霸拓会员群研讨-谢新提：《木材与钢琴》（六） 201214
霸拓会员群研讨
木材与钢琴（五）
文/ 谢新提（湖南艺术职业学院）
【编者按】
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3月20研讨题目：《木材与钢琴》（五）
分享老师：谢新提
共同分享老师：
黄永更 吴汉洲 韩瑞涛 耿勇志 樊海宽 孙德卿 江国柱 何海冰
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！
今天我们继续木材的声学性能。
昨天我们讨论了木材的声辐射性能和内摩擦衰减。
这个主要和我们的钢琴音板有关。
我们还讨论了木材对声的反射、吸收和透射。
这个主要和我们钢琴的外壳结构，钢琴所处环境有关。
我们还讨论了钢琴上门板设计放音孔的以及钢琴顶盖开合位置对音乐传播的影响。
我们还可以联想一下钢琴除音板以外其它木结构对钢琴声音传播的影响。
耿勇志：外壳木材会吧声音阻断吧？
黄永更：外壳呗，立柱。
张岩峰：中盘？ 三角琴的谱架？
樊海宽：外壳木材密度，漆面厚度背柱等。
黄永更：现阶段里，钢琴的设计生产，大多没有从音板以外的方面去考虑吧？
张岩峰：弦轴板？
崔银凤：肋木材质和粘接工艺？
孙德卿：肋木算不算？
何海冰：击弦机总档算不算？
黄永更：除了音板之身以外，那就多了。
外壳，背架，铁板，中盘。
何海冰：黄老师，背架会有哪些影响呢？
孙德卿：应该都是吧，木头的都算。
黄永更：维持音板发音所必须的部件，不应该考虑哟！
有影响也得存在！
孙德卿：只是有利的一面大于影响的一面吧？
黄永更：唯一可以考虑改变的也就是顶盖，上门板，下门板了。
崔银凤：是的黄老师。
耿勇志：我见过某品牌在音板开孔的，真是五花八门。
崔银凤：音板如何开孔呢？那岂不是破坏了音板的整体性了么？
耿勇志：在角上开个孔，放着个铁网。
何海冰：耿老师，在哪个角呢？
耿勇志：右上角。
吴汉洲：很多音板是有开孔的。
孙德卿：是音板吗？@耿勇志
耿勇志：对，我找找还有没有图片。
崔银凤：音板开孔是有他的优势么？@吴汉洲
黄永更：侧板涉及到钢琴的整体强度，不易考虑对声音传递的影响，文章只有从顶盖，上门板下门板去做了！
吴汉洲：音板开孔是为了使支撑铁板与背柱之间的螺丝穿过
耿勇志：是这样的。
崔银凤：吴老师您说的是耿老师这种情况么？@吴汉洲
孙德卿：贴的纸吧，是说明上门板开孔了吧？
吴汉洲：我说的不是这种。
耿勇志：只是见过，并没有真正对比过有没有优势。这不是贴纸，可以看到里面的击弦机。@孙德卿
崔银凤：这种么吴老师？@吴汉洲
吴汉洲：是的。
耿勇志：背住连接螺丝，应该所有钢琴都有孔。
黄永更：从弹奏者本身来说，钢琴的声音强度应该满足他的要求了，如果过于追求音量和少量的传递音色，必要性应该不是太大！
樊海宽：有的是没有的。
韩瑞涛：开的这个孔在静角处 没什么大碍。
何海冰：这个是想做成类似吉他的音孔吗。@耿勇志
耿勇志：这就不知道了，只是某品牌，一两个型号有这种设计。@何海冰
我想应该是增加卖点吧。
贾阜东：静角处的声音往外传也有一定道理的。
何海冰：叫做低音区背部散音孔。
谢新提：我们要明白，音板整个板面本身就是一个巨大的传声体。
何海冰：刚查了一下名字的翻译 tone moderator。
黄永更：我认为是噱头。如果为了传音，可以让静角不存在便是！
谢新提：音板振动，激发表面空气进行疏密有致的声传播。
贾阜东：应该是空气流动设计的。
谢新提：这个音孔其实就是在静角上的造型。
因为钢琴前下门板也是开放状态，再说，钢琴不是低音炮，没那么大的振幅。
我们接着往下走。
今天，我们来讨论：木材振动声学特性的应用。
1.合理选择乐器用木材
木材具有优良的声共振性和振动频谱特性，为乐器制造的主要材料。
我国民族乐器琵琶、扬琴、月琴、阮、西洋乐器钢琴、提琴、木琴等，均采用木材制作音板(共鸣板)或发音元件(如木琴)，就是利用了木材的振动特性和良好的声学性能品质。
电声乐器系统中，常利用木材的良好音质特性，制成各种类型特殊的音箱，以调整扬声器的声学性质，创造出优美动听的音响效果。
对于乐器用木材的选择主要从以下几个方向去评价：
（1）振动效率的评价
振动效率要求音板应该能把从弦振动所获得的能量，大部分转变为声能辐射到空气中去，
而损耗于音板材料内摩擦等因素的能量应尽量小，
使发出的声音具有较大的音量和足够的持久性。
因此，应选用声辐射品质常数较高、内摩擦损耗小的木材。
崔银凤：要求真高呀。
耿勇志：是啊。这就得精选了。
谢新提：我们还记得木材的声辐射强度与哪些因素有关吗
木材及其制品的声辐射能力，即向周围空气辐射声功率的大小，与传声速度成正比，与密度ρ成反比，用声辐射阻尼系数R来表示。
以上是对琵琶，月琴，中阮三种乐器面板各个方向的声传播测量统计。
感兴趣的老师可以仔细研究一下
我们知道以上三种乐器的共鸣板是用什么木材做的吗？
贾阜东：追求音质音色完美肯定要选择适合做音板的材料。
康新鹏：泡桐。
黄永更：好像是泡桐。
孙德卿：
是的，什么乐器适合用什么木材来做，一定要大量的实验和得出数据，结合音色的辩听才好。
谢新提：
孙德卿：应该也是云杉吧。
谢新提：一般都有泡桐。@孙德卿
何海冰：不一样的乐器需要的音色应该不一样吧？
孙德卿：音色我理解，不同乐器应该用不同的木材。
谢新提：不管采用什么材料来做共鸣板，首先应选用声辐射品质常数较高、内摩擦损耗小的木材。也就是振动效率的评价 。
其次;（2）音色的振动性能品质评价
音乐中音色与振动的频谱特性有关，要求频率轴上基频与各高次谐频的幅值分布以及在工作频率范围内的频谱连续。
黄永更：梧桐木应该也是传声效果不错的木材。我大学时的一个搞古筝，古琴的教授，丁承运老师，听说哪里有拆除古庙等老房子时，就要赶去，寻找古董的老梧桐木。用来做古琴用。不知到底效果如何。
谢新提：
上图就是对三种乐器的共鸣板的频谱测量。
孙德卿：有历史的久远味道，也就是谢老师说的振动效率高。
谢新提：可以看出，一块共鸣板，并不是所有频段都能响应的。
就像我们弦振动过程中，不同的击弦点，得到不同的频谱，音色也不同，共鸣板也一样。
他的频率响应（频谱）情况决定了他的音色。
孙德卿：可不可以理解为非洲鼓的敲击不同的位置，发出的声音不一样。@谢老师
谢新提：不同板材，不同结构，不同厚薄，不同频率等，都可以得到不同的音色。
是的。这符合杨氏定律的规则。@孙德卿
崔银凤：上图折线和剪头都啥意思呢？
谢新提：带方形的线条是月琴共鸣板的频谱。三角的是琵琶的共鸣板频谱。@崔银凤
孙德卿：低的地方说明他不发音，或者是发音不好听呗。@崔银凤
崔银凤：哦～好的，慢慢理解谢谢两位老师@谢新提 @孙德卿
谢新提：顺着这个线条由左往右看，是它对所经过的各个频率段的频率响应情况。
孙德卿：数字来说明问题。
谢新提：
如上图，有一个峰值。
崔银凤：嗯嗯，大数字是频率值。
谢新提：说明，这块面板对于350HZ的频率特别敏感。如果有和这个频率段的音源击发它，他就能产生特别好的共鸣。
孙德卿：数字高的地方，说明好听？就是共鸣好。
谢新提：而往右走一点点……
孙德卿：就是那个视频的玻璃杯音乐，必须那个频率，而且要持续。
谢新提：就有一个波谷……
孙德卿：是的，很低，
谢新提：说明，这板板，对于４５０HZ附近的频率不敏感，他将不会很好的放大这个４５０HZ左右的声音。
崔银凤：好的回去看原图有点理解了。
谢新提：
从一位录音师的角度来看，这样的频谱是不均衡的频谱。
黄永更：低的位置，表示音强对吧？@谢新提
谢新提：发出来的声音会比较单薄。
不是。@黄永更
是频率响应情况。
孙德卿：不好听，振动不充分。
谢新提注意，看下面的从左到右，１００HZ-５０００HZ。
何海冰：具体来说，也就是大概6的音量要比其他的音量小一点，可以这样理解吗？@谢新提
谢新提不能这样理解。@何海冰
我们的每一个乐音都是复合音。
何海冰：我再想想。
谢新提：这样说吧，我们的琴弦张挂在琵琶上面，我们拨动它，发出声音。从弦振动的角度来看，这根弦的每一个分音都应该按照分音列的规律 ，由基音到高次谐音，由强到弱顺序排列。
崔银凤：是这样没错的
谢新提：弦振动过程，会形成一个自然的频谱图。
上图就是理想中的弦振动动频谱图，基音强。
第分音会弱一点，第三分音更弱一点，越往高次分音，就越弱。
可是，当我们把这根弦挂到吉它上，或者挂到琵琶上去，就不能再这样去理解了。
弦振动只是音源而以，虽然弦振动本身的频谱很均匀分布，可是，他共鸣板不一定能全部响应。
有些只响应13579分音。
有些只响应2468分音。
崔银凤：是因为木材的声辐射品质影响了他们的频谱响应了吗？
谢新提：这就象上面的月琴，阮，琵琶三件乐器的面板一样的。
是的。
每一块板都会有他的频谱。
何海冰：我好像有些明白了，有些音的谐音听得很清楚，会干扰正常的音。
谢新提：不是。@何海冰
何海冰：我再琢磨琢磨。
谢新提：是琴弦发出450HZ这个分音，但，音板就是不响应，因为这块音板天生就没有这个频段。
耿勇志：这次彻底明白了、
贾阜东：今天的内容不好懂。
孙德卿：月琴不带孔，琵琶带孔，是为了这个吗？
谢新提：也就是说，为什么琵琶的声音听起来比钢琴的声音要单，薄，没那么悦耳。
吴汉洲：找不到共鸣点。
谢新提：
是因为，琵琶的音板频率响应问题，如果把琵琶的弦装到吉它上去，装到小提琴上去，装到钢琴上去，他就能找到相应的共鸣点，找到不同的共鸣点，从而得到不同的音色。
这就是共鸣板的频谱。
崔银凤：明白了，各位老师还有什么疑问么？
谢新提：你喜欢喝酒，我也喜欢喝酒，你到我家来，我们就可以一来一去，我们有共鸣。
吴汉洲：那云衫的频谱有吗？@谢新提
孙德卿：就是和材料相匹配。
谢新提：音板、共鸣箱等乐器要求来自弦的各种频率的振动应该很均匀地增强，并将其辐射出去，以保证在整个频域的均匀性。
何海冰：琴弦和音板要互相匹配。
谢新提：金属材料谐振峰呈现尖锐的离散频谱特性，木材（如云杉）频谱特性及其各高次谐频位置的谐振峰形都比较平缓，呈现出连续谱特性。
王策：有的琴就不共振，声音出不来。是不是这个原因。去琴厂挑琴会碰到。
谢新提：琴弦的品质很重要，但，最终由音板的共振频谱决定，嫁鸡随鸡，嫁狗随狗。@何海冰
同一根琴弦，上不同结构特片的音板，得不同的音色。
可以这么理解。@王策
孙德卿：琴弦和共鸣板要匹配。
谢新提：因为每一块音板都是独特而唯一的存在。
何海冰：我想一下。
崔银凤：音板是主人，音板决定钢琴的共鸣好不好，是这样吧？
孙德卿：古典吉他和民谣几台的琴弦和音板的匹配吧？
吴汉洲：也有可能是弦槌的问题。@王策
何海冰：明白了，谢老师。
周昕：中国民族乐器的特点是明亮高亢，这个和我们的民族文化有很大关联！也就是说每一种乐器都有它的独特性！而这种独特性是其它乐器代替不了的，包括钢琴！所以不能一味地去把一些乐器拿出来做硬性的比较！就比如说吉他只有六根弦（当然不包含一些改良的吉他），完全是不能和钢琴比较的，但是谁又敢说吉他的音乐表现力就不说钢琴了？不过是仁者见仁，智者见智罢了！
谢新提：你是富家女，你父亲打发了你奔驰宝马还有电器设备一应俱全，外加一自行车，嫁到了我们穷山沟里来了，一没路，二没电。你说，你能怎么样？@何海冰
何海冰：不开心。
谢新提：结果就是奔驰宝马还有电器设备一应俱全都不能发挥出来。
只有自行车可以很好地用起来。
孙德卿：好，很形象，谢老师。
何海冰：明白了，一身力气没地方用。
谢老师的讲解太形象了
谢新提：弦本身的复合振动，可以自然而均匀地发出很多分音，这些分音要想都通过共鸣板完美扩大，就得看共鸣板的频谱是否全面了。
贾阜东：看来还是要门当户对啊！
孙德卿：匹配，配对。
谢新提：很显然，任何一块音板都不可能有完整的频谱。
孙德卿：这也许是钢琴的魅力所在吧。
谢新提：都是有他独特的唯一的频谱，这也造就了各种各样的乐器音色。
黄永更：匹配两个字很重要的！
贾阜东：看来嫁鸡随鸡嫁狗随狗是不行的！
崔银凤：是的，有一份光就发一分热吧，只要符合乐器音色要求就够啦。
谢新提：也正如楼上周昕老师所说的，我们民族乐器琵琶音板，阮音木板，月琴音板，喟然都采用泡桐，但他们的形状不同，构造不同，所以他们的频谱也就不同，最后所体现出来的音色当然也不同啦。
崔银凤：是的谢老师。
谢新提：（3）发音效果稳定性的评价
木材音板的发音效果稳定性主要取决于木材抗吸湿能力和尺寸稳定性。
这个是让我们伤脑筋的事情。
崔银凤：跟含水率有关了吧？
孙德卿：吸湿能力好理解，尺寸稳定性是？
谢新提：我们的钢琴音板太大，就是不够稳定，才有了我们调律师永远解不完的结，也造就了我们调律师职业。
由于空气湿度变化会引起木材含水率的变化，从而引起木材声学性质参数的改变，而导致乐器发音效果不稳定。
王策：老师多活动手指啊，打这么多字好辛苦。@谢新提
谢新提：如果音板含水率过度增高，动弹性模量下降、损耗角正切增大以及尺寸变化产生的内应力等原因导致乐器音量降低，音色也受到严重影响。
因此制作音板的木材应进行改性处理，增大其抗吸湿性和尺寸稳定性。 厂家工艺用心一点，我们的工作就轻松很多。
木材的声学性能基本上讨论完了。
