.rights.accessRights Cerrado es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Departamento de Física Aplicada - Departament de Física Aplicada es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Escuela Politécnica Superior de Gandia - Escola Politècnica Superior de Gandia es_ES
dc.description.bibliographicCitation Pérez Díaz, M. (2023). Optimization of playing parameters of a trumpet under uncertainty. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/201467 es_ES
dc.description.accrualMethod TFGM es_ES
dc.relation.pasarela TFGM\159997 es_ES


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