有关小提琴制作中音质控制的物理知识探讨

《怎样才能做好琴，Finnigan 夫妻如是说》这篇文章在网络上流行很久了，但是找不到原文出处。就你转载的文章就能找出很多不堪一击的言论： 1、这篇文章中有几处“频率就被放大开来”这句话就可以看出要不是假借德国专家的口要不就是翻译错误，否则就是这个专家只是制琴家对基本物理知识不是很了解。 为什么这么说呢？因为频率是不能被放大的，频率是单位时间内的周期变化次数，没有放大一说，这样用词一看就知道是蒙古游医。哈哈！原谅我对那什么夫妇的不敬。 2、如果理解成是这个频率的声音被放大也是错误的，小提琴是受迫振动，全部的能量来源于琴手琴弓的做功，小提琴本身没有任何能源能够让琴体具有放大功能，拿音响的放大做类比更显得缺乏科学常识，音响是由电源提供放大的能量的这些能量随着输入信号变化而变化才具有放大功能，音响是需要消耗电能的，小提琴哪来的电能啊？除非电小提琴。呵呵。 3、在看这句话：”这些快速变换的频率我们可把它们看看作在共振曲线上上下移动的频率基准线，有时恰巧相合于琴箱共鸣而有时却不同。“众说周知，琴箱的共振频率必需在所有的音符之外，否则就会出现非常可怕的轰鸣声，是硬伤。那么如果”恰巧于琴箱共鸣“就会突然出现和内部协调的轰鸣声，此话出自制琴专家之口简直不可思议，要不翻译错误，要不就是砖家。 这个专家对振动知识似懂非懂用了好多忽悠外行人的”专业词语“但是略加辨析就能看出，这是德国算命先生，用了一只虾牵了一根红线拉着一颗蛋……还是小心为好，听听就算了，别当真。

物理、工业应用及工程技术方面所讨论的“共振”严格地讲，是指系统在固有频率上的振动，固有频率之外的频率受到系统的阻尼很大而不易振动，因而系统在固有频率之下的自由振动及受迫振动振幅远大于其它频率下的振动振幅，因而称“共振”。音乐上的“共鸣”是指声波对人的听觉上的感受，鸣响、回荡、大声之意，是耳膜接受到的、宽泛的声波振荡，是空气波的感受。小提琴琴声的实质是弦音的传递、放大、修饰，弦音是在较宽频带上的连续频率变化，无法与琴箱几个固有频率相对应。即便那忽悠人的德国夫妇作出了“共振”之琴，用来演奏滑音岂不成了连顿弓，演奏“梁祝”就成为连顿弓练习曲啦，哈哈！

      回首看看自己十几天的开题帖子发现自己也犯了错误，对共振的概念也有模糊运用的问题，对小提琴的声学结构也是似懂非懂，这点我要做自我批评！不过我的本意就是要说出自己的认识，看大家怎么评价，然后去发现自己认识错误的地方。

     看不同的意见能刺激大脑反思逐渐修正自己的认识，所以先在此对参与本帖的朋友特别是 zystudio等朋友认真的态度表示由衷的感谢！ 尽管我们的观点有所相左，但是只要是就事论事大家就有共同进步的机会，就能双赢。然后谈谈这十来天来自己的认识进展情况。

    现在我比较清晰的认识到，小提琴的声学和力学结构原理应该是这样的：主振源是琴弦，整个主振源系统应该有三个关键受力点，分别是琴枕或按下琴弦的手指与指板的触点、琴马和尾枕，几天前对尾枕并不注意，其实尾枕也是弦主振系统的重要支点而不是系弦板。

      先讨论面板与背板的作用。头尾两个支点提供了整条弦的振动力学条件，而琴马是振动传动机构，它把弦的振动传递给面板，面板通过弦的巨大压力使琴马的右脚紧压音柱成为一个为固定支点，而琴马的另一脚则带动左边的面板跟随琴弦做上下振动，左边的面板底下的低音梁增加了振动系统的质量，起到振动阻尼作用，另外更重要的是让更大面积的面板参与振动，从而扇动更多的空气产生振动提高了弦机械振动转化为声能振动的能量转换效率，尽管空气振动本质也是机械振动，但是为了讨论方便还是把人耳能接收的空气振动称为声能振动（或称声波）以便与弦的机械振动区分开来。我拆了一把小提琴感性认识到背板的力学结构比面板要牢固多了，类似于音箱的背板，而面板的f孔有两个功能，一是倒相泄音孔（面板向琴箱内压缩空气运动的时候，琴箱内的声波与面板表面拉伸的声波相位叠加合理利用了振动能量，从而提高了面板发声效率，有一种倒箱音箱就是根据这个原理设计的）；二是让面板更具弹性，因此如果与音箱比较，可以确认面板就是音盆，要让面板发声灵敏就要合理控制面板的某些边缘厚度，所以好的提琴面板边缘就一定会有很用心挖出的均匀过渡的凹陷地带，如果不是从力学抗压耐用的因素来考虑，可能这个凹陷地带越薄，面板的弹性就越好，发声转换效率就越高，越具有所谓穿透力，但是要兼顾可能带来的力学和声学方面的负面影响就得有个度，这一靠经验二靠现代科学手段，这是后话。至于背板，在整个发声系统的声能转换效率中与面板相比较作用不是太大，但是会影响音色，搞得不好木桶味或是缺乏生气的音色应该就是受背板影响的，背板的谐波振动特性影响音色是无疑的。但是背板在力学上还是主要的强大后背支撑作用。

      然后是琴马和音柱的位置关系。从上面分析可以看出，音柱与琴马右脚的位置关系实际上决定了面板振动的自由度和谐波的频响曲线，所以传统经验然大家都知道这两个元件的重要性，如果对其进行几何图解和力学分析应该可以很容易找到调试的方向，比如使花一天的调试时间减少到更短的时间就能达到理想声学效果。怎么弄，我个人以后肯定会花业余时间做点学习探究尝试。

      接着是尾枕与拉绳。搜索后发现其实有前辈已经发现这里的重要性，大家花很多精力讨论琴马，买高档琴马，却忽略了这里的重要性，我看有前辈用G弦代替拉绳收到很好的效果，当然，我怀疑尾枕和尾柱能否承受。这也是将来我要进一步学习实验的目标，还有是否改变了小提琴的音色风格，得不到主流的承认也还有待时间的考验。

好了，胡扯到此，希望有朋友继续积极参与。另外，我感觉了解了小提琴发声原理也有助于小提琴的学习，这两天至少我终于明白作曲家为何会把同样的音符安排在不同的弦上。哈哈……

      

  

   其实我一直也是想以扬声器纸盆来想像或说是解释小提琴尤其是面板的振动的，也按此想法改动过琴，ba5rw关于面板边缘的看法我是赞同的。但因为从小也爱装置音响、制作音箱，所以也很明确的知道，为了高保真、防止音染，音箱不管是密箱、倒相箱，它的箱体是要防止振动的更不要说是共振了，甚至用水泥用厚金属，就是现在也有全铝的音箱产品，这点是与琴箱截然相反的，所以小提琴琴体是可振动的，需振动的，很难想象用钢筋水泥来做琴，小提琴各个零部件都在参与振动，由于不规则、厚薄、大小、位置等不一，音柱、音梁整个系统其实是异常复杂的，振动形式也是异常复杂，大家觉得用中学物理知识来个“受迫振动”就可解释小提琴这样多自由度、非线性声学系统的振动，未免太简单化太寒酸了也太没有实际意义了。更要命的是它是乐器，就是做出了所谓声学上“完美”的提琴（这都不大可能）它也极大可能不是演奏家们认为的“好声音”的琴。

    还有一个是艺术上常会用到超学科或者说不严格合乎本门艺术范畴的术语，最多的例子是常用视觉艺术的词语用在听觉艺术或者相反，比如你的画颜色用得很响亮，你的声音非常明亮·、和弦的色彩很丰富....等等,提琴制作家使用物理名词会有些这样的情况，不要误以为他们是智力低下、是未上中学所致，倒要反过来自己多想想，不要以为中学知识不能解释的甚至相悖的就一定是错的，说不定是大智慧！对小提琴演奏艺术对小提琴制作艺术可以去攀登、学习、摸索甚至努力掌握、精通，但很不想又见到什么某地农民或木匠或者是物理学教授破解了小提琴制作的世界难题，超斯越瓜等等。很傻很丢人，哦，停，我也啰嗦了，该去睡觉了。其实探讨探讨争论争论不是坏事，倒挺费时间。

另，星球之间都可有共振频率，地球的空气一定不能共振？

拉琴的需要点形象思维艺术，做琴的还是需要点逻辑思维严谨的。 俺们又来复习点书生气的逻辑学了： “存在及可产生共振” 不等于“我们需要这种共振” 或者不等于“这种共振一定有利于美化琴声” 或者不等于“我们不想去减弱这种这种共振而更有利于美化琴声”

      我终于找到一种学习研究琴箱声学原理的简单替代品了，那就是压电陶瓷发声片，力求寻找箱体的谐波共振特性一般规律。陶瓷共鸣腔设计用到亥姆霍兹共振原理
，小提琴琴箱跟这个有关但不全是，因为两者有本质的差别但又有极大的关联。

      为何选用压电陶瓷片？因为其振动的物理过程跟小提琴音板极为相似，这样就不需要一直破坏提琴去寻找关键的调试参数方向，节约了成本，避开个人短板，我的手艺实在不行……如果有确切的结果会发到这儿和大家共享，也希望大家发表各自的意见和建议。