سازهاي متعلق به خانواده ويولن از ويولا دا براچيو (viola da braccio) بين سال‌هاي 1520 و 1550 در ايتالياي شمالي پديد آمدند. اين خانواده از سازها از ابتدا شامل سازهاي باس بود؛ كه در اندازه‌ها و كوك‌هاي مختلف وجود داشتند و نام‌هاي مختلفي با خود به همراه داشتند. همانند: باسو دي ويولا دا براچيو (basso di viola da braccio) يا باسو دا براچيو (basso da braccio) در سال 1600 در ايتاليا، باس د ويولن (در فرانسه)، باس ويولن (در انگلستان)، و groß Geigen و klein Geigen يا polische Geigen  در در قرن 16ام در كشورهاي آلماني زبان. در قرن 17ام در ايتاليا اصطلاح ويولن به طور گسترده به عنوان نام مشترك براي تمامي سازهاي آرشه‌اي بزرگ مورد استفاده قرار گرفت (اين كلمه از ريشه ويولا (viola) و پسوند one به معناي ويولاي بزرگ شكل گرفت). در ابتداي قرن هفدهم اين كلمه، سازهاي باس را از خانواده گامبا و ويولن توصيف مي‌كرد. تنها از اواسط قرن بود كه اين نام تنها براي سازهاي باس از خانواده ويولن مورد استفاده قرار گرفت.

چطور ويولن تبديل به ساز ويولنسل يا چلو شد؛‌

اصطلاح مدرن ويولنسل، اولين بار در دوازده سونات سه گانه اپوس چهارم (op.4) توسط آهنگساز ايتاليايي جوليو سزار آرستي (Giolio Cesare Arresti) از سال 1665 استفاده شد. ويولنسل در اصل به عنوان ويولونچينو (violoncino) شناخته مي‌شود. چيزيكه هر دو اصطلاح در آن مشترك هستند يك پارادوكس زباني است: اسم كوچك اين دو ساز (چلو، چينو) به يك مكمل اضافه شد (ويولن، ويولاي بزرگ). ويولنسل از نظر ادبي معنايي بيش از ويولاي بزرگ كوچك ندارد. علي‌رغم اين پارادوكس اين نام ايتاليايي از سال 1700 به بعد در ايتاليا مورد استفاده قرار گرفت. در كشورهاي آلماني زبان اصطلاحات باست (Basset) يا باسل (Bassel) به صورت پراكنده مورد استفاده قرار مي‌گرفت. بنابراين جاي تعجب نيست كه در ادامه اين آشفتگي زباني كلمه اختصاري خوش آهنگ چلو (cello) رايج‌ترين نام براي اين ساز، در كشورهاي انگليسي زبان و آلماني زبان شد.     

باس بزرگ و باس كوچك ساز ويولنسل يا چلو؛‌

در نيمه اول قرن شانزدهم، هنگامي كه خانواده ويولن از ويولا دا براچيو (viola da braccio) بوجود آمد، سازها در سه رجيستر (محدوده صدایی) ساخته شدند: تربل (سوپرانو) ، آلتو/تنور و باس. اولين كساني كه مبادرت به ساخت ويولنسل كردند سازندگان مشهور ويولن آندريا آماتي (Andrea Amati, 1581-1632)، گاسپارو دا سالو (Gasparo da Salo, 1549-1609) و پائولو ماگيني (Paolo Maggini, 1581-1632) بودند. سازهاي آنها با طول بدنه 80 سانتي‌متر، بزرگتر از سازهاي استاندارد كنوني بودند.

به نظر مي‌رسد احتمالاً سازهاي باس اوليه از خانواده ويولن به جاي سه سيم، چهار سيم داشتند. ركوردهايي از سازهايي در كوك‌هاي متعدد وجود دارند. كه دو تا از آنها به مدت زيادي مورد پذيرش عموم قرار گرفتند. اولين اينها روي Bb1, F2, C3, G3 دارد كه دو نوع از اين كوك‌ها در مدت زمان طولاني نسبت به سايرين بيشتر مورد استفاده بود. اولي روي Bb1, F2, C3, G3 ( يك تن كامل عميق تر از امروزه) كوك شد، كه اين كوك در فرانسه و انگلستان تا اواسط قرن 18ام رواج داشت و ادامه رجيستر باس از كوك روي فواصل پنجم ويولن و ويولا بود. در اين شكل تمام سيم‌هاي سازهاي زهي روي يك فاصله پنجم كوك شدند: E5, A4, D4, G3, C3, F2, Bb1. اين كوك نياز به سازهاي نسبتاً بزرگي داشت كه هنگاميكه تنها ويولنسل ساز باس بود، مورد استفاده قرار گرفت بدون اينكه از حمايت كنتر باس (دوبل باس) برخوردار باشد. به هر حال با توجه به طبيعت گروه سازهاي زهي ثابت شد كه نوع دوم كوك مناسب‌تر است و چلو (ساز باس) روي يك اكتاو زير ويولا (ساز التو- تنور) كوك شد. بنابراين كوك C2–G2–D3–A3 بوجود آمد كه هنوز امروزه مورد استفاده قرار مي‌گيرد و ممكن است در كشورهاي آلماني زبان در اواخر قرن 16ام مورد استفاده قرار گرفته باشد.

مايكل پراتوريوس (Michael Praetorius) در Syntagma Musicum (1619) ساز خيلي كوچكي با كوك F2, C3, G3, D4 توصيف مي‌كند.  

قبل از سال 1700 اساساً دو ساز با اندازه‌هاي مختلف وجود داشت كه اين كوك مرتبط با آنها بود: ساز باس بزرگتر، بدنه‌اي با طول 80 سانتي‌متر داشت و عرض آن 37 سانتي‌متر در بالا، 47 سانتي‌متر در پایين بود. ارتفاع ريب‌ها يا نوارهاي قوسي  (11 سانتي متر تا 13 سانتي متر) بود. ساز باس كوچكتر در حدود 74 سانتي‌متر طول داشت و به همان نسبت باريكتر بود.

تا زماني كه سيم‌هاي تابيده شده فلزي اختراع نشدند ساخت سازهاي كوچكتر امكان پذير نبود: حجم صداي بيشتر، طول نسبتاً كوتاه سيم‌ها را جبران مي‌كرد، به اين ترتيب كيفيت‌هاي مورد نظر صدا حذف نمي‌شد.

سازهاي بزرگتر غالباً به صورت ايستاده نواخته مي‌شدند يا روي شانه آويزان مي‌شدند (در سازهاي پركاشن). اين سازها، با توجه به صداي قدرتمندتر به عنوان سازهاي ريپينو (ripieno) عمل مي‌كردند. سازهاي كوچك‌تر عمدتاً براي كارهاي تكنوازي مورد استفاده قرار مي‌گرفتند.  

يكي از شاخصه‌هاي بيشتر ويولنسل‌هاي اوليه بايد در اينجا ذكر شود: cutting اصطلاحاً به كاهش اندازه سازهاي بزرگ به ابعادي كه تا امروز متدوال است اطلاق مي‌شد: بالا و پایين بدنه حذف، ساز كوتاه‌تر، بخش‌هاي (bouts) بالايي و پایيني باريك‌تر و ريب‌ها مسطح‌تر شدند. ولي اين آخرين اقدام در آستانه استانداردسازي اين ساز نبود.

استراديواري معياري برای ساز ويولنسل يا چلو پايه گذاري كرد.

دوباره اين آنتونيو استراديواري (Antonio Stradivari) بزرگ بود كه استانداردهايي در اين زمينه بنا گذاشت. اگرچه او هم قبل از سال 1710 مدل‌هاي بزرگ (80 سانتي‌متري) ساخته بود ولي پس از آن سازهايي با ابعاد زير را ساخت: طول بدنه 75-76 سانتي‌متر، عرض 34-35 سانتي‌متر در بالا و 44 سانتي‌متر در پایين، با ريب‌هايي با ارتفاع 11.5 سانتي‌متر. بعدها سازندگان ساز از اين اندازه‌ها و نسبت‌ها استفاده كردند، كه هنوز هم مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

اين ابعاد جديد راه را براي توليد و توسعه تكنيك‌هاي تكنوازي روي ويولنسل هموار ساخت كه لوجيو بوچريني (Luigi Boccherini, 1743-1805) مي‌تواند به عنوان مهمترين طرفدار اين ابعاد در نظر گرفته شود.  او كه استاد و آهنگسازي ماهر در اين ساز بود تكنيك‌هاي نواختن را توسعه داد. از ترمولو، هارمونيك‌ها، نواختن سول پونتيچلو (sul ponticello) بيشتر استفاده كرد و نواختن ملوديك در رجيسترها (محدوده صدایی بالا) بالاتر را گسترش داد. بوچريني يكي از اولين نوازندگاني بود كه ساز ويولنسل را تنها به عنوان ساز باس در نظر نگرفت. او بود كه به ويولن‌ها و ويولاهاي دوم نقش‌هاي ملوديك بيشتري داد. بنابراين بوچريني مي‌تواند به عنوان يكي از پيشگامان نوشتن قطعات چهار و پنج بخشی براي سازهاي زهي در نظر گرفته شود.    

اقدام ثانويه در ساز ويولنسل يا چلو؛‌

تحولات اجتماعي و سياسي در انتهاي قرن هجدهم (انقلاب فرانسه) به اختراعات فني منجر و به تغييرات اساسي در موسيقي منتهی گرديد. مسؤوليت سازماندهي و حمايت مالي از رويدادهاي موسيقي از آريستوكراسي (طبقه اشراف) به بورژوازي (طبقه سرمايه‌داران و كاسبكاران) تغيير پيدا كرد كه منجر به تغيير شنوندگان موسيقي شد. كنسرت‌ها به يكي از ويژگي‌هاي معمول زندگي اجتماعي تبديل شدند كه حتي در سالن‌هاي بزرگتر از قبل اجرا مي‌شدند و شمار شنوندگان رو به افزايش بود. نوعي از نوازندگان ماهر سيار شكل گرفت. اين شرايط جديد منجر به تغييرات قابل شنيدني در نوع صداي لازم شد. صداي جديد قوي‌تر و درخشان‌تر بود.

براي دستيابي به اين امر، در حدود سال 1800، تغييرات زير در ساختار سازهاي خانواده ويولن بوجود آمد: به منظور بالا بردن فشار سيم‌ها و در نتيجه حجم صدا، خرك مقداری بالا برده شد و باريكتر (نازكتر) شد؛ سيم‌ها نازكتر شده و محكم‌تر كشيده شدند كه اين امر سبب شفاف‌تر شدن صدا و بهبودي پاسخ شد؛ دسته با زاويه‌اي به سمت عقب خميده شد؛ همزمان دسته و صفحه انگشت‌گذاري بلندتر شدند. براي مقابله با فشار سيم‌ها روي صفحه، پل باس (bass bar) و پل (soundpost) نيز تقويت شدند.

حتي در ويولنسل‌هاي بزرگ و قديمي سيم مرتعش در حدود 2 سانتي‌متر كوتاه‌تر از سيم‌هاي روي سازهاي كوچكتر امروزي شدند چرا كه دسته همانطور كه در بالا ذكر شد درازتر شده بود. از آن زمان تغييرات بيشتري در اين ابعاد روي ساختار اين ساز بوجود نيامد.