对小提琴音频频谱波形分析的研究与探讨

[media=x,500,375][/media]       在上一个视频《音色在提琴世界里相对音乐的作用》以及制作的专辑视频，有琴友提出质疑，这个很正常也合情合理，科学的东西是来不得半点虚假的，但是同时也应该理解，现在的网络已经不再向以前那样宽松，看似简单但很复杂，会涉及版权、名誉权、相关视频转发平台的权限等等问题，因此，笔者也常常很无奈。

      为此，笔者专门制作了一个视频，在这个视频里，笔者采用的是当代世界级著名小提琴家在试琴时分别试奏的四个短视频做进一步探讨，4 把琴的原视频都是由一名世界级小提琴演奏大师在试音时演奏的：

      1、上亿美金-斯式1714名琴原声试音WAV录音音频   

      2、意大利小提琴制作维修大师最新制作的价值4万5千美金的仿斯式琴WAV录音音频  

      3、千万美金古董瓜氏琴（价格年代琴型原视频没说，只是说到千万级别的古懂瓜琴）。

      4、69美元的学生练习琴

     在这个视频里笔者采用的都是WAV格式的音频，笔者没有对音频进行任何的修改，是下载的原声录音，而且也是保持原本试琴录音的排列顺序。

       我们大家都知道，WAV、mp3实质都是模拟音频，只要是模拟音频，那它自身就一定携带者频率波形和频谱谐波波形，这个想丢掉都不可能。因此，笔者在国外曾见到过一些制琴师利用频谱谐波与频率波形对提琴整琴乃至提琴部件进行波形比对，但是人家不知道是从哪里搞到的世界名琴的部件标准波形拿来对比，后来只是自己琢磨研究。

       我们经常研究提琴的问题，实质概括说就是三个方面的问题：

       第一：制琴：（ 木材、琴型、制作工艺、油漆）这四个方面，

       第二、质量：（ 音量、音色、开音时长、灵敏度、穿透力、传远效果 ）

       第三、用琴：（ 使用惯性、演奏能力）

      实质上面说到的三个大方向，最终都涉及并指向了一个问题，那就是声音，到底什么样的声音是被所有人所承认的、接受的、认为是好的声音？这个才是根本的问题，至于一些已经无法修复使用的古董琴充其量就是个古董家伙，相对于制琴家来说也只能是提供个参考数据。

关于提琴的声音，各家众说一词，但也都是凭着耳朵去听，凭着一双眼睛去看，近几年国内外虽然采取了一些科学的手段和检测设备进行过一些检验，但也都是属于极端保密的，几乎很少公布于世。

      实质上，根据多年来的分析探索和个人经验，笔者认为对提琴的检验定论不能单单任凭各家的眼睛和耳朵来评定，应该拿出相对的科学数据来以理服人。

因此笔者认为，其实我们早就已经有了科学验证的利器了，只是还没被众人所重视，只要拿来在音乐编辑器里，通过音频的谐波编辑器里进行高、底音频的频谱解析比对分析，提琴自己就会说话，它自己就会告诉你它是属于哪一类、哪一个级别的，而且人人都可以是伯乐。频谱解析波形图实际显示的细节很清楚也很有说服力，只是目前还没有能够拿出相对具体的标准数据。

      笔者的鉴别方法其实很简单没什么难点呢，用声音采集器采集提琴的部件、或采集试奏的音频，WAV、mp3模拟音频都可以，然后放在音乐编辑器里，使用波形编辑器，分别使用频谱频率编辑器、使用频谱音调编辑器，首先使用频谱音调编辑器屏蔽或压限已经采集到的音频的高频、低频，就可以分别得到高频、低频的频谱谐波动态波形和波形数据，再使用频谱频率编辑器对已经采集到的音频，进行高频、低频屏蔽或压限就可以分别得到音频的频谱谐波的总的波形数据，然后参照最好的那个音频波形进行分析比对。

      多说一句，“参照最好的那个音频波形”，我们可以自己下载比如：阿玛蒂古琴1572、1648音频，斯式古琴1714、1716、1728、1732，或瓜氏古琴1735、1741、1742、1743等等音频波形存储起来，可以随时调出来使用。

      在这个视频里，因视频篇幅限制，只能做一些简单的注解和说明，仅供各位参考，同时也希望听取各家意见，多加批评指正。

很有意义的研究，只可惜老师已经退休了，不然的话，深入研究下去，会有更大学术成果的。

感谢太极老哥哥的参与支持！希望得到更多的参与和不同见解。谢谢太极老大哥！

有个问题：
假如耳朵听出来的与测试的相反，该怎么选择？
假如耳朵与测试一致，又何必去测试？

      这倒是个非常有意思的问题，讲大道理我不习惯，咱还是举例子吧，但不一定贴切。
     例如：
      1、一个人感觉身体疲惫精神不振，他自己判断可能是休息不好没什么大碍，休息几天就好了，可是同事非要带他到医院，经过科学仪器检查过后，最终发现他已经是癌症晚期，他该怎么办？到底是相信科学仪器还是否定科学仪器？
      2、他既然感觉身体疲惫精神萎靡，于是他自己根据自己的经验判断大概率就是休息不好没什么大碍，到医院经过科学的仪器设备检查一番过后，根据科学仪器检查结果最终下了结论，他很健康的确就是休息不好，回去修养几天就好了，那么，是否就可以说他去医院花很多钱检查岂不是多余？   
      这个例子可能不太贴切，但是也能够说明一点，在当今世界科学不断飞速向前发展的前沿，科学界、军工业、工业、农业等等都是依靠后发的、精准的科学技术在引导、在支撑，那么我们的其他行业、比如传统遗产文化，手工业作坊，乃至我们大多依靠传统或遗产模式和经验固守步进的提琴制造业，难道就没必要依靠科学的手段去打破壁垒，一探究竟吗？就没必要采用更加精准的科学手段去验证以往的经验主义、去精准地向前推进所谓已经成熟的工匠技术吗？这个大概率不需要再去验证了吧。
      当然，用波形去检验提琴的声音定性现在还不能说是已经成熟了的科学手段、或是必须采用的一种检验方式，人外有人天外有天，因此咱才使用了“探讨”二字，这也不是谦虚，其实这也就是尊重科学、信仰科学的一种态度，我们中国的老祖宗其实就是非常崇尚科学的先人，因此才先于他人发明了“四大发明”，可是，后来“三座大山”阻隔了继续向前发展的道路，因此火药被人家拿去弄出了火箭来打我们，指南针也被人家拿去整成了航海利器返来侵略我们，我们该怎么办？
      我的回答可能不适于某些人的世界观，但也就是以事论事，不当之处还望指正。

神思系 发表于 2023-10-10 09:17
这倒是个非常有意思的问题，讲大道理我不习惯，咱还是举例子吧，但不一定贴切。
     例如：
      1 ...

老人家也是这样，他不相信医学有什么作用，认为该死的还是得死。所以在得知身患绝症时，他拒绝接受专家医疗小组的意见，拒绝治疗，只听从那位私人秘书毫无根据的输液建议，最后耽搁了治疗。

因为对声音的偏好有很大的感性成分，
另外，不知测试时的“过滤高频”、“过滤低频”
这高频、低频是怎么设定的？

用这种测试方法得出的结论还需要进一步明确一下：
一把琴声音的好坏究竟有哪几个指标决定的？
这个测试能够反映哪些指标的好坏？

比如，就提琴的远传距离而言，即，声音的传播距离，
主要是由声音的功率大小决定的。通常音量大的总是
比音量小的传得远。就频率而言，低频波较高频波不
容易衰减，因此传得更远。就谐波、泛音而言，谐波
丰富，声音表现通常比较丰满。不过，因为总功率是
一定的，因此谐波多，意味着基波功率占比就小了，
传送的距离就会受到影响。当然，如果这时候含有较多
低频谐波，那么也可能传得比较远，只是较远处的声音
听起来音色会有所失真。等等。

因此，这种测试对鉴别、挑选提琴到底有多大意义，
需要仔细论证。


当然，对将科学技术方法及手段引入提琴制作和
研究领域，我始终是赞成的。各种探索和尝试，多多益善。
所以我对楼主的精神是赞赏的。

       其实发现用波形分析比对来检验小提琴的相关声音质量、相关音色的问题已经是很多年已前的事了。
       记得大概是2017年秋天的一个晚上，在网上看到两个视频：
      一是国外小提琴研究人员分别对四支斯式古琴对比当代制琴名师最新制作的四支新琴声音，采用的是盲测方式，其中有一支新琴当时被七名裁判一致认为是最好的声音，而且从音量、音色、灵敏度、穿透力、传远效果方面来听已经超过了那四支斯式古琴，在这个视频里，他们只是现场凭耳朵去听的。
      二是有一名很著名的国外小提琴制作大师和他的助手，采用最新的木材化学处理方法，（记得是用酵母沉浸加真空去脂的那种化学处理方法吧），制作了两支新琴，分别比对一支斯式古琴。   
      当时记得，那几支斯式古琴都是小提琴演奏大师带到现场的、也是他们亲自演奏的，还记得那几只斯式古琴当时还不是斯式里最好的那几只名琴。
于是，出于好奇就费了好大劲儿下载了那两段视频，然后在笔记本电脑上无数遍观看、反复聆听，但听来听去，总感觉新制作的提琴声音好像哪里有点儿出路，当时也说不出哪里不对劲儿。
       过了一段时间，就把下载的所有视频都放到AU软件里去反复的试听，（AU软件是可以同时加载音频和视频的）。又一个晚上，听着听着无意间触碰到波形那个按键，如同发现了新大陆，于是就对每一个音频都分别打开波形按键来听，突然发现它们的波形没有一个是相同的，再后来通过不断、分别采取频谱频率编辑器、使用频谱音调编辑器，分别采用频谱音调编辑器屏蔽或压制这些音频的高频、低频，就可以分别得到高频、低频的频谱谐波动态波形和波形具体的数据，再使用频谱频率编辑器对它们的音频波形，进行高频、低频屏蔽或压制就可以分别得到音频的频谱谐波的波形数据，同时还可以看到不同的声场、频图形等等具体的数据，然后参照那个斯式古琴音频波形频谱进行分析比对，最后终于发现，斯式古琴的波形线相对于那些新琴，它才是最丰富、最规律、音符波线亮点最多的那个，至于那些新制作的新琴，从波形线、频谱上看几乎全都存在着不同的问题和缺陷，而且在电脑上听，音量相对也都没有斯式古琴饱满、厚实，音色也相对不如斯式古琴丰盈、耐听，最终得到一个结论，从波形上分析，人们都耳朵听觉可能由于特定场景、环境的影响等等，往往不很精准，至少，仅仅凭着我们的耳朵去听、去鉴别，那不能说是比较科学、或者是相对完美无缺的检测设备，看来，我们还是有必要采取一些相对科学的手段来进行一番检测，科学的事物还是应该交给科学的设备和科学的手段来检验。
       因此，当时想在那两个视频的末尾留言处想留言，可是咱没有注册国外的那家网站，而且工作关系后来也就不了了之。
       后来，在工作之中，也因为经验论的些许问题吃过点儿小亏，现在回想起来，对一些以往的事情总觉得不免有些懊悔，现在退下来了，闲时无事回想起来，因此想要去验证一番，权当作是探讨，抛砖引玉。
       提琴声音的传远主要是由“声音的功率大小决定的”，这话不对，而是：提琴声音的传远能力主要是由于音箱共鸣产生的震动频率大小决定的，提琴声音大但不一定就代表音箱振动频率就一定大，（比如，低音提琴音箱大但不一定它的频率就一定是很大、在它附近听声音或可能很大，但有些时候它的音箱震动频率就不一定有比小提琴音箱振动功率更大，因此很多时候小提琴声音传递的更远一些）看来楼上朋友思路很对，还有：“就频率而言，低频波较高频波不容易衰减，因此传得更远”，这话对，但在频率波形上看，都是劣等琴的高音频率明显细小、且有断续、不丰盈、波线上亮点也少，因此可以断定，劣等琴音量、穿透率、传远效果肯定不如相对好的琴。就谐波、泛音而言，谐波丰富，声音表现通常比较丰满。只是较远处的声音听起来音色会有所失真。声音的失真大多数是因为声场、声像的影响有直接关系，在我的试验中，正在试验着声音的声像、声场关系，我也正在做图形分析，目前看，声音失真大概率根功率没关系不是很大，我也是在探索研究着，结论总归是怎样，现在根本无法下定论，因此需采各家广言求证。
       说点题外话。
       如果能够放下一些杂念，在提琴世界里认真思索，真的就会发现一些问题，比如：提琴的木材、选型、工艺制作、油漆技术、销售和售后等等、就不难发现一些问题，在选材方面，几乎大多都打着意大利云杉木、波斯尼亚枫木、印度乌木的名号，意大利的特种保护云杉大树当是他家的，说放倒就给放倒了，（就一点儿也不怀疑那些大概率就是中国或俄罗斯运去的冒牌货？）我在国外也买过制琴原料，也好歹磕磕绊绊做过了四把琴，其实心里早就明明白白，其实那些都是中国的东北白松或俄罗斯的冷杉，但咱卖给人家的时候咱就明明白白告诉他们那就是中国的东北白松，和意大利云杉一样，你随便放倒一颗树试试，就和在意大利一样，他得照样去蹲监狱然后被罚得哭爹喊娘。
       再说制作工艺和销售，外来的传统技术和经验至少目前还没被我们国内大多数的制琴作坊（应该叫工作室）百分百地吃透，甚至个别制琴厂、制琴家喊声比琴声都大、传得也更远，到底什么样的琴才是独奏琴的数据？他们整明白了吗？甚至对音乐都是一知半解的半瓶子醋，就在那里巴巴地说什么“音色、灵敏度、穿透力、传远”、难得的一把独奏琴、将来声音肯定如何如何升值啊等等。更有甚者，把自己家的提琴作坊说成是某某中国小提琴制作界的鼻祖、祖师爷，就差说他们都是斯特拉.迪瓦里的关门大弟子了！嚯！财大气粗吗？哪来的底气？这有损中国提琴业界的先驱和大师的门风，玷污先驱者的圣洁名誉啊，别忘喽，个别制琴厂就像19世纪末期德国、捷克荷兰的制琴工厂，一锤子买卖，饮鸩止渴，乖乖！冷汗直溜，一身鸡皮疙瘩！
       咱就问，这些人的科学依据是什么呢？鉴定的科学数据在哪呢？光凭着他们的一张嘴？
       还是坐下来老老实实研究点学问吧，工匠精神也是不断在探索中求进的。
       昨晚，在网络上看到几篇关于提琴的油漆、木材、经销商的几篇文，有的几乎是自吹自雷，嘴上毫无遮拦，这个文只是对于提琴的一些个别问题和个别现象进行探索的，其实也早就想发一篇这种探索的文字，在此借话引出不太相关的话题，权当做是闲话唠叨，任何人都别在意，但是有些话可以引此为戒。
       有时间的话，一定就提琴的一些话题做一番研究，也需与众行家大师共同探讨学习一番。

       为了说明问题，还是拿一些实际的数据来进一步验证。
       下面是斯式1687古董名琴和仿斯莱克勒新琴的频率波形分析对比：
       首先得说，这支仿制的克莱斯勒琴，也是我目前所闻非常震惊的一把很优秀的提琴，至少它的声音目前可以排进中国当代制琴师的前十，因为它的声音太出色，当然，我们也不应该拿现代的新琴和世界那么几把名琴比较，这这有点不近人情，就像拿一名刚刚上战场的士兵，枪还不知道怎么放非要去和拿破仑相比，这的确有点说不过去，中国的制琴师已经有名列世界的骄傲了，但制琴无终极，朋友尚需努力！
       只是有些业界所谓独奏琴，制琴作坊的什么鼻祖、祖师爷的倒是该歇歇了，独奏小提琴需要有哪些音乐的基本特性？我们中国人已经和提琴制作起点失之交臂，鼻祖、祖师爷和我们不相关，至于我们，最好能潜下心来，好好琢磨一番工匠精神到底是什么？