霸拓会员群研讨-谢新提：《木材与钢琴》（三） 201102
霸拓会员群研讨
木材与钢琴（三）
文/ 谢新提（湖南艺术职业学院）
【编者按】
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3月18研讨题目：《木材与钢琴》（三）
分享老师：谢新提
共同分享老师：
黄永更 陈佐霆 吴汉洲 韩瑞涛 耿勇志 丁娜
主持老师：崔银凤
百花齐放、百家争鸣是学术的基本态度。作为学术平台，霸拓推送（并不代表认同）能引发思索的文章。
谢新提：老师们好！
在备课过程中，我发现，讲木材声学，居然还需要不少的声学基础知识啊。
我也不知道老师们的声学基础如何。
木材声学一旦扯开，就是个学科啊。
黄永更：谢老师为了钢琴调律事业的发展，做无私的奉献！@谢新提
从基础开始讲吧！
谢新提：我尝试着讲一讲，尽量接地气一点啊。——我们先放松一下
讨论1：为什么要用木材制造乐器呢?
韩瑞涛：声音效果好。
贾阜东：木材共鸣效果很好。
韩瑞涛：原材料方便获得。也是方便加工吧。
樊海宽：也更容易维护吧。
谢新提：大家都知道，二胡是用硬木筒制作的，但，小时候，我看到邻居用塑料筒筒做二胡。
黄永更：1、轻，便于携带，2、共振效果好，利于发音，3、古代时，金属冶炼不发达，技术手段限制，4、韩老师的意见，加工方便。
贾阜东：木材传声效果好。
谢新提：类似于现在的下水道管。
你们猜这把二胡发出来的声音与红木二胡发出来的声音有什么区别？
黄永更：二胡的琴桶不参与发音，只起到共鸣。
贾阜东：木材共振柔和。
黄永更：这个还真没有凝听过。
谢新提：我们可能从木材的结构与塑料的结构上去分析。@黄永更
崔银凤：红木，和塑料，塑料不能共振呀。
谢新提：留个疑问在这里啊。
讨论2：面对一块木头，你会用怎样的方式去验证它的声学性能？
贾阜东：聆听谢老师细说。
黄永更：我小时候，曾经见到有一人用的曲胡，琴桶使用铜（炮弹壳）做的。
谢新提：重金属音色都出来了吧？@黄永更
黄永更：敲敲，听听，看它发音如何？@谢新提
谢新提：很想知道是什么音色？@黄永更
黄永更：记不得了，好像感觉没有两样。
谢新提：如果学了木材学，我们是不是还要看一看啊？
黄永更：因为发音共振的音源主要是莽皮
崔银凤：是的，谢老师现在调琴就想看木头。@谢新提
谢新提：那时您还没有去对比分析而已。
崔老师的木材学有点状态了。@崔银凤
黄永更：我个人理解，声音的音色主要跟发音源关系大些？
谢新提：我们知道木材是各向异性的，所以，影响木材的振动发音，肯定离不开观察年轮宽窄，纹理顺直程度，结构粗细等因素，敲击木材，使木材振动发音听其声音的高低和音色的好坏。
韩瑞涛：应该和共振源也有关。
贾阜东：莽皮只是起到震动的作用吧？@黄永更
韩瑞涛：是的。
黄永更：振动就能够发音。@贾阜东
韩瑞涛：所以和共振源也有关。
谢新提：韩老师说得好，二胡的木筒，塑料筒，金属筒之音到底有什么音色上的区别呢，面对一块木头，那么这些年轮，纹理，声音高低，音色动听与否？到底是由哪些音素决定的呢？@韩瑞涛
黄永更：声音来自物体的振动。@贾阜东
谢新提：我们就带着老师们的这些疑问去找一找答案吧。
我们先来了解一些与之相关的概念：
一、声音的基本特性
声音是一种能量，是传播中的能量，它的强度是通过垂直于传播方向上单位面积的功率，声功率单位为W／cm2。
贾阜东：就是，京胡的蛇皮板胡的硬板都是振动作用，材质不同音色不同。@黄永更
谢新提：我们的音响设备通常都会用多少瓦来标注。
声功率单位为W／cm2。
人耳对声音的感觉与它的频率有关，同样强度较低频率的声音比高频率的声音响度大。
人耳平均可听到的最微弱的声音强度叫做听觉阈，在1000Hz时是10-8 W／cm2 。
老师们说一说，人耳对哪一个频率段的声音最敏感？
韩瑞涛：20--20000赫兹。
谢新提：这是听觉范围。@韩瑞涛
韩瑞涛：考试的内容 背过的。
谢新提：我说的是敏感度范围。
何海冰：2000-4000。
韩瑞涛：这个还没想过。
何海冰：还是多少，有些忘记了。
江国柱：220-440。分律那段儿。
崔银凤：您说的是真的么。
谢新提：人耳最敏感的频率区域在1000Hz附近，很弱的声音也可听到。低于或高于此区域的声音，要听到它们就须加大强度，而且愈是向更低频、更高频区域延伸时愈是如此。
黄永更：没有注意过。
孙德卿：中间，最舒服的范围。
何海冰：这就记住了1000附近。
谢新提：人耳对音高变化的分辨力，因频率、强度、音色以及听者、环境的不同而异。
在1000Hz附近分辨力较强；往高频区，分辨力略下降；往低频区，分辨力的下降更趋明显，而且声压级愈小时分辨力愈差。
韩瑞涛：学习了。
谢新提：人耳平均可听到的最微弱的声音强度叫做听觉阈，在1000Hz时是10-8 W／cm2 。
人耳不是顺风耳，听觉是有阈值的。
年轻时候一根针掉地上，也能听得到。
黄永更：年轻人耳朵灵，人老了，耳朵会笨（迟钝）。
吴汉洲：年纪大了听觉会差点。
谢新提：随着年纪增长的增长，听学阈值也会升高。所以，跟耳背的老年人讲话，要扯起嗓子喊，目的是提高声压级强度。
测量一个声音的强度级时，可将它的强度与这个听觉阈的强度进行比较。由于人耳能感觉到的声音强度范围很广，通常用对数强度级来反映。
黄永更：肯能是属于器官功能谁退吧？
吴汉洲：年龄越大耳朵越不好使。
谢新提：
声压级强度能常用：分贝、PHON ，SONe来表示。
韩瑞涛：只知道分贝，其他两个不认识。
黄永更：分贝，常常听到这个词。对级别的划分没有学习。
谢新提：在音乐声学中，体现声音大小的量有声压、声强、声压级、声强级、响度级、响度等。声压(单位“Pa")和声强(单位：W／m2)是纯粹客观物理量。
声压级和声强级(可统称为“声级”，单位“dB”)是用对数换算而来的分别对应于声压和声强的量。
分贝更直观。
就象我们讲琴弦的规格时，0.775，太数字化了，直接讲13号琴弦就直观了。
对于声音来说，也是这样的，讲分贝很直观。
韩瑞涛：是的。
谢新提：专业测量时，还有响度级(单位“Phon")与响度(单位“sone”)的量则考虑到人的生理因素及主观感受。
黄永更：应该都有仪器可以检测出来吧？
韩瑞涛：这两个词很陌生。
谢新提：有的，马云家就有，您老可以淘一个玩玩。@黄永更
黄永更：好的。
谢新提：声学知识就先讲到这里，有机会我们再深入另外开题。
二、木材的传声特性
木材传声特性的主要指标为声速v。
即声音的传播速度。
老师们知道声音在常温空气中的传播速度吗？
何海冰：340米每秒，不知道有没有记错。
韩瑞涛：和介质的密度应该有关系。
黄永更：我记得每秒三百多米
樊海宽：是340。
谢新提：谢新提：差个几米。25度，346米。@何海冰
何海冰：果然是记错了。
樊海宽：平均温度下。
谢新提：那么在木材中的传播速度是怎样的呢？
韩瑞涛：会变慢。
黄永更：音速是介质中微弱压强扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/s。
百度给的。
崔银凤：谢老师说的是常温，可能就不一样了。
黄永更：与气温也有关，长知识了。
谢新提：木材是各向异性材料，木材传声特性具有明显的方向性和规律性。木材顺纹方向声音传播速度v‖明显大于横纹方向，不同的木材其声传播速度也不一样。
江国柱：温度高分子结构越活跃，传播更快。
谢新提：想知道我们钢琴的音板为什么要用鱼鳞云杉吗？
江国柱：跟物质的均匀度也有关。
何海冰：会不会与木材的密度、含水率、温度有关啊。
韩瑞涛：声音的传播速度均匀。
江国柱：年轮比较均匀。
韩瑞涛：速度慢。
谢新提：俗话说，是骡子是马拉出来溜溜。
我们来看看
江国柱：上图。
谢新提：
贾阜东：纹理清楚没有杂质。@谢新提
谢新提：
我们用数字说话
何海冰：顺纹最快 ，横纹最慢。
谢新提：是的。
何海冰：红色的数据是顺文比横纹的比值吗，谢老师？
谢新提：
比值差很大。
贾阜东：最后一项指标高。
崔银凤：顺纹也有快的。
韩瑞涛：数字越大越好吗？
谢新提：要综合看哦。
何海冰：可以理解为声音的定向传导好吗？
谢新提：还要看材质纹理加工性能。
这里只能体现出声传播速度指标。@韩瑞涛
崔银凤：鱼鳞云杉综合素质好。
谢新提：我们都喜欢。@崔银凤
谢新提：
江国柱：老师插一嘴，是榆林云杉还是鱼鳞云山？
谢新提：三个方向的传声速度比。
谢新提：因为其树皮长得象鱼鳞。
江国柱：
崔银凤：榆林应该是地名，错别字了吧？
谢新提：讨论来了，老师们，针对木材各向异性特征，即其各个方向的声传播速度。
我们来讨论，音板的拼板是什么方向的，横向，竖向还是对角，为什么要这样？
江国柱：对角。
贾阜东：对角线的。
谢新提：为什么要对角？@江国柱 @贾阜东
江国柱：顺着弦马方向。
谢新提：为什么要顺着弦马方向？@江国柱
何海冰：目的是为了更快的传导到整张音板吗？
贾阜东：顺着纹理使得钢琴整体发音。
樊海宽：整体共振更好吧？
江国柱：顺着弦马方向声音传播最快，能够加速激发整个音板。
崔银凤：是不是更好的应用他的传播能力呢？对角长啊。
贾阜东：声音的传导效果好。
樊海宽：变形率更小。
何海冰：会不会跟弦列有关啊？
崔银凤：好像有关。@何海冰
贾阜东：环形钢板也是为了整体发音。
韩瑞涛：弦马传递下来的音通过音板扩散。
谢新提：这和我们布置自来水管管网和电网差不多。
韩瑞涛：木纹和弦马尽量同一方向。
谢新提：不论是高音还是中音的声音，一时间，都可以通过传播最快的，与弦以平行的顺纹方向传播。
黄永更：好图。
樊海宽：及时。
韩瑞涛：哈哈 压箱底的图。
贾阜东：辛苦了！@韩瑞涛
谢新提：
何海冰：这个图是什么意思啊？谢老师。
江国柱：绿色的是肋木吗？
崔银凤：肋木么？
韩瑞涛：红色的是弦马吧？绿色的应该是声音传播方向。
江国柱：
崔银凤：木材声音分两个方向传播的好像、
谢新提：不论是中音还是高音，都选沿着音板顺纹方向快速传播到对角。
江国柱：是的。
谢新提：沿路通过肋木的顺纹传播速度均匀辐射到整个音板。
韩瑞涛：嗯，想起来了，这个对角就是类椭圆的长轴方向。
谢新提：所以，钢琴音板的设计是充分程用了木材顺纹传播速度快的优势，同时用肋木来弥补横纹传播的劣势。
江国柱：音板的理想震动模型，椭圆。
黄永更：我一直纳闷，两边贴木皮的音板，木皮的木纹与内部音板木纹纹理方向一致否？
韩瑞涛：这个图我也有，稍等。
谢新提：这个问到点子上了。
黄永更：因为，我们看到的音板木纹，是木皮木纹。
谢新提：有一年，我去一家钢琴厂去参观……
贾阜东：肋木是为了左右扩散音板是顺着纹理对角线扩散。
韩瑞涛：
谢新提：老板向我展示他的音板加工线……
黄永更：弄不好会违背了传音的方向。
江国柱：如果从稳定性考虑木皮应该与木纹错开的。
韩瑞涛：里外的纹理应该一样吧。
谢新提：他拿起一张音板说，谢老师，这音板我是给别人代加工的，你看，很硬、
然后，他又到另外一边又拿起一张音板晃了晃，你看，这音板很软吧，这是我的秘方，我只给自已的钢琴用。
韩瑞涛：还有软硬区别。
谢新提：黄老师，您现在能感觉到，贴木皮的音板，其纹理是如何排列了吗？@黄永更
黄永更：贴皮肯定会硬实些。
江国柱：大企业的马克。@韩瑞涛
贾阜东：越硬传导越快。
谢新提：仔细想想，搬砖的人。@黄永更
黄永更：我知道了。
韩瑞涛：谢老师请直言吧。@谢新提
谢新提：是交叉垛砖稳呢，还是平行垛砖稳呢？请黄老师说。
江国柱：肯定交错。
黄永更：贴木皮有两种用途，一是防止内部音板开裂，二是纹理均匀好看，遮盖了内部的瑕疵。
谢新提：所以，硬的音板，是木皮是芯板交叉胶合的结果。可防开裂。
江国柱：就像抛光弦与镀层弦。一个防锈，一个声音更好。
谢新提：软音板是木皮与芯板平行的结果，软，但，可能会开裂。
黄永更：如果不考虑防止内部开裂，只为了好看，就可以和内部纹理一致。这就是谢老师刚才举得例子吧。
韩瑞涛：应该是哪种好呢？
谢新提：那么我们贴木的初衷是什么？
韩瑞涛：防止开裂。
谢新提：我不觉得老板所说的软的就一定好。@黄永更
崔银凤：到底是为了好看还是为了稳定呢？
张岩峰：见过一台横纹音板的琴，没注意是否是复合的。
谢新提：都是顺纹影响了了声传播的统一性，还容易开裂。
张岩峰：不过那琴的确不好听。
谢新提：有违木皮的初衷。
丁娜：好看，防湿？
谢新提：何苦呢？
韩瑞涛：谢老师这里我没看懂 改天私聊。@谢新提
谢新提：具体我们还要考量其弹性模量。@韩瑞涛
不同厚度的木皮的影响等。
可能需要做试验。
韩瑞涛：贴的木皮厚度不一样吗？我一直以为应该是一样的。所有厂家的都一样。
谢新提：肯定各厂家有区别啊，连音板都不等厚了，未必还所有各厂音板厚度统一？
每个老板都在想问题，改变音色。
有机会多去厂里走走，交流了解。@韩瑞涛
韩瑞涛：会不会越改越乱？
贾阜东：音板的厚度应该是多少谢老师？
吴汉洲：改肯定有目的的。
谢新提：不过他们都会保密，不会说出来 ，就象我所见的这位老板，他说的硬音板，和软音板，他说是秘密，不告诉我。
韩瑞涛：
谢新提：问汉洲老师的权威解答。@贾阜东
吴汉洲：要么简化工艺，要么降低成本。
韩瑞涛：改的连这种料都用上了。
黄永更：那其实贴皮与芯板纹理交叉的工艺，也可以直接就创造了十字传音的条件，不知道对否？
韩瑞涛：我总觉得十字交叉不妥。
贾阜东：应该是越薄振动性能越好吧？
谢新提：这是肯定的。@黄永更
崔银凤：所以还是不改，有一定标准比较好么，吴老师。@吴汉洲
张岩峰：可是中间有胶。@黄永更
吴汉洲：肯定是有标准的，不是随便改的。@崔银凤
韩瑞涛：影响声音的传导。
崔银凤：谢谢吴老师，懂了。@吴汉洲
黄永更：还是由汉州老师权威讲述到底哪一种工艺最好！
谢新提：其实，今晚的主要话题就是落在音板上啦。
韩瑞涛：我也一直想知道。
谢新提：老师们讨论得很欢，还可以继续啊。
韩瑞涛：我对工艺很感兴趣。
吴汉洲：其实就音色而言，肯定是不等厚实木音板好。
崔银凤：要不，吴老师给讲讲呢。
贾阜东：应该是有标准吧？@吴红江
谢新提：弹性模量与木板的密度，厚度有关，以后会讲到的。@贾阜东
是啊，关于木材声学性能，我们还只开了个头啊
我们慢慢来吧，关键是要让这些知道知识点接地气。
贾阜东：不等厚实木音板是什么意思？@吴汉洲 ，
吴汉洲：根据频率需要，厚度不一样。
谢新提：有的人胖，要穿厚底鞋，有的人瘦，要穿薄底鞋，您就把低音当做胖一点的人，高音呢，当做瘦一点的人。@贾阜东
贾阜东：谢谢吴老师，高音薄低音厚是吗？
毛超宁：不等厚音板，一般会用在中高端琴。低端琴少。
江国柱：跟音的震动性有关。@贾阜东
贾阜东：又学习了以前就不知道。
谢新提：明晚我们继续木材的声学性能。
黄永更：是呀，高端琴用的实木单层板，可以适当的加工厚薄，中低档琴使用夹板，再加工厚薄不一时，不把表面木层破坏了吗？
韩瑞涛：可能是芯板就是薄厚不一。@黄永更
黄永更：那个木皮就难贴罗！@韩瑞涛
朱盼盼：反正钢琴能出好声，确实不容易，各方面都要配伍好。
江国柱：你看音板的边框振动性最差，是厚还是薄呢？@贾阜东
黄永更：我认为，边框不能参与振动。@江国柱
吴汉洲：高音厚低音薄。@贾阜东
孙德卿：发音原理，道法自然。
朱盼盼：声音均衡过度。
贾阜东：边框只是为了加固音板。
黄永更：我认为，边框是对音板振动达到边沿后的一种阻断。@江国柱
贾阜东：我说反了应该是高音厚低音薄。@吴汉洲
黄永更：再往边沿去继续振动，只能够出杂音。
江国柱：按理来说音板最好是椭圆振动，静角最好不参与振动是吧。
看一下这个图的静角。
韩瑞涛：静角不参与。
谢新提：这个静角真大。
黄永更：我想，静角就是对声音的一种阻断方法。
贾阜东：肋木除了传导的作用也有加固音板的作用，其实音板很薄。
江国柱：是的，防止能量过快流失。
黄永更：所以，肋木很重要哟！@贾阜东
谢新提：和驻波有关。@黄永更
黄永更：谢老师的用词更专业，更规范。
谢新提：静角的设置，和录音棚空间的布局是一个道理，打破形状，打破规律，得到更清纯的声音。防止声污染。
江国柱：我觉得整个音板的边框就像波节，波节的大小对声音有影响没呢？
黄永更：就是，不该响的地方，就不让他响。
江国柱：理念不一样吧。
贾阜东：阻断它的混响。
谢新提：碰运气啦，根据杨氏定律，可以这样推理，波节碰到边框的分音，活下来，波复碰到边框的分音，可能就无法延续发声。@江国柱
江国柱：把控好就会增色，不好就是混响。
谢新提：其实边框硬多的是考虑过稳定性，只有边框稳定了，音板的振动才会稳定。音板是一个非常复杂的振动。@江国柱
我们后续再讨论吧。
没关系的，说明这个话题有趣，就和音板的频率响应一回事，大家产生了共鸣。@贾阜东 @崔银凤
贾阜东：霸拓无私奉献正能量！
