小提琴雨天音色变好的启示：面板工艺的量化参考

在表述本篇观点之前，先请大家了解这样一个实验：共振摆实验。
共振摆是用来演示共振现象的一种传统教学仪器。在一根细线上挂几个单摆，其中Ａ、C、E的摆长较长且相等，B与D的摆长较短且相等，当我们使A摆动的时候，C与E摆幅最大，如果使B摆动，则D摆幅最大，这就是受迫振动的共振现象。共振摆结构参考如下，摆长可以调整。


然后再来看看大家熟悉的口琴簧片板的结构：

注意音调高的簧片短，音调低的簧片长。气体吹动簧片就会激发簧片的固有振动频率发出对应音调。

给大家看这两个案例是想让大家明白，一定截面积的刚性物体的共振频率和材料的长度和质量相关。上述振动体都是自由独立的。小提琴的面板被F孔分割成悬空的上下两个部分，其中每一根悬空的云杉的坚硬部分也就是秋材可以看成独立的单摆或簧片，而较软的春材可以当做隔离缓冲材料。显然，如果隔离材料越软，秋材越硬，共振的能量损失就越小，当然共振效果就越好。

春材原则上只是支撑材料，最好不要参与振动，当然实际上是不可能，但是理论分析上希望是这样的。干燥的时候，春材的强度高，更多的牵制秋材的自由振动，因为被春材连成整体，共振频率中心会移动，选频的品质因素降低了，效果大打折扣。而如果空气潮湿，春材变软，秋材的独立谐振能力提高，品质因素变高，发音就清晰明亮。至于天气的湿度影响春材的软和硬很容易拿一张纸巾试试，放在烤箱烤一会儿的纸巾可以横着拿不下垂，一阵哈气后就会软下来。这就解释了为何下雨天的小提琴音色谐音丰富优美，很容易通过判断谐音的启动与否防止走调，这是我深有体会的。

那么这样的原理对我们面板的选材和工艺有何启示和参考价值呢？个人推测：

1、可以通过面板材料的简单测试决定面板的厚度。也就是拿出一根规定好长宽高尺寸的云杉边角料，夹在老虎钳上，用手指拨动能发出音调，用笔记本或电脑频谱软件（我在群里发过好用的音乐频谱软件）测试其固有频率，就能得到这块材料的重要谐振参数，就能根据这个参数在根据自己的经验去决定面板的厚薄。

2、面板的材料选择春材不宜过窄，春秋才间隔不能过密。因为过密的面板秋材自由振动的物理性能不好，发音会比较干枯，也就是谐音会比较少。

3、了解了这个原理还掌握了一个重要的方向。那就是为何面板也不能过薄，那会损失秋材的振动质量，转移共振频率，导致高音无力。面板的拉丝工艺就是鸡肋，因为把秋材削掉减薄了，春材浮起来阻碍秋材的自由振动，显然是多余的做法，虽然貌似油漆后筋条显著好看，但是其实对谐波的产生非常的不利。

4、低音的颗粒感加强可以考虑在f孔附近取较厚的参数，这样挖出f孔后，悬空的秋材有更多的振动惯性，合适的参数能突出低音的高次谐波，表现出来就是低音的颗粒感。这是低音梁工艺无论怎么修正都无法实现的另一条途径。

5、音柱的位置处于限制E弦推动琴码的位置将有助于减少E弦的能量损失，而是真正依靠面板的谐振来提升E弦的共鸣。我在实验中发现，使用弱音器反而延长了E空弦的余音，原因就是限制了琴码对高音弦的能量分解和吸收。但是这个前提就是要弄懂面板的高音谐振原理，估计是在f孔的尾翘部分，这个部分的厚度应该是个微妙的工艺经验。

然后，要特别声明，关于谐音丰富的喜好和功过。谐音丰富的琴适合练习和无伴奏演奏，因为具有自参考音的功能，但是音量和穿透力估计不会太好，因为能量被转化为谐波。而音板谐音缺乏的，反而有可能音量大，穿透力强，需要伴奏或绝对音准能力超强的人。

人耳具有音调牵引的缺陷，也就强度大的音特别容易牵制音准的感觉导致最终走调，起先以为是我个人的缺陷，后来才知道这是人类的天性，可搜索相关知识，不是本文重点

小提琴的音色其实并无统一的标准，这是信息开放的时代大家共有的结论，本文只是提供一个选材和原理分析的方向，不具有好与坏的立场。

以上均为纸上谈兵，希望起到抛砖引玉作用，我自己是眼高手低，希望有人动手实践验证，需要我做力所能及的事情分享实验数据我会欣然接受。谢谢！

补充木琴的图片，小提琴f孔上下可以看做由秋材和春材分割的连成一片的木琴结构：

对您的钻研精神深表敬意。

喜欢谐音丰富的，一个是对音准有帮助，再一个就是感觉共鸣的声音很厚实，不单薄。

很有道理。以前拉琴时发现，经常在雷雨过后琴声变得格外好听，就是不知道什么原因。现在找到理论依据了。谢谢！

我的三把琴，只有声音最差的一把是潮湿气候更好听，另两把好一些的都是干燥气候下更好听，发音敏感，共振好，音色纯净灵动，泛音丰富。一旦天气潮湿，则发音迟钝，琴声发涩缺乏灵动，甚至有时人工泛音或自然泛音出不来。
不知是否空气湿度大不利于声音传播？

这篇文章必须用心去读数遍才可，太深刻了。深表敬意!
但有一点似乎与通常说法有悖：

2、面板的材料选择春材不宜过窄，春秋才间隔不能过密。因为过密的面板秋材自由振动的物理性能不好，发音会比较干枯，也就是谐音会比较少。

通常看到的比较好的琴一般春秋才间隔都非常密。

北京郭格 发表于 2019-8-6 23:57
这篇文章必须用心去读数遍才可，太深刻了。深表敬意!
但有一点似乎与通常说法有悖：
通常看到的比较好的琴 ...

给您找一段别人的文章，也佐证了我的推测，特别是秋材越硬越好，春材越软越好的说法，作者说自己也不知道为什么……实际就是我在文中提到的，秋材担负着谐振单元的功能，当然越硬越好，而且越厚越好，太窄就没有谐振功能了；春材只是棉绳，把共振单元绑在一起，肯定会限制影响共振单元的自由振动，完全消除做不到也没必要，当然也是适当的宽度更好而且越软越好！
春材太窄，强度提高，限制了谐振单元秋材的自由振动；太宽，占用了秋材谐振单元的空间位置，单元数显著降低，自然也不好，所以要有个度。“年轮过宽或过窄对提琴的声音都会产生不利的影响。小提琴年轮一般在每厘米7-10个较为适宜，中提琴略宽，大提琴为每厘米3-5个较为适宜。”——网摘。陈元光小提琴制作艺术也有类似论断。


这段话也是网上截取的：云杉材料只看年轮是不够的还需要看年轮之间的距离大小。如果年轮之间的距离比较大那样的不是理想的，相反特别密集也不是很好，最好是每个年轮之间的平均宽度在1.5-2mm左右。一种比较好的就是中间部位宽度偏大到边缘部位的时候是慢慢变窄的，这样的算是上等的云杉。还有一种就是宽度非常的均匀没有出现宽窄的现象，这种的也算是很好的云杉材料。

也奇89 发表于 2019-8-6 23:52
我的三把琴，只有声音最差的一把是潮湿气候更好听，另两把好一些的都是干燥气候下更好听，发音敏感，共振好 ...

本来打了好多字，突然意识到不是很合适，有可能产生误会。这种情况的确也听说过了。我是怀疑年限问题，但是不敢确认是年限久的琴干燥气候好听还是反之？能请教您的琴的材料年限吗？谢谢！

ba5rw 发表于 2019-8-7 09:49
本来打了好多字，突然意识到不是很合适，有可能产生误会。这种情况的确也听说过了。我是怀疑年限问题，但是 ...

大家直言不讳没啥不合适的，只要是在充分尊重别人的前提下，不同意见交流讨论都是有益的。我的琴材料年限未知，也不知您说的年限是指树木生长年限还是木料自然干燥年限。不过从琴的价格看，应该不会有很长的自然干燥时间。两把琴的面板年轮宽度都在1.2~2mm之间（指春材宽度，秋材宽度约1/5~1/4mm），顺直均匀。其中声音稍差的一把面板年轮在中间拼接处较密（约1.2mm），两侧逐渐变宽，到面板最宽处接近嵌线部位年轮宽度约2mm，此琴背板是云南料，背板年轮宽度约3.5mm。另一把琴面板年轮较密，1~1.2mm，且中间到两侧无明显规律性变化，此琴背板是欧料，年轮宽度约2.5mm。

也奇89 发表于 2019-8-7 12:47
大家直言不讳没啥不合适的，只要是在充分尊重别人的前提下，不同意见交流讨论都是有益的。我的琴材料年限 ...

前面打的字大意是说如果木材的年限指的是干燥或放置的时间，如果不够，比如只有五年什么的，就有可能半纤维素降解不够，容易吸潮，半纤维素不仅存在于春材部分也存在秋材部分，原则上寒带地区的秋材半纤维素含量更少，当然就更好，相对而言，春材的半纤维素含量高，木材储存年限较长的秋材受潮的影响会更小才对，但是我没有足够的样本也不敢断言，只能推测吧。

总的猜测是如果年限少的木材有可能潮湿天气音色反而恶化，但是不是上述原因还是谨慎为好，探讨吧。谢谢！

我的琴在干燥的天气声音要好一些，在潮湿的天气（6-9月份）要差一些，尤其是下雨前声音最差，除了与湿度有关，是否跟气压（下雨前是低气压）也有关系？

yxmajf 发表于 2019-8-8 22:53
我的琴在干燥的天气声音要好一些，在潮湿的天气（6-9月份）要差一些，尤其是下雨前声音最差，除了与湿度有 ...

你说的有道理。潮湿天气影响了木材的密度，会引起一些临时性的系统性的变化，但影响多少不知，如果潮湿天气持续时间短，则这种因素的影响可能很小。
最有可能的空气的气压、密度发生变化，这种变化直接影响提琴低频两个共振模式——Ａ0和Ａ1的频率发生变化。在这种情况下，因为提琴的Ａ0——一种重要的发音模式发生了变化，在潮湿天气听起提琴来应该是有一些不同的。

yxmajf 发表于 2019-8-8 22:53
我的琴在干燥的天气声音要好一些，在潮湿的天气（6-9月份）要差一些，尤其是下雨前声音最差，除了与湿度有 ...

抛开音色好于差的主观感觉，我更感兴趣的是谐音。雨天的时候谐音是更丰富还是更少？谐音丰富的特征是一个音的后面有许多共振的感觉，音色变的柔和或柔美，谐音更少则是音色单纯，但是感觉更明亮高昂。谐音多不容易按错音符，少则容易牵引走调。

    台风北上,辽宁饱受[雨露],数十日连雨天,相对湿度达100/100.琴都马放南山,宿置高阁,歇伏了.人最适合的环境应约是湿度55/100+-10,温度24度+-4.现空调有了加湿功能,会更感舒适.对一些设备如电子,电气设备,也是有一定要求的.提琴也不例外.雨过天晴,琴声好,那是湿度恰是她适合的居住环境,当然她愿意高歌一曲.我想在演奏厅,应有温湿调控,达乐琴最适合的条件.现琴盒有带温湿计的,用心人,会用干燥剂,湿棉球来调整.雨季香港网友老哥琴放在电视[原老式]上，去湿。。现有否带温湿控的琴合[制作是很简单的事]呢？你可用空调，在人，琴都舒适的室内，尽情的拉奏。

好好学习一下，虽然自己实在听不出来

谢谢楼主分享，这问题也困扰我好多年，只要拉琴，我基本能判断是否会下雨，我的几把琴都是雨前琴声谐音丰富，感觉更好听。我原来以为是空气湿度大，琴腹凸起，1、琴内空气容积增大，因而琴声变化；2、琴腹凸起，音柱更加松弛，琴板振动更自由所致。我原来还想削减音柱长度呢。