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[提琴制作] 关于小提琴设计和科研前景的畅想

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发表于 2019-1-20 13:34:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
近几天读了几篇小提琴设计和科研方面的专著,很受启发。想活跃一下论坛的气氛。发了这张帖子。我想借这个平台介绍国际同行在小提琴设计和科研方面取得的的成果,抛砖引玉,使我们更多的同行关注这个问题。

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 楼主| 发表于 2019-1-20 14:57:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhao668811 于 2019-1-20 15:03 编辑

       小提琴是当今世界上大规模生产和使用的乐器之一。是谁发明了小提琴?有人认为是意大利的制琴师安德列·阿玛蒂(1505-1577) 在1555年左右创造了现代小提琴。但并没取得共识。有人认为,作为弓弦乐器小提琴不是在哪一天发明出来的。应当把小提琴看作是一种随着时间的推移而进化而来的乐器,而不是一种瞬间被发明的完美产品。人们认为,第一种弓弦乐器可能起源于中亚,其乐器包括蒙古的莫林库尔乐器。这些中亚文书随后通过贸易路线前往世界其他地区。一旦欧洲的乐器工匠们意识到这些乐器以及它们是如何制造出来的,他们就会利用欧洲传统的工艺技术创造出他们自己的作品。也许安德烈·阿马蒂没有创造第一把现代小提琴,而是在16世纪早期在布雷西亚创作的。然而,我们可以肯定的一件事是,现存最古老的小提琴名叫查尔斯九世(CharlesIX),是安德里亚·阿马蒂(AndreaAmati)在1564年制作的,它在某些方面支持了阿玛蒂确实创造了第一个标准现代小提琴的说法。至少提供了物证来证明这一说法。小提琴因其体积小、通用性强、音色甜美、旋律优美,在欧洲成为一种流行乐器。因为小提琴乐器有较大的声音穿透力,为了适合更大的音乐场地,在18世纪末和19世纪初,小提琴经历了一些重大的技术变革。小提琴的指板变得更长,而且它也被设定成一个更大的角度来支撑琴弦的张力。琴弦的张力增加,再加上指板的变化,导致小提琴的音域和声音穿透力增加。新制作的小提琴使用了这些新的改进。目前尚不清楚这些改进最初是何时由谁作出的。
       在小提琴制作400年的历史中,制琴师们默默无闻的工作中,小的改进有时是不经意的,正是这些不经意的改进使小提琴完善起来。路易斯·斯波尔(Louis Spohr)在1820年给小提琴装上了腮托,使演奏者能够更舒适地握住小提琴,施展他们的演奏技巧。
       今天小提琴设计是否十分完美,没有改进的余地,小提琴的研究也无课题可选了呢?,且听下回分解。

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发表于 2019-1-20 17:49:57 | 显示全部楼层
谢谢介绍。

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发表于 2019-1-20 22:07:44 | 显示全部楼层
问题提的太高深了。不过可以确定的是进化是一定的。

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发表于 2019-1-20 23:37:31 | 显示全部楼层
其实赵老师提到的这些情况非常重要,比如,琴颈都改了,斯琴、瓜琴声音居然一样好。再比如,加了腮托后,琴的声音改变也很大。这里面有什么奥妙。有了解的话,大家可以一起讨论一下。

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同意你的看法。希望大家参与讨论。时代不断进步,技术不断革新,发明创造层出不穷。小提琴的设计也在进步和发展,科研的选题非常多。大家可以畅想一番。  详情 回复 发表于 2019-1-21 08:29

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 楼主| 发表于 2019-1-21 08:29:50 | 显示全部楼层
liudaiyi 发表于 2019-1-20 23:37
其实赵老师提到的这些情况非常重要,比如,琴颈都改了,斯琴、瓜琴声音居然一样好。再比如,加了腮托后,琴 ...

同意你的看法。希望大家参与讨论。时代不断进步,技术不断革新,发明创造层出不穷。小提琴的设计也在进步和发展,科研的选题非常多。大家可以畅想一番。

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发表于 2019-1-21 09:29:58 | 显示全部楼层
调音实在太麻烦,应该可以改进,最好有自动调音装置

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发表于 2019-1-21 20:56:56 | 显示全部楼层
小提琴声音太奧妙了,坐砖等玉,恭听下回分解。

点评

谢谢徐先生的支持!  详情 回复 发表于 2019-1-22 08:14

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 楼主| 发表于 2019-1-22 08:14:22 | 显示全部楼层
xuxianzhou 发表于 2019-1-21 20:56
小提琴声音太奧妙了,坐砖等玉,恭听下回分解。

谢谢徐先生的支持!

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 楼主| 发表于 2019-1-22 10:11:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhao668811 于 2019-1-22 10:12 编辑

077.jpg

       小提琴吸引了四个多世纪的制琴家和演奏家。令人惊讶的是,在这段时间里,小提琴的设计几乎没有改变。小提琴的结构紧密、简洁、实用,是经过长期演变进化形成的,展示了结构美学与声音美学之间的自然联系。也就是说,结构设计与声学并列,在某种程度上可以说结构设计不仅要满足小提琴美观和演奏的需要,更重要的是结构设计必须保证声学的要求。这一切在斯特拉迪瓦里小提琴上得到完美的体现。
       斯特拉迪瓦里小提琴特点是:琴身上部较为窄而小,下部较为宽大,中部弯度稍深,轮廓相称,线条美观。琴板宽大平坦,弧度极微,中间厚,渐而向四周扩张地薄下去,边部近侧板处最薄,面板厚薄适度,极易振动。斯式琴发音强而有力,音响宏亮,音色优美,传远效果极佳。斯氏琴结构合理、工艺精良、造型优美、音色纯美、灵敏异常,经久耐用,代表了制琴领域的最高成就,已成为结构美学与声音美学结合的典范。几百年来制琴界不断研究和模仿,希望重构和再现斯式琴设计。为此科技工作者研究小提琴的材料选择和处理,研究琴体的振动频率和声学特征,研究涂饰清漆的配制方法等等。已取得不少成果,得到很大进展。个别样本已经重构和再现斯式琴设计效果。预期今后一定会有所突破。

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 楼主| 发表于 2019-1-23 15:53:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhao668811 于 2019-1-23 16:31 编辑

       小提琴技术在18世纪不断发展。在此期间,小提琴已经纳入管弦乐队的组成部分。为了满足他们日益增长的需要,当时的制琴师们采用了阿玛蒂和斯特拉迪瓦勒斯小提琴的设计,并对其进行了一番改进:延长了小提琴脖子,安装了低音梁,并放大了音柱的直径。自那以后,小提琴一直保持相对稳定。
       对于小提琴的总体设计已经完美到无以复加的程度。但我们可以分解探讨。今天首先谈谈低音梁的设计研究。低音梁是什么?他有什么作用?一般人不太注意。似乎会认为,他没有用。其实不然,在小提琴音箱中,它的作用不次于音柱。在结构力学上它充当梁来加强腹部以抵御马子左脚的压力,就像音柱和马子右脚一样。它在声学方面作用也不可忽视。
低音梁的制作和按装是小提琴制作中很重要的一环, 它直接影响着面板的振动,对琴的音质优劣有着密切关系, 特别是对AD两弦的影响更为显著。没有低音梁的小提琴会很刺耳,在低音区时反应不灵敏,小提琴声音不太响亮。低音梁似乎确实有助于低音的反应并增强音量。制琴师很熟悉它,但玩家不一定见过,因为它在琴箱内部,可见下图:
Violin-viola-making-tools-1-set-5pcs-Violin-viola-bass-bar-clamps-tools.jpg
Bass-Bar-in-Violin-http-__fourstringsrva.com_bass-bar_-1-759x500.jpg
       目前对低音梁的设计研究,既有论文发表,也有专利公布。诸如:低音梁张力对小提琴顶板模态参数的影响;用有限元分析法研究低音梁对小提琴顶板的影响等。我看到一篇低音梁的专利,梁上有孔,见图:
       低音梁-1.jpg       
      低音梁-2.jpg
       关于低音梁,今天就说这些,供大家议论,不当之处请师付们指正。




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发表于 2019-1-23 23:21:05 | 显示全部楼层
赵老师提供低音梁这个话题,我来凑凑热闹,蹭蹭热度。
这个专利没用,为什么呢?低音梁本身就是一个变量,它是用来做减法的,怎样减都是减,这就象做了一锅米饭,怎样吃都一样,关键是米饭是用来吃的。现代研究低音梁的,说一千道一万,目标都是在影响所谓的B1-和B1+。降低低音梁的高度,下降最大的是B1+,B1-也会下降,但基本上幅度是B1+的一半。我一言蔽之吧,制琴师能拉开B1-和B1+之间距离的工具并不多,低音梁是最有效的手段。
但是,斯氏根本不在乎B1-和B1+,我们还研究什么呢?

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发表于 2019-1-23 23:23:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 liudaiyi 于 2019-2-6 11:46 编辑

国际上的学院派,连这个程度都研究不到的,和木匠基本没有差别!

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谢谢你的参与!你带了一个好头。希望师傅们参与讨论。活跃一下气氛。  详情 回复 发表于 2019-1-24 08:35

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 楼主| 发表于 2019-1-24 08:35:45 | 显示全部楼层
liudaiyi 发表于 2019-1-23 23:23
国内的学院派,连这个程度都研究不到的,和木匠基本没有差别!

谢谢你的参与!你带了一个好头。希望师傅们参与讨论。活跃一下气氛。

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发表于 2019-1-24 09:46:27 | 显示全部楼层
凑个热闹,闲谈一些个人实践的感受。

我做过低音梁的实验,但是只调整过一把小提琴,是否具有普遍性不得而知,只是个人觉得有一定依据,分享如下:
起因是一把白胚琴G弦无力,甚至振动肩膀,却发不出低音应有的力度和音色。
然后我开了面板检测发现低音梁没有弹性。按照我的理解低音梁与面板粘合后,面板凸起部分顶住桌面,拇指按压面板两头,应该有一定的弹性变形的感觉,但是这快板丝纹不动,所以我就大胆切削低音梁两边并不断按压测试直到明显感觉有变形的空间,但是我始终注意不得修削过多。顺便说下该低音梁尺寸与资料尺寸相差甚远,两边偏高很多。
合琴后,低音明显改善,振动感没有了,音量明显提升,音色浑厚圆润,但是缺乏个人期待的颗粒感。个人推测颗粒感是由面板和低音梁配合决定的,由于面板拆合颇为麻烦,而且不能确定颗粒感的方向就没有后续。

然后是谈谈我理解的低音梁的作用。

低音梁是一个伟大的发明,通俗的说它解决了低音与高音共用面板的矛盾。高音需要刚性强的振动单元,大家熟悉的高音喇叭就比低音喇叭的音盆要强硬的多,道理一样的。如果没有低音梁,这种情况下的面板由于固有振动频率与低音频率相差甚远,无法把低音弦的振动能量转化为面板的声波,如果有熟悉无线电发射的朋友可以理解为低音波段面板的驻波太大,弦的振动无法转换成声波辐射。
对于改变面板刚性的实验我也试验过一把白胚琴。我把面板边缘弄薄了,道理与低音喇叭音盆的边缘较软一样,低音真的出来了,而且主频率频谱幅度很高,听起来非常圆润饱满的低音,即使有人喜欢这种音色,可是A弦变得软弱无力,音量大减,好像被陷波似的。这是又一把失败的琴。我的教训就是面板的厚度分布最好不要随意改变。

在保证AE弦的靓丽前提下,唯有增加低音梁才能很好的解决低音与高音共用面板声波辐射单元的目的。有关低音梁与面板刚度,变形部位的分布,音柱的位置其实是一系列相关的变量,它们在一个系统中相互牵制,但是一定有个解题的方法,只是我个人作为业余爱好者还不能找到其间准确的关系,当然,也许本来就是一个无解的命题……

不带普遍性的个人结论:低音梁的尺寸、弹性和质量一定要跟面板的物理特性配合,不同的低音梁材料不能统一工艺尺寸!木材的物理特性离散性很大,即使是同一棵树同一段木材切出来的面板材料,同样的工艺尺寸,其物理特性还是会有较大差异!何况后期修削更不可能达到同样的工艺尺寸,所以真正的有要求的成品,只能通过不断的调音来逼近期待的音色。



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谢谢你的参与!真知源于实践,为自己实践证实的见解,是值得尊重的。小提琴作品是独一无二的,低音梁也是独一无二的,这就是艺术。  详情 回复 发表于 2019-1-25 08:34
Ba5rw兄的信息量很大,很有启发性。把我的理解分享如下,想到什么说什么,就不按什么次序了。 首先是音柱的位置,音柱位置可以极大影响音色,尤其是左右移动,上下稍微移动影响较小。制琴师不应该随便改变它的位置  详情 回复 发表于 2019-1-24 10:31

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发表于 2019-1-24 10:31:18 | 显示全部楼层
ba5rw 发表于 2019-1-24 09:46
凑个热闹,闲谈一些个人实践的感受。

我做过低音梁的实验,但是只调整过一把小提琴,是否具有普遍性不得而 ...

Ba5rw兄的信息量很大,很有启发性。把我的理解分享如下,想到什么说什么,就不按什么次序了。
首先是音柱的位置,音柱位置可以极大影响音色,尤其是左右移动,上下稍微移动影响较小。制琴师不应该随便改变它的位置,而应将之位置固定,相当于把它当成一个定量,否则,琴更没法做了。除非成品琴的调整,否则制琴师应该固定该位置,就象前辈大师一样。
再回头说一下低音梁。最难的是凭耳力,最粗糙的也是凭耳力。因为语言无法描述琴的真实的物理状态。我还得借鉴仪器,才能准确的理解琴到底改变了什么。低音梁,可能算得上是小提琴中最敏感的部件了,可以极大的影响音色,诚如Ba5rw兄所言,从来没有出现过可以对它一锤定音的大师。但是低音梁的作用范围却是有限的,它不能提升所有琴的音质,就是好琴,也仅能有限度的改变一把琴的音质。琴说到底,多个音素共同作用于音质,其有限组合便有天文数字的结果。况且我们无法做单因素的改变和分析,大家的研究也就是有局限的。


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郑荃大师最近有一个关于小提琴音色的视频,他说:“音柱的位置其实没有顶的紧不紧重要”,感觉这个说法与平时我们的实践不太一致。  详情 回复 发表于 2019-2-4 16:49

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 楼主| 发表于 2019-1-25 08:34:34 | 显示全部楼层
ba5rw 发表于 2019-1-24 09:46
凑个热闹,闲谈一些个人实践的感受。

我做过低音梁的实验,但是只调整过一把小提琴,是否具有普遍性不得而 ...

谢谢你的参与!真知源于实践,为自己实践证实的见解,是值得尊重的。小提琴作品是独一无二的,低音梁也是独一无二的,这就是艺术。

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发表于 2019-1-27 15:17:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 tszyy 于 2019-1-27 21:39 编辑

看了上面各位的论述,给我启发很大。liudaiyi先生关于B1-,B1+的论述,我理解是提琴在演奏状态下,应该B1=2A0。但是一般没有这种理想情况。只会存在B1-或B1+情况。B1-是低于2A0的频谱峰值,B1+是高于2A0的频谱峰值。不知道我理解的对不对?我做的白琴面板敲击音与哈金斯频谱图形的M2、M5有非常近似的峰值。M1差的多一些。如果按哈金斯推荐的把M1做成0.5M2,基本就做不出好琴。正如ba5rw先生所述,低音梁与面板粘合调修后,用面板凸起部分顶住桌面,拇指按压面板两头,应该有一定的弹性变形的感觉。面板开f孔后,在粘贴调修低音梁后,M2频率会提高近20hz,M5频率会提高40多hz。也就是低音梁对M2的提高比M5的提高小很多。为了追求相对比较高的A0,我不敢刻意追求把白琴面板做成M5=2M2。一般M5要大于2M2。如果M5相对偏高,我会从低音梁两端各3分之1处逐渐削减低音梁的高度。但低音梁毕竟是抑制震动,增强刚度的构件,不能做的偏小。

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如果你准备用哈金斯理论做出比较理想的琴来,请使用欧料,切记。对于国产料,哈金斯所有理论全部错误,不存在2倍的关系,M2 M5也不存在2倍关系,M2 M5的频率范围也是错误的。不是大师,别动国产料!  详情 回复 发表于 2019-1-27 21:11

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tszyy 发表于 2019-1-27 15:17
看了上面各位的论述,给我启发很大。liudaiyi先生关于B1-,B1+的论述,我理解是提琴在演奏状态下,应该B1=2A ...

如果你准备用哈金斯理论做出比较理想的琴来,请使用欧料,切记。对于国产料,哈金斯所有理论全部错误,不存在2倍的关系,M2 M5也不存在2倍关系,M2 M5的频率范围也是错误的。不是大师,别动国产料!

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不是大师,不要浪费欧料!  详情 回复 发表于 2019-1-27 22:17

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发表于 2019-1-27 22:17:10 | 显示全部楼层
liudaiyi 发表于 2019-1-27 21:11
如果你准备用哈金斯理论做出比较理想的琴来,请使用欧料,切记。对于国产料,哈金斯所有理论全部错误,不 ...

不是大师,不要浪费欧料!

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谢谢你的参与!你的见解理论与实践结合,用声学理论指导制琴实践。我记得在讨论小提琴制作是科学还是艺术时,我介绍过德国制琴师马丁·施莱斯克在庆祝德国小提琴制造者协会成立100周年大会上的讲演中有这样一段  详情 回复 发表于 2019-1-28 08:59
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