Force transducer piano keys as an innovative approach for piano pedagogy
Piyano eğitimi için yenilikçi bir yaklaşım olarak kuvvet algılayıcısına dönüştürülmüş piyano tuşları
- Tez No: 734492
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TUNÇ BUYRUKLAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Eğitim ve Öğretim, Müzik, Education and Training, Music
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Müzik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Müzik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu çalışma, piyano eğitiminde yeni yaklaşımların gerekliliğini ortaya koyma ve bu doğrultuda yenilikçi bir teknoloji sunma amacı taşır. Piyano, çoğu çalgıya göre çok yer kaplayan, pahalı, zor taşınır ve görece ileri seviyede çalınabilmesi için çok emek isteyen bir müzik aleti olmasına rağmen, dünyada, en yaygın kullanılan ve eğitimi en çok talep edilen enstrümanların başındadır. Başta daha çok Avrupa üst sınıfına ait olmuş sonradan tüm insanlık için popülerleşmiş bu çalgı, bu talebe tezat oluşturacak şekilde, tarih boyunca, icrasını zorlaştıracak nitelikler kazanarak evrimleşmiştir. Bu zorluklara rağmen, virtüöz diye adlandırılan piyanistler her zaman varolmuşlardır ve bu virtüözlerin hakimiyetlerinin altında yatan sır, geleneksel piyano eğitimi dahilinde açığa kavuşturulamamıştır. Daha iyi piyano çalabilmek vazgeçilmez bir hedef olarak hep süregelmiştir. Bu doğrultuda her türlü fırsattan istifade edilmeye çalışılmıştır. Kayıt teknolojilerinin imkanlarından sonuna kadar faydalanılmış, tekrar kayıt, kesme, birleştirme imkanları sayesinde gerçek üstü nitelikte performans kayıtları üretilebilmiştir. Bedene, güç, esneklik, dayanıklılık gibi katkılar sağlama amacıyla spor aletlerine benzer aletler üretilmiş ve sakatlanma olasılıkları artsa da düzenli piyano çalışmalarına bu aletlerle çalışmalar da eklenmiştir. İmkanı olan piyanistler, icracılıklarına avantaj sağlamak adına, piyanolarına özel ayarlar yaptırmışlar hatta bu doğrultuda özel piyanolar bile ürettirmişlerdir. Tüm bu ve benzer sayısız çaba, daha iyi diye kabul edilen bir müzikal ideale ulaşılamamış olunma ve bu durum beraberinde doğan ihtiyacı giderme doğrultusunda ortaya çıkmıştır. Piyano tekniği, piyanistin, uygulayacağı kuvvetler, yapacağı hareketler ve bu esnada uzuvlarının alacağı postürler olarak tanımlanabilir. Piyano çalarken, amaçlanan hıza, dayanıklılığa, tuşeye vb. ulaşılamamasının sebebi, o nitelikteki performansı sağlayacak hareketlerin, postürlerin, kuvvetlerin kullanılmaması olabilir. Fakat, kullanılan tekniğin, hedefe ulaştırıp ulaştıramayacağı noktasında çelişkili bir bilinmezlik mevcuttur. Hedefe ulaşılamama sebebinin, kullanılan tekniğin yanlış olması mı yoksa o tekniğin yeteri kadar tekrar edilip alışkanlık haline getirilememiş olması mı olduğu genelde bilinemez. Diğer yandan, hedeflenen bir icrayı gerçekleştirebilmek için birden fazla farklı teknik de geçerli olabilir. Tüm bu kapsamda, daha iyi çalanların, neden daha iyi çaldığına dair hareketler ve postürler bazında tarih boyunca bir çok farklı fikir beyan edilmiştir. Bu farklı fikirler bir kaç ana başlık altında toplanabilirler. İlk önce piyanonun atası denebilecek çalgı olan harpsikordun geleneğinden gelen, yoğun bir şekilde parmak kullanımının terbiye edildiği, vücudun diğer bölgelerini sabit yani bir anlamda etkisiz kılan parmak tekniği ekolü baskın bir şekilde var olmuştur. Sonrasında, parmak tekniği ekolüne bir tepki olan, değişen müzik anlayışıyla ve evrilen piyano mekaniğiyle uyumlu, kol ağırlığı tekniği veya diğer bir adıyla fizyo-anatomik ekol etkili olmuştur. Fizyo-anatomik ekolün bir kolu, ileri seviyeye gelmiş piyanistlerin kendi tecrübelerine ve gözlemlerine dayanan, öznel argümanlar üretirken, daha sonraki ayrı bir kolundaki yazarlar, ileri seviyede piyanistlik veya piyano öğretmenliği tecrübelerinin olmamasının getirdiği zaaflara rağmen, nesnel deneyler yaparak çok önemli bir yaklaşım gerçekleştirmişlerdir. Kronolojik olarak daha sonra ortaya çıkan ve zihinsel çalışmayı ön plana çıkartan ekol, önceki ekollerin yoğun egzersiz programını ve anatomi kurallarının ortaya konulup bunların hesaplanarak çalışılmasını reddetmiş, hedeflenen müziği, müzikal imgeyi odağa yerleştirmiştir. Mental-psikolojik ekol diye adlandırılan bu yaklaşımın iddiası, müzikal imgenin yeteri kadar net olmasının, bedeni, o imgeye ulaşmak için en doğru tekniğin sezgisel olarak uygulanmasına iteceğidir. Zihinsel farkındalığı ön plana çıkartan bu yaklaşımın da kendi içinde, esere çalışma olarak uygulanacak yapısal değişiklikler kurgulamaktan, piyanoya hiç dokunmadan tamamen zihinde müziği düşünerek çalışmaya bir çok farklı alt yaklaşımı da mevcuttur. Tüm bu fikirlerin çeşitli şartlar altında farklı oranlarda doğruluk payları vardır. Bu tez, bu oranların tespiti için nesnel bir ölçüm yöntemi öne sürme gayesindedir. İcadından bu yana, piyanoyu daha iyi çalabilmek için hangi tekniklerle çalışılması gerektiğine dair bitmeyen iddialar öne sürülse de gelişen teknolojinin sağladığı imkanlar doğrultusunda yapılandırılmış bir piyano pedagojisi gelişememiştir. Bu durumun temelinde bazı zorluklar ve dirençler mevcuttur. Piyanistlik kariyerde rekabet çok serttir. Bu doğrultuda, diğer disiplinlerden de beslenme bir kenara bırakılarak, tüm zaman, piyanistlikte uzmanlaşmaya adanır. Temel bilimlerin yanı sıra, bestecilik, doğaçlama, akort, reglaj gibi piyanistlikle çok daha yakın alakalı olan bir çok bilgi ve becerinin öğreniminden de feragat edilmiştir. Piyano tekniği tarihine, piyano mekaniğine ve insan bedenini incelemeye ciddi bir emek ayırılmaz. Diğer bir yandan, gerek piyanistlerin gerek piyano öğretmenlerinin büyük bir kısmı, piyanistik becerilerinin temellerini çocukluk dönemlerinde başlayan eğitimlerinde atarlar. Bu becerilerin aktarımı büyük ölçüde, küçük yaşta bir öğrencinin fark etmeden öğretmenini taklit etmesiyle olur. Bu durum bazı öğrenciler için faydalı olabilse de ihtiyacı olan bilgiyi alamayıp piyanoyu bırakan bir çok öğrenci vardır. Hatta, bir çok piyano eğitmeni, alışılmış eğitim metotları dolayısıyla yetişen piyanist sayısını yeterli bulup, piyanoda yeni bir eğitim yaklaşımının denenmesini gereksiz bulmaktadır. Bazıları da analitik düşünmenin, sanatsal yaratıcılığı zayıflatacağını savunur. Tüm bunların dışında, piyanistlikteki yoğun rekabetçi ortamda, kullanılan parmak numaralarından oturma yüksekliğine kadar bir çok detayın, meslek sırrı olarak saklı tutulup paylaşılmama eğilimi de tarih boyunca mevcuttur. Her şeyin ötesinde, faydalı olacak bir piyanistik bilgi aktarılmak istendiği takdirde de bu sefer dilin kısıtları aktarımı zorlaştırmaktadır. Piyanistin veya piyano öğretmeninin bedeninde hissettiği ve talebeye aktarmak istediği hissi, kelimelere dökmesi oldukça zordur. Kullanılan, gevşek, serbest, hafif, sıkı, sert vb. kelimelerin, insandan insana farklı algılanma olasılığı ise süreci iyice zorlaştırır. Piyano deneyiminin kelimelere dökülmesindeki bu zorluk, özellikle fizyo-anatomik ekol dahilinde yazılmış bazı yayınların tekrar düzenlenmiş açıklamalarının, aynı yazar veya yazarın öğrencileri tarafından sonradan yayınlanma gerekliliğine sebep olmuştur. Ayrıca, daha iyi piyano çalmak için ortaya konan eski önermelerin, zamanla teknik olarak değişime uğramış bugünkü piyano üzerindeki geçerliliğine şüphe ile yaklaşılmalıdır. Tüm bu faktörler, gelişen teknolojinin imkanlarını kullanan yeni bir piyano eğitim yaklaşımına olan ihtiyacı ortaya koyarlar. Teknolojik gelişmelerden faydalanarak, kantitatif deneyler tasarlanmış ve nasıl daha iyi piyano çalınacağına dair çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda analizi yapılan veriler başlıca, hareket yakalama, elektromiyografi, elektroensefalografi, MIDI (musical instruments dijital interface) vb. kaynaklıdır. Bunlar dışında, piyanonun, mekanizmasının çalışmasının ve ses tahtasının salınımlarının sanal modellemesini hedeflemiş çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca daha gerçekçi dijital piyanolar yapabilmek adına, akustik piyanodan piyaniste geri gelen titreşimleri dijital piyanoda yaratmaya yönelik akademik çalışmalar da mevcuttur. Piyano alanında yapılan kantitatif çalışmalar piyano üzerinde kalmakta yetinmemiş, piyanistlerin parmaklarının ölçüleri, esneklikleri gibi biyomekanik veriler üzerinde de çalışılmıştır. Ne yazık ki, bu yaklaşım piyano eğitimi içerisinde hak ettiği yeri bulamamış ve genellikle tıp ile mühendislik akademik çevrelerinde sınırlı kalmıştır. Yapılan kantitatif çalışmalarda sıklıkla karşılaşılabilen durumlardan biri, kıyaslanan iki piyanist grubunun, belirli bir teknik beceriye sahip olanlar veya olamayanlar olarak değil de, deneyimliler-yeni başlayanlar, yarışma kazanmış olanlar-olmayanlar şeklinde kurgulanmış olmasıdır. Büyük virtüözlerin bile belirli noktalarda tekniklerinin birbirlerinden daha üstün olduğu düşünülürse, kıdem veya konum üzerinden değerlendirme yerine, doğrudan, seçilecek belirli teknik beceri üzerinden denekleri iki gruba ayırmanın daha anlamlı sonuçlar vermesi beklenir. Yapılan kantitatif çalışmalara dair başka bir durum da, yapılan çalışmaların bir kısmının piyanistlerle ortak çalışma şeklinde olmadan sadece tıp doktorları, mühendisler ve/veya teknisyenler tarafından yürütülmüş olmasıdır. Çalışmalarda yer alan uzmanların büyük çoğunluğu ileri seviyede piyano çalma tecrübesine sahip olmadıkları için sınadıkları hipotezler piyanoda başlangıç seviyesi kapsamında olabilmektedir. Ayrıca, piyanodan veri toplamak da zorluklar barınmaktadır. Piyanonun içinde algılayıcı yerleştirmek ve kablolama yapmak için alan çok kısıtlıdır. Bu yüzden, yapılan çalışmaların bazıları, veri toplama, algılayıcı yerleşimi ve kablolama için alan açmak adına, komşu tuşlar sökülmek üzere, tek tuş ile yapılır. Bunun sonucu olarak, deney içeriğinde, bir eser, pasaj veya egzersiz çalımı gerçekleşemez, tek tuş ile basış denemeleri yapılır. Piyanodan değil de, piyanistten veri toplayan hareket yakalama (MoCap), elektromiyografi, elektroensefalografi vb. sistemlerde de piyanistin bedenine yerleştirilen eklentilerin, piyano çalım deneyimini etkileme ihtimali vardır. Her ne kadar, bu tip olumsuzluklardan bahsedilebilse de, kantitatif çalışmalar piyano eğitimine büyük fayda sağlama potansiyeline sahiptir. Bu tez kapsamında geliştirilen teknoloji de tüm bu olumsuzlukların üstesinden gelebilecek şekilde tasarlanmıştır. Newton'un etki-tepki prensibine göre, piyanistin, piyano çalarken parmak ucunda hissettiği her şey piyano tuşu tarafına da aynı şekilde yansır. Piyanistler, bu hislerini, kelimelere dökmekte zorlansalar da piyano tuşları, yansıyan bu hisleri, uygun algılayıcılar vasıtasıyla verilere dönüştürebilirler. Piyano tuşlarına uygulanan kuvvetlerin incelenmesi, daha iyi piyano çalmak adına bir çok nesnel çıkarıma olanak tanıyacaktır. Dijital piyanolar ve dijital piyanonun sessiz çalışma avantajlarını da barındırmak üzere algılayıcılı üretilmiş akustik piyanolar olsa da, bu piyanolardan edinilebilecek veriler, nota şiddetlerini, başlangıç ve bitiş anlarını içeren MIDI verileridir. Bu veriler sadece çıkacak sese dair değişkenler olup, tuşa basış sürecindeki kuvvetlere, hareketlere ve postürelere dair bilgi barındırmazlar. Bu tez kapsamında, piyano çalıma dair kantitatif verilere ulaşmak adına kuvvet algılayıcısına dönüştürülmüş bir piyano tuşu tasarlanmıştır. Piyano tuşunu, kuvvet algılayıcısına dönüştürmenin altında, uzama pulu (strain-gauge) adı verilen algılayıcıların, piyano tuşunun hesaplar sonucunda belirlenmiş noktalarına, belirlenmiş açılarla yapıştırılması yatar. Uzama pulları, yapıştırıldıkları yüzeydeki uzunluk (şekil) değişimleri sonucunda son derece hassas voltaj değişimleri yaratan devreler oluşturan algılayıcılardır. Bu çalışmada, piyano tuşlarını kuvvet algılayıcısına dönüştürmek için üç ayrı tasarım denenmiştir. İlki, tuşun piyanist tarafından görünmeyen bir kısmından bir parça kesip oluşan boşluğun alt ve üst kısmına üzerinde uzama pulları olan birer alüminyum levha yerleştirilerek yapılmıştır. İkincisinde, özel olarak tasarlanan, uzama pulları barındıran alüminyum bir blok, yine tuştan alınan bir kesit yerine yerleştirilmiştir. Son olarak ise, ilk iki prototipteki sorunların üstesinden gelebilmek adına, daha sağlam olması ve oluşan şekil değişimlerini yerinde ölçebilmek için, uzama pulları doğrudan tuşun üzerinde farklı noktalara yapıştırılmıştır. Bu son prototipte, tuşa gereken esnekliği sağlayabilmek için, fazladan delikler açılmıştır. Bu müdahalelerin mevcut piyanoya zarar vermemesi için piyano tuşları ölçülmüş, tasarımları sanal ortamda hassaslaştırılmış ve bu ölçüler doğrultusunda yeni piyano tuşları imal edilmiştir. Her tuşta bulunan dört adet uzama puluna bağlanacak, tuşun hareketini en az etkileyecek kadar ince, esnek kablolar temin edilmiş ve uygulanmıştır. Uzama pulları, tuştaki şekil değiştirmeleri ölçerken, tuşun hareketini ölçmek için doğrusal potansiyometrik yer değiştirme algılayıcıları, özel olarak tasarlanan levhaya yerleştirilerek tuşlara bağlanmıştır. Nihai prototip tuşlar ile yapılan testlerde elde edilen veriler dolayısı ile staccato forte, legato forte ve legato piyano tipi çalışlar ile, tuşun zamana bağlı yer değiştirme ve şekil değiştirme değerleri elde edilmiştir. Staccato çalımda kuvvetin daha kısa süre legato çalımda daha uzun süre tatbik edildiği gözlenmiştir. Piyano ile forte çalımlarda, tuşun yer değiştirme-zaman eğrisindeki eğim farkı gözlemlenebilmiştir. Piyano çalımlarda tuşun temas edilen ucunda şekil değiştirmelerin (strain) daha az olduğu görülmüştür. Farklı tekniklerle çalınan bir trillden (iki yanaşık notanın hızlı değişimleriyle elde edilen müzikal süsleme) elde edilen verilerle, tekniğin değişiminin kaydedilen verilere ve grafiklere yansıdığı gözlemlenmiştir. Tuşa basıldığında tuşta ve mekanizmada oluşan geçici dinamik zorlanmalar ve mekanizmanın işleyişinin farklı aşamalarına dair bulgular grafiklerde tespit edilebilmiştir. Bugün teknolojik imkanlar yardımı ile virtüöz piyanistlerin becerileri, kantitatif yöntemlerle incelenebilir ve bu incelemeler ışığında ortaya çıkan bulgular, piyano eğitimine daha önce hiç olmadığı kadar güvenilir önermeler sağlayabilirler. Piyano bilimi diye de adlandırılabilecek bu kantitatif yaklaşımların bazı kısıtları ve geleneksel öğreti içinde yer bulmalarına dair dirençler mevcut olsa da bugünün teknolojisinin yardımıyla geliştirilecek bir piyano eğitim sistemi ile piyanistlerin eğitimi çok daha verimli hale gelebilir. Bu tez kapsamında meydana getirilen bu sistem, yan yana tuşlara uygulanabilmiş, piyaniste görsel veya dokunsal olarak sıradan bir piyano tecrübesinden farklı bir deneyim sunmamayı başarmış, hassas ve güvenilir veri üretebilmiştir. Patent başvurusu yapılmış bu yeni önerilen sistem ve yöntem, piyano virtüözitesinin açıklanmasında önemli bir rol oynamaya adaydır.
Özet (Çeviri)
This study aims to reveal the necessity of new approaches in piano education and to present an innovative technology that can be applied in this direction. According to Newton's impulse-reaction principle, everything that the pianist feels in her/his fingertip while playing the piano is reflected on the piano key side in the same way. Although pianists and piano educators find it difficult to put these feelings into words, piano keys can transform these reflected feelings into data through the right sensor design. Measuring the forces applied to the piano keys can objectively examine many arguments for better piano playing. Within the scope of this thesis, piano keys are converted into force transducers. The method behind transforming a piano key into a force transducer is that attaching sensors called strain-gauges to the points of the piano key determined as a result of calculations, with specified angles. Strain-gauges are extremely sensitive to changes in length on the surface to which they are attached. They create circuits that produces voltage changes. Via these voltage change values, the amount of straining (mainly due to bending) at certain points of the piano key can be observed and recorded. This way, the forces applied to piano key can be evaluated. Due to the data gathered from the tests with the force transducer piano key, temporal variations of keys's displacements and strain values on keys with various types of playings such as forte staccato, forte legato and piano legato are obtained. It is observed that the force is applied for a shorter time in staccato and longer in legato. In piano and forte playing, the difference in the slope of the time-displacement curve is detected. In piano playing, less strain on the tip of the key is detected. With the data collected from a trill (a musical ornament consisting of a rapid alternation between two adjacent notes) played with different techniques, the change in technique is reflected in the recorded data. Successive transients in the piano key and the mechanism when the key is pressed and the different stages of the mechanism's operation can be observed in the graphics. This system, which is created within the scope of this thesis, can be applied to adjacent keys, succeeds in providing an process that is not different from an ordinary piano experience visually or tactilely to the pianist and is able to produce sensitive and reliable data. With further improvements to be implemented on this new, patent-pending system, the proposed methodology can play an important role in re-defining piano pedagogy.
Benzer Tezler
- Seramik esaslı yay elemanına sahip elektriksel kuvvet dönüştürücüsü tasarımı, imalatı ve performansının değerlendirilmesi
Design, manufacture and performance evaluation of a strain gauge based force transducer with ceramic spring element
HAKAN ÖZGÜR ÖZBAY
Doktora
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KENAN URAL
- 100 KN kapasiteli basma tipi gerinim ölçerli kuvvet dönüştürücüsü tasarımı
Design a compression type strain gage force transducer with a capacity of 100 KN
HAKAN ÖZGÜR ÖZBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KENAN URAL
- Yapı sistemlerinin karşılaştırılması ve iç kuvvet ölçerin tasarımı
Comparison of methods of structural analysis design of a force transducer
BURAK BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. FARUK KARADOĞAN
- 17-4PH çökelme sertleştirmeli paslanmaz çelik kuvvet dönüştürücü yay elemanlarının iç yapısal özelliklerinin performans üzerine etkilerinin araştırılması
An investigation on the effect to the performance of the microstructural characteristics of 17-4PH precipitation-hardened stainless steel force transducers
BÜLENT AYDEMİR
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİNÇ KALUÇ