Proč je smrk a javor ideálním materiálem pro stavbu houslí?
V předchozím dílu našeho „seriálu“ jsme si ukázali, že housle nejsou pouze dřevěná schránka zesilující zvuk strun. Moderní akustika je chápe jako složitý systém vzájemně propojených rezonátorů, jejichž společné kmitání vytváří výsledný tón.
Pokud zvuk houslí vzniká prostřednictvím vibrací celého nástroje, jaké vlastnosti musí mít materiál, z něhož jsou housle postaveny? Proč se již více než čtyři století opakuje stejná kombinace – smrk pro horní desku a javor pro záda, luby a krk? A proč se housle nestaví z dubu, buku nebo jiných pevných dřev? Odpověď leží v akustice.
Housle nejsou nábytek
Organolog Pavel Kurfürst opakovaně zdůrazňoval, že hudební nástroj nelze chápat pouze jako soubor konstrukčních prvků. Každá jeho součást plní určitou funkci v procesu vzniku tónu. Materiál proto není pouhým stavebním prostředkem. Stává se aktivním účastníkem zvukotvorného procesu.
Rozdíl mezi nábytkem a hudebním nástrojem je v tomto směru zásadní. U nábytku obvykle požadujeme především pevnost, rozměrovou stálost a odolnost proti mechanickému opotřebení. Lak má chránit povrch a konstrukce má vydržet desítky let každodenního používání.
U houslí je situace jiná. Jejich hlavním úkolem není odolávat vibracím, ale naopak je co nejcitlivěji přenášet a formovat. Dřevo musí být lehké, pružné a akusticky aktivní. Lak neslouží pouze jako ochranná vrstva, ale stává se součástí vibračního systému nástroje. Není náhodou, že na místech intenzivního kontaktu ruky s krkem bývá lak nahrazen tenkou šelakovou politurou.
Houslař tak ve skutečnosti nepracuje pouze s kusem dřeva, ale vytváří budoucí vibrační systém, jehož vlastnosti budou spolurozhodovat o zvuku nástroje.
Co musí umět dřevo pro housle?
Materiál houslí musí splňovat několik zdánlivě protichůdných požadavků. Musí být dostatečně lehký, aby se snadno rozkmital, a současně dostatečně pevný, aby se pod tlakem strun nedeformoval. Musí vibrace dobře přenášet, část akustické energie uchovat a část naopak vhodně utlumit.
Příliš těžké dřevo se obtížně rozechvívá. Příliš měkké nedokáže vibrace účinně vést. Příliš tlumivé dřevo připravuje nástroj o část zvukové energie.
Hledání správného materiálu je proto ve skutečnosti hledáním optimální rovnováhy mezi hmotností, tuhostí, pružností a vnitřním tlumením.
Anizotropie: skrytá výhoda dřeva
Dřevo má jednu vlastnost, která z něj činí mimořádný materiál pro výrobu hudebních nástrojů. Není homogenní ani izotropní jako většina kovů, plastů nebo skla.
Jeho mechanické vlastnosti se liší podle směru vláken. Akustici tento jev označují jako anizotropii. Vibrace se podél vláken šíří jinak než napříč letokruhy a jinak než radiálním směrem.
Z pohledu běžného truhláře může být tato vlastnost komplikací. Pro houslaře však představuje výhodu.
Právě díky ní lze vhodným opracováním dřeva ovlivňovat způsob, jakým se budou vibrace v nástroji šířit. Není náhodou, že se rezonanční dřevo tradičně štípe a řeže radiálně, tedy „na čtvrtku“, tedy radiálně po směru poloměrů kmene, podobně jako se krájí dort na jednotlivé výseče. Takové uspořádání poskytuje nejstabilnější a akusticky nejvýhodnější strukturu.
Proč právě smrk?
Horní deska houslí bývá téměř bez výjimky vyrobena ze smrku.
Na první pohled to může působit překvapivě. Smrk nepatří mezi nejtvrdší ani nejvzácnější evropské dřeviny. Přesto se stal základním materiálem nejen pro housle, ale také pro rezonanční desky klavírů, kytar, cembal a mnoha dalších hudebních nástrojů.
Důvod je jednoduchý.
Smrk vykazuje mimořádně příznivý poměr mezi hmotností a tuhostí. Je lehký, ale současně dostatečně pevný. Dokáže se snadno rozkmitat a zároveň účinně přenášet vibrace vznikající na kobylce.
Horní deska představuje akustický motor houslí. Právě ona přijímá energii přicházející ze strun a uvádí do pohybu okolní vzduch. Smrk se pro tuto funkci ukázal jako mimořádně vhodný materiál.
Není náhodou, že od doby Amatiů až po současnost nenašli houslaři přesvědčivější alternativu.
Letokruhy a mýty o rezonančním dřevě
Mezi hudebníky i majiteli nástrojů koluje řada představ o takzvaném rezonančním dřevě. Jedna z nejrozšířenějších tvrdí, že čím hustší letokruhy, tím lepší nástroj. Nemusí to však být pravda. Samotná hustota letokruhů totiž o kvalitě budoucího nástroje nerozhoduje. Příliš husté letokruhy mohou v některých případech vést k tvrdšímu nebo méně vyrovnanému zvuku, jindy však mohou být součástí vynikajícího rezonančního materiálu.
Každý letokruh se skládá z jarního a letního přírůstku. Obě části mají odlišnou hustotu i mechanické vlastnosti. Právě jejich vzájemné střídání významně ovlivňuje způsob vedení vibrací.
S rezonančním dřevem souvisí i otázka doby těžby. Houslaři tradičně upřednostňují stromy kácené v období vegetačního klidu, tedy v zimních měsících. V této době strom nevede mízu v takové míře jako během vegetace a obsah volné vody bývá nižší. Takové dřevo se zpravidla lépe a rovnoměrněji vysušuje, což je pro budoucí stabilitu nástroje zásadní. Neméně důležitý je však samotný proces dlouhodobého přirozeného vysychání, který trvá řadu let a během něhož se mechanické vlastnosti dřeva postupně stabilizují.
Zkušený houslař proto neposuzuje pouze šířku letokruhů. Zajímá ho také způsob růstu stromu, orientace vláken, homogenita materiálu, průběh sušení i celkové mechanické vlastnosti konkrétního kusu dřeva.
Proč právě javor?
Jestliže smrk tvoří akustický motor houslí, javor představuje jejich nosnou konstrukci. Ze javoru se tradičně vyrábějí záda, luby, krk i hlavice nástroje. Na rozdíl od smrku je javor hustší, tvrdší a méně poddajný. To je přesně to, co tyto obvodové a nosné části nástroje potřebují.
Zatímco horní deska musí reagovat na sebemenší vibrace přicházející od kobylky, záda a luby plní odlišnou funkci. Spoluutvářejí rezonanční charakter korpusu, odrážejí část vibrací zpět do systému a současně zajišťují konstrukční stabilitu nástroje.
Smrk a javor tak netvoří náhodnou kombinaci. Každý z nich plní jinou akustickou a konstrukční úlohu.
Javor bývá ceněn také pro svou charakteristickou kresbu, často nepřesně označovanou jako fládrování. „Fládrování“ je spíše truhlářský a laický termín. V houslařství se obvykle hovoří o vlnitém javoru. V angličtině se setkáváme například s pojmy flamed maple nebo figured maple.
Charakteristická kresba vlnitého javoru nevzniká přímo letokruhy, ale především zvlněním dřevních vláken. Přesný mechanismus jejího vzniku není dosud zcela objasněn. Pravděpodobně jde o kombinaci genetických predispozic stromu a vlivu růstových podmínek. Jisté však je, že plamenná kresba není výsledkem způsobu řezu dřeva, ale je ve stromu přítomna již během jeho života. Radiální řez ji pouze nejlépe odhalí.
Když je kmen radiálně rozříznut, začnou se jednotlivé části vláken odrážet ke světlu pod různými úhly a na povrchu vzniká charakteristický plamenný vzor. Proto se při pohybu nástroje zdá, jako by se kresba měnila a „ožívala“. Právě tato kresba vytváří působivé vlny a plameny, které obdivujeme na zádech starých italských nástrojů.
Výrazná kresba sama o sobě nevypovídá o kvalitě zvuku. Mnohé vynikající historické nástroje byly postaveny z poměrně nenápadného javoru, zatímco některé mimořádně efektní kusy dřeva neposkytly očekávané akustické výsledky. To, co potěší oko, nemusí být rozhodující pro ucho.
Proč se housle nestaví z dubu?
Dub je pevnější než smrk. Buk bývá tvrdší než javor. Proč se tedy nestaly standardním materiálem houslařství? Protože pevnost sama o sobě nestačí.
Těžší dřevo se obtížněji rozechvívá a vyžaduje více energie k dosažení stejné amplitudy vibrací. Výsledkem bývá menší citlivost nástroje, pomalejší odezva a méně příznivé akustické vlastnosti.
Jinými slovy: dřevo vhodné pro stavbu krovu nebo nábytku nemusí být vhodné pro stavbu houslí.
Po staletích zkušeností se ukázalo, že kombinace smrku a javoru představuje mimořádně vyvážený kompromis mezi mechanickou pevností a akustickou účinností.
Čtyři sta let zkušeností
Antonio Stradivari ani Giuseppe Guarneri samozřejmě neznali pojmy jako modul pružnosti, hustota materiálu nebo modální analýza. Přesto pracovali se stejnými základními dřevinami jako dnešní mistři. Ne proto, že by slepě následovali tradici. Generace houslařů empiricky objevily materiálovou kombinaci, kterou se dosud nepodařilo překonat.
A právě zde se opět setkává řemeslo s vědou.
Dnes dokážeme analyzovat strukturu dřeva, měřit jeho mechanické vlastnosti a pomocí počítačových modelů sledovat chování celého nástroje. Přesto stále používáme stejné základní dřeviny, jaké používali mistři v Cremoně před více než čtyřmi sty lety.
_________________________________
O čem bude tato série
Tento článek je součástí rozsáhlejšího seriálu o houslích, jejich historii, konstrukci, akustice i interpretaci, který mimo jiné čerpá z organologické literatury včetně příslušných hesel ze slovníku The New Grove Dictionary of Music and Musicians.
V následujících dílech se zaměříme například na tato témata:
- Jak vlastně vzniká tón houslí
- Proč je smrk a javor ideálním materiálem ke stavbě houslí
- Jakou roli hraje duše a basový trámec
- Proč mají housle právě svůj charakteristický tvar
- „Tajemství“ cremonských laků
- Stradivari, Guarneri a Amati – v čem se liší
- Jak se měnil zvuk houslí během staletí
- Největší mýty, pověry a omyly o houslích
- Jak poznat kvalitní nástroj
- Co dnes víme o akustice houslí a co stále nevíme
Budeme se pohybovat mezi historií, fyzikou, řemeslem i hudební praxí. Protože právě na jejich průsečíku vzniká něco, co ani po pěti stoletích nepřestává fascinovat.
Příště: Jakou roli hraje duše a basový trámec.