量測儀器是工作上得力助手,不可或缺基本設備,一張蟒皮厚度多少?

製作二胡工序中,對琴筒各部位尺寸千分卡尺,譬如厚度就要用到厚度規,以及量測溫度溫度計,量木材或蟒皮含水率測定儀。

量蟒皮張力的張力計

以下介紹各種基本配備

千分卡尺 : 可以量各部位尺寸,精細度0.01mm

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紅外線非接觸式溫度計  : 精細度0.1 攝氏度

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厚度規 : 精細度 精細度0.01mm ,最好是採用深喉型,可以測量工作範圍較廣

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含水率測定儀 : 木材含水率,蟒皮含水率 量測精度0.1%

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張力計 :蟒皮張力計。量測蒙皮張力  單位 : 牛頓力

這特別值得一提,相信常常會碰上那種蒙的緊到不行拉起來像鐵板二胡,也有的軟趴趴聲音悶得像感冒二胡,準確控制蟒皮蒙製張力,才能製作出一把好的二胡,配合各種階層用琴人士需求。

同時不要忘了皮振動基頻是要配合琴筒響頻,誤差當然越小越好。

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有的人使用聲音頻率作為量測依據,有的人說用聽的,多一項選擇交互運用可以增加製作精密及精確度

 

還有各種聲音頻譜分析軟體

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製作二胡過程中,有一項重要工序,就是燙皮

燙皮除了使琴皮更鮮豔光亮增加美觀,也能增加聲音集中度以及清晰度,同時減少濕氣對琴皮影響,主要在於燙皮過程需使用到臘,臘能封住蟒皮毛細孔減少蟒皮纖維吸收濕氣,影響了音色的穩定。

皮是一種動物性蛋白質,受熱以後就會產生變性,這個變性可不是母的變公的,而是蛋白份子化學特性結構改變。

蟒皮纖維屬於長纖狀蛋白質結構,由於肽鏈鍵構造使得蟒皮韌度優於其他動物皮,所以被選用來製作二胡。

詳細蛋白質知識請參照維基

https://zh.wikipedia.org/wiki/

蛋白質結構

 

蛋白質加熱需控制一定溫度,才能達到二胡燙皮效果,溫度不足不用說效果打折扣,太高溫度把皮燙熟了,皮韌性被破壞殆盡。

適當溫度可使蛋白質變性:結構發生部份變化,一級結構並未斷裂

若溫度超過50C,則酵素活性下降,

當溫度達到60C時,組織外觀開始出現變白的情況,成因於膠原蛋白與細胞內蛋白質開始變性。

若組織溫度大於80C,細胞膜的穿透性將大幅增加,破壞細胞內部的化學濃度平衡。

當溫度達到100C,組織內的水分子開始汽化

早期製琴燙皮工具,像極了刑求工具,現代則多用熨斗來代替,好處是溫度更容易控制。

老師傅燙皮用鐵棒,放在火爐上烤,旁邊放濕布就是控溫降溫,滴冷水在表面,然後默數到幾下水開始冒泡,以前是這樣測溫度,太熱就在濕布上,抹幾下降溫。

0.製琴所需科學知識及現代技術運用之二.jpg圖片來自淘寶網站

但電熨斗牌子不同,新舊不同,溫度誤差非常大,總不能用徒手去測試吧~更不能燙的稀里乎嚕,得過且過。

科學講求精確控制,一台測溫器是必備儀器

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紅外線非接觸式測溫器

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新舊兩把熨斗定溫控制相同,實際量測差異不小

 

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不同位置溫度也差異極大

量測儀器是不可缺必備設備,才能控制精確效果,常聽到有人取笑別人技術落後,殊不知自己是否也是差不多先生。

變性 在生物化學中是指蛋白質或核酸受到某些理化因素的作用,其高級結構發生破壞從而喪失生物活性的現象。燙皮也可稱為 <熱革>屬於皮革革化方法中的一種。

製革工業中常用皮革防黴劑,能防止皮革纖維與空氣水分子結合,可以降低二胡易受濕氣影響而不穩定,唯需長期觀察對於音質表現是否會產生不良副作用。

皮革防霉劑是通過動物真皮的毛孔,進入皮內,均勻分佈於皮內纖維表面,並能與皮內纖維適度結合,使蛇皮疏水、又透氣、殺菌的產品。

從外觀的視覺上皮革纖維接觸酸性物質,會微呈現黃色,接觸鹼性會呈現橙色

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二胡用香妃弓,香妃竹屬於班竹的一種

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 斑竹是什麼

斑竹又名湘妃竹(也稱香妃竹),湘是湖南簡稱這是湖南九嶷山特產。

斑竹指的就是有斑紋圖案的竹子,不過斑竹並不是竹子的某一個品種,它是細菌侵蝕過竹身之後,在竹子表面形成的各種菌斑花紋。算是竹子得了一種富貴病而身價百倍,依據這些不同圖案的菌斑花紋,人們給斑竹又細分了三種類型,各自都有一個好聽的名字:鳳眼竹、斑鹿竹、香妃竹,這些不同的竹班主要是受感染真菌,腐蝕生長方式不同,而呈現的病理反應。

竹子向來受文人雅士所鍾愛,蘇東坡名句 : 無竹令人俗,竹子用來做文房用品,如筆桿。鳳眼竹、斑鹿竹、香妃竹,因竹子紋路美跟特殊,更增加一份雅致。也用來製作竹扇、拐杖、等飾物、

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 鳳眼竹斑鹿竹香妃竹都是斑竹的一種以下選了一些鳳眼竹圖片,供欣賞和鑒別

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圖片擷取自網路

斑竹受文人們喜愛使用,已有千年歷史,有詩為證

唐-劉禹錫

斑竹枝,斑竹枝,淚痕點點寄相思。

楚客欲聽瑤瑟怨,瀟湘深夜月明時。

 

毛澤東    

九嶷山上白雲飛,帝子乘風下翠微。
斑竹一枝千滴淚,紅霞萬朵百重衣。
洞庭波湧連天雪,長島人歌動地詩。
我欲因之夢寥廓,芙蓉國裏盡朝暉。

 

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二胡是一樣傳統樂器,深受大眾喜愛,但製作過程一直蒙上神祕面紗,我們用科學觀點談談製琴涉及知識

避免讓人看了頭痛公式,盡量以平白的舉例,偶有用到專業名詞盡量有圖有文,希望讓大家更能理解二胡

 

發音聲學理論二胡的科學理論

在前篇文(失落的基頻)中,二胡內弦空弦DEFG是屬於合成音,因此低音音質跟琴筒容積響應頻率有極大關係,換句話說二胡低音部分音質受琴筒影響最大。

再來就是外弦聲場,當演奏者聆聽自己所拉琴聲主要發音源位置,如果製作得宜,低頻高頻主要發音源位置是不同的,這就有了立體聲場。

運用聲波傳送位置方向,人左右耳接收聽覺差距,聲學名稱為相位差

 

聲音傳遠性 這是聲音投送能力,讓聲音傳得比較遠,有些練習琴近聽非常大聲,只要離一段距離,音質模糊衰落,這是皮膜分割振動,音波與音波干涉相互抵銷並產生較多雜音,怎樣提高傳遠力,就像颱風在海上長浪可以傳送數千公里,第一讓音質集中減少產生干涉,皮質優劣是先天條件,皮質不能太薄,尤其琴皮鱗片層不能太薄太軟才具備一定剛性,才能產生足夠彈性模量,再來是燙皮處理,提高聲音集中度。

做琴木材是否越硬越好,通常木材越硬(偶有例外) 彈性模量越高,聲音越集中,但也代表音質尖不夠柔,所以二胡要剛柔並濟,皮發音音質集中,筒子稍柔一些,所以在諸多木料裡面,老紅木效果最佳。

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紅色圈位置就是雜音

燙皮功能還有讓皮美觀鮮亮,因為燙皮要使用蠟會封住皮表面毛細孔,使得皮不容易吸收濕氣,燙皮處理就涉及生物化學

常常聽到共鳴共振這個名詞,二胡所使用都是硬木,面積又不大如何振得起來?

前篇文(二胡怎麼開聲)提到倍頻,就是琴筒空間容積響應頻率跟琴皮基本振動頻率,形成八度音,這時皮振動基本頻率是筒空氣容積響應頻率的一倍,音量就會增大而且產生共鳴和聲。

筒子容積越大則空間容積響應頻率越低,皮振動基頻八度倍頻頻率高度當然也要跟著降低,那麼整把琴就趨向低一些音色,筒空間容積響應頻率需要用頻譜去測,簡易方法把琴筒拆下摀住音窗,從琴桿孔側吹,然後用調音器量測。

演奏二胡音高由弦產生經琴碼振動琴皮,加上琴皮基本振動頻率,皮蒙的越緊音調越高,發出音色就類似有的是女低音有的是女高音,這種音色音質概念。

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這是一張皮基頻跟琴筒響應聲譜圖,452琴筒響應頻率,990琴皮基頻,再往右是皮的第2泛音

20170901補充 : 皮基本振動頻率的第2泛音為什麼是2.4K,而不是990的2X=1980

第2泛音確實是 1980 此圖是琴筒響應 1980+452=2432

(合成音不只向下也向上)  

設定參數千位數只顯示百位其餘四捨五入,所以顯示2.4K

這是傅立葉變換 如果想更進一步了解 請看這篇 http://blog.xuite.net/lapuda.chen/PaulBlog/221866406-%E5%A6%82%E6%9E%9C%E7%9C%8B%E4%BA%86%E6%AD%A4%E6%96%87%E4%BD%A0%E9%82%84%E4%B8%8D%E6%87%82%E5%82%85%E9%87%8C%E8%91%89%E8%AE%8A%E6%8F%9B%28Fourier+Transform%29%EF%BC%8C%E9%82%A3%E5%B0%B1%E9%81%8E%E4%BE%86%E6%8E%90%E6%AD%BB%E6%88%91%E5%90%A7%21

20170902補充 :  有關圖中DB值,就請自行參考維基百科  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E8%B2%9

20170912補充 : 聲音傳遠性 這是聲音投送能力,讓聲音傳得比較遠。如果聲波在琴筒中反射很多次,每一次反射琴筒都會吸收消耗部分聲波能量,導致降低傳遠性。
常說聲音形容詞<空>內部反射次數增加時,聲波會產生延遲,這現象就是<音色發空>原因之一。

 

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二胡愛好者,常會發問,甚麼木材能做二胡?

也常會聽到答案就是,甚麼木頭都能做二胡,差別在音質效果,這似乎白問白答,喜好二胡總會有這一類好奇問題,能做二胡木頭許多條件,無法三言兩語回答,目前最常見的當然是紅木(酸枝)以及各種紫檀當然其中最貴是印度小葉紫檀,還有2號檀,黑檀也是二胡常用木材。此外還有很多有(檀)字,非檀的硬木。

以往二胡所用過木材種類不下數十種,有的退流行不復再見,有的因木材來源量少價高而退場,本篇文就木材物理性及化學性及機能角度做淺略分析。

 

1.    聲學特性 木材聲學主要是研究木材在外在的聲波源作用下所產生的振動特性、傳聲特性、空間聲學性質(吸收、反射、透射)等與聲波有關的木材材料特性。在二胡上空間聲學性質(吸收、反射、透射)相對重要,琵琶或是板胡發音響板就要側重考慮木板振動特性,聲音輻射衰減率,傳聲速率等

二胡發音膜都是蟒皮,在各種材質琴筒上所展現出來音色不同,木料的、吸收、反射、透射攸關二胡音色,技藝高超製琴師會依據木材種類吸收、反射、透射特性來調整製作方法,或者依據聲學特性針對不同木料調整各項規格,諸如琴筒大小音槽深淺筒壁厚薄長度等。採用頻譜分析可以更客觀取得各種木材聲學特性。

 

2. 抗彎強度 木材受橫向力作用力時,所產生的最大彎曲應力

這項是二胡會不會彎桿的關鍵,有些材質抗彎強度稍差的可以把桿子做粗一些。

下列資料是學術上計算依據,真正採購時面對的木材商並不一定提供這些參數。在一些木材性能諸元資料會用:(抗弯强度:22 910 磅力每平方英寸(158.0兆帕)。

兆帕是壓力強度的單位,全稱為兆帕斯卡。1Pa是指1N的力均勻的壓在1㎡面積上所產生的壓強,1兆帕=1000000帕,也可以寫成1MPa=1000000Pa

Pa是壓強單位,1Pa就是1N/㎡,1Pa=1N/m²。1Pa是一個很小的壓強,直接用帕做壓強的計量單位也會給實際的計算造成很多不便,所以經常會使用一些較大的計量單位。就比如1MPa,1atm,1mmHg。

1MPa是1Pa的100萬倍,即1MPa=10^6Pa。1MPa(1兆帕)=1百萬帕。

 

3. 木材基本密度 氣乾密度

這項目意思即是比重,只要是比重大於1,遇水即沉就浮不起來(以含水率12%密度計)

中國民族樂器多採用硬木類,因此形成特殊音色,尤其是二胡若使用比重輕木頭,音量會增大但聲質會混濁,常用通俗詞彙是集中度不佳,老一輩說的聲音偏散,有一些入門款二胡就會用花梨木來製作。

製作二胡木料理想比重要在0.85以上

 

4. 弹性模量 單位是 GPa
木材的彈性模量是衡量木材剛度特性的一個重要指標。在一塊約1公分厚10 X 5公分木板敲擊,會發出噹噹清脆聲聲音,越清亮接近金屬敲擊聲,表示彈性模量越高,這只是極簡易粗略方法,只要手持板要領抓到了,要知道多數木板都能發出噹噹清脆聲。

一般而言做樂器木材是彈性模量越高越好。

 

5. 收缩率 木材從開採下來要放置讓其自然乾縮或加工烘乾,會有收縮以外,即使是舊料在製作上改變外型如腰身音槽,也會因氣候乾濕收縮再一次產生形變,又譬如穩定成品拿到氣候環境差異比較大地方也會有變形可能。比重輕木材結構往往比較鬆散,收縮率較大,蟒皮是黏在琴筒上如果筒子收縮幅度大,蟒皮時緊時鬆,造成音色起伏不穩定。

 

6.應力木及應拉木

樹木生長期間,因受某些因素之影響如風災等,使樹姿傾斜,傾斜樹幹或彎曲樹枝一側的形成層細胞發生異常分裂形成偏心的生長,使形成之木材,其性質與構造均正常材者均不同,此種異常組織之木材稱為應力木,如果是闊葉樹則稱為應拉木,所指的是傾斜樹幹或彎曲樹枝上側或下側構造異常之木材,因其發生之樹種、部位、其性質的不同,分為壓縮材及抗張材。

應力木與正常的木材在物理及化學性質上不同,應拉木與正常木材相比色淡木質化程度低,應壓木相反色暗褐木質化程度高。應拉木木質纖維具特有的膠層。

闊葉樹彎曲枝幹就會產生應拉木

有些紅木因生長條件緣故,自身含膠質量多,響應頻寬比較窄跟偏軟木頭剛好成對比,作成了二胡音色並不美,卻是屬於上好的家具用料。

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其他如聲波輻射衰減率,這參數在板膜樂發音樂器比較重要,二胡琴筒主要是擔任反射混音,木材參數另外還有.詹卡硬度.握釘能力. 抗壓强度就不多做介紹

二胡聲音是中國音樂文化背景形成的鑑賞美學,假設用上好提琴木料來做二胡,辜且不論音質如何?就像臭豆腐不臭,少了那麼一個味道,不對味~

介紹一個木材資訊豐富國外網站,http://www.wood-museum.net/

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二胡開聲是二胡愛好者關心話題之一,但對於二胡開聲是啥咚咚~總括是一種朦朧模糊概念,普遍說法之一是應力消除,當然更不乏一些怪力亂神玄妙深奧說詞

 

  1. 甚麼是木材應力,琴筒作用及反射混音均衡化

簡單的說,將一根竹子抝彎成弧形,這竹子會傾向恢復原來形狀,就有一股反向外張力,這就是應力,木材從原木切成板材再裁成琴筒適用規格,外型上有腰身裡面有音槽,即使是乾燥穩定板材,受空氣濕度影響還是會縮脹,外型厚薄改變縮脹方向幅度係數就會不同,也就是說已經乾燥穩定木材再次改變外型十還是潛在變形可能,琴筒成型後需時間讓木料更進一步穩定。

琴筒內壁擔任反射聲音,每一種材質對聲音的反射率.折射率.吸收率都不相同,對各種頻率反應也不同

 

  1. 皮膜均質化

同時蟒皮開聲過程,也是蟒皮一種柔順均衡初始階段。蟒皮套開過程中纖維殘餘未完全放鬆伸直部分,也會經由拉奏振動更進一步達到。

材質一致性可以藉由拉奏振動使其改善,拉奏振動可以促使縱向、橫向力學平均使琴皮皮面趨同化。所以運弓技巧好的能使皮膜充分振動,這時間過程會短。這也是二胡開聲過程中諸多現象之一

蟒蛇進食時可以把身體撐很大,體長卻沒有改變,可見蟒皮橫向伸縮能力大於直向。蟒蛇皮直向伸縮比例小於左右,在蒙至成琴後,物理特性依然存在,除了巧工製作以外,使用者用弓拉奏振動琴皮,可以進一步促使趨同化,因此使用者跟調整者也都參與一把琴後製部份。

討論弦的振動要考慮演奏方式(拉弓速度及壓力),以及琴弦異於理想弦的物理特性,這部份並非我的專業就此略過。

  1. 聲合作用

新琴的琴皮,開始振動不會那麼好。用一段時間以後,會慢慢適應振動。好像一雙新鞋,開始穿不那麼舒服,過一段時間就磨合好了。琴”開聲”就是琴皮均衡振動,同時與琴筒空氣箱室固有頻率匹配成諧和音程,製作時都會預留一些前置量,就是琴皮略緊,至於前置量該多少這跟使用者用弓能力有關係。

一把琴如果數年還開不了聲,那定是蒙的過緊。

二胡琴筒空氣箱室固有頻率因琴筒規格略有差異,大致落在460HZ至490hz之間。

那麼皮的固有振動基頻,若是落在琴筒響應頻率的倍頻就會形成諧和音程。就會達到二胡開聲。

當兩者接近倍頻時使用者就能感受到開聲現象。

篇文中指的二胡狀態是在碼有墊布及音窗的常態架構狀況。

 

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六角式二胡聲音特色之一來自特殊結構<音槽>,那為何不來個雙音槽錦上添花呢?

 

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二胡音槽示意圖

二胡經由琴碼鼓動琴皮使空氣產生疏密波而發出聲音,琴皮振動起始是來是弓擦動琴弦強迫振動,就像車子發動瞬間會有突然抖動然後恢復平穩,振動起始時都會產生較不平穩瞬態響應,穩定後才穩態響應

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琴皮敲擊瞬態響應

 

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實驗證實 缺乏音槽時,會有較多高頻毛躁音

音槽如果寬一些深一些,中低頻聲質相對較多。

 

我們都知道聲波有波幅跟波長,波幅振幅越大音量也越大,低音波長比高音來的長

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音槽在於琴筒前緣1.5公分處,一般來說寬約2.5公分呈弧形凹槽,最深處約3mm,所以對這範圍聲頻波長產生作用,越深作用效果越大,低音波長較長有較強繞射能力。音槽減抑高頻噪音。

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琴皮起始振動琴筒內空氣產生疏密波,在前端,是向上下及琴筒末端以擴散性方式傳遞(想像一下煙火樣子),沿著琴筒過了中段則以向琴筒末端居多,意即只有在琴皮側音槽作用效果明顯,如果在中間或者後半部在設置一個音槽其作用效果不明顯。

第2音槽設置就成了多此一舉。

 

無中生有與憑空消失

假設一把琴,低音不足,號稱增強低音,依能量守恆定律,不可能(無中生有)只能抑制中高頻來達到平衡,中高頻也不可能(憑空消失)被抑制以後轉化成動能再轉為熱能才漸次消失,但二胡是連續擦弦,琴體振動如過於激烈,便會經由護片傳到弓毛,影響了弓與弦運動,會影響細膩控弓表現。

一個振動源,有一定主頻率就是最大振幅。主頻率外還有諧波,就像高架橋梁有車子經過會產生振動,橋梁鋼軌等其他設施因體積密度不同,也會產生不同頻率振動,各種頻率在同一綜合結構體內會相互影響,1.或是壘加形成較大的振頻,2.或是干涉相互抵銷,3.或是以不穩定振頻存在.然後轉化為熱能而逐漸消失這就是雜音源屬於不特定頻率不協調音高

琴碼能調節聲音,是在有限範圍,就像一面鼓,如果用不同才材質鼓棒會改變音色,一旦超越容許範圍,發出聲音不穩定不協調,呈現出來的是聲質更差且伴隨一堆雜音。

抑制或消除這些高頻雜音,當一部分高頻傳到音槽處後擴散或產生聲阻抗或改變折射角度,轉化成動能再轉化成熱而後能量被消耗至消失為止。

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這把琴筒末端多設置了一個音槽(雙音槽琴)

高頻雜音主要來自皮膜分割振動,蟒蛇頸部薄皮最容易產生噪音,如果蒙製前在琴筒邊緣放置阻尼膠,則能消除大量噪音,這需要另篇再來細述。

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筒口一圈黑色即為阻尼膠

20170904 補充這是音響喇叭用阻尼膠又稱 瀝青膠

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二胡最常使用油煎碼,製作材料使用楓木碼加以油煎

首先準備楓木料

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劈成適用尺寸

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這次也實驗試做一些老紅木

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用松香加石蠟(石蠟忘了拍照)作為油煎材料,千萬不可使用油脂類

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那一盒像糖果就是到處蒐集琴友摔碎松香,各種品牌都有,所以配方........無法計算

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加熱油煎,應該是油炸

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油炸時間約半小時

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此次油煎用碼,做得略大,用意是預留空間,還要經過打磨修,油炸後表層松香含量會比較多,整完全去除後碼大小才會合適

油煎時間約30分鐘,油炸程度比常見油煎碼少,用意是保留一些原本木性

普通油脂類,容易在碼上殘留,當轉移到琴皮時會對皮造成損壞

松香加石蠟(就是一般蠟燭)沸點溫度低,普通油脂類溫度都超過200度以上,估計松香沸點不會超過100度,

油煎過程除去原本木材膠質跟水分,是一種木材改性,木材管孔也會填上松香跟石蠟。

油煎過木材木料,完全另一種材質特性。

控制油煎時間長短,可以得到不同程度木材碳化效果。

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*後記 :

1.由於松香是蒐集一些琴友摔碎松香碎塊,所以無法紀錄用料,松香跟石蠟大約是一比一20170622補述

2.松香比例增加石蠟減量時,所製出碼聲質較為明亮,石蠟比例增加時所製出的碼,音質較為厚實,

油煎時間45~55分接近市售油煎碳化程度,碳化程度高音質較柔,碳化程度低些音質較為集中。20170730補述

 

 

 

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  1. 挑選木材

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這2塊質料略差,但有時另有特殊作用,利用年輪線寬窄歪斜可以做出特殊用途

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碰上外弦太亮的琴,可以如圖安排做成琴碼,較疏鬆年輪傳聲較柔,傾斜安排也會將振能分散到內弦,

不過這並不是萬靈丹,只能做有限度改善。

 

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楓木是製作提琴背板材料,硬度低於紅木,黑檀等

以木材均勻硬度較高材質較理想,可以提供明亮高音

如果使用時覺得音調太高,可以滴上一些蠟燭,然後用吹風機吹溶,

然後再擦拭掉多餘蠟,就能達到調整音頻作用。

 

  1. 鋸切

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切成2公分寬度木塊備用,圖片上中央處年輪稍寬不均,這部分可以捨棄不用

 

剖切

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木質纖維安排平行狀,宜用剖切,使得切開備料是順著纖維走向,這階段用鋸的無法維持纖維完整

褐色的點是楓木木射線。剖切意思是不使用很銳利刀具,類似劈材,讓木材順著纖維裂開。

 

  1. 底部先劃出圓形以便磨製,碼底直徑1.5公分,可稍畫大一些

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  1. 開始動工囉~

左側工具是毛挫,如不常使用木工工具,選擇右側圓形木工挫,比較不會挫破手皮

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碼左側挫出凹狀

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另一邊也挫出凹狀

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底部順著畫好圓圈,磨出外型,可使用100號砂紙

用木塊包著砂紙,打磨工作比較方便

 

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修飾琴碼形狀,可選用粗細合適筆桿包住砂紙,磨出琴碼兩側凹狀圓弧

 

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反覆修整出琴碼樣子

 

 

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運用簡單輔助工具如筆桿.木塊 更容易操作

 

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鑽碼孔最好能固定,方便作業,4吋虎鉗 花費幾百台幣

如果藝高人膽大,也可手持作業

 

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使用這種小電鑽,就能輕鬆完成

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琴碼體積很小,使用這種簡易鑽頭足夠,而且不會有很強扭力,這種鑽磨碼洞會有黑色燒焦痕跡。

並不會影響琴碼功能。

如用木工鑽尾要牢牢固定琴碼。碼才不會受鑽動扭力而噴出

 

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雛形完成,其他就剩微調打磨

初製時底部1.5公分  高度1公分

略留了打磨一些空間

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s越肖6.jpg 龍床碼1.jpg test-1b.JPG

P7020149.JPG NO 1.JPG

製作琴碼簡易好做,而且可以隨自己意思調出理想聲質,

多做幾次,相信很快能得心應手

細修調整可以使用180號砂紙,如果希望表面平整漂亮可依次用240.360.600號砂紙做最後修飾

也可將碼底部磨成圓弧狀,使碼底更密合貼緊琴皮

凸肚碼0.jpg

運用琴碼來調整音質請參考     圖說琴碼修整   

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二胡的琴筒樣式,六角形制是佔絕對多數。

當相同對邊長度,直徑圓形有效面積最大,音量也最大八角次之。

13拷貝1.jpg

八角形跟圓形對比

 

13拷貝2.jpg

六角形跟圓形對比

如果從中心點到邊緣畫放射狀直線,圓形每一條線長度都是相等的,六角形從中心到邊緣等長差距最大,這說明關鍵就在不等長分佈的複雜形態,可以產生更豐富泛音,使音色更飽滿,整個琴皮面振動時除了固定基頻以外,還有其他分音泛音使得音質音列分布共寬廣均勻。同時六角琴筒弓毛擦弦位置比較接近琴碼。

擦弦點位置越接近琴碼,發音越紮實,所以八角琴筒有些會做成上下略扁,而左右較寬的形狀。

琴弓是在單邊擦弦施力,受到按弦音高位置影響有效弦長是變動的,可以想像成槓桿力臂,二胡弓毛施力點,類似第3類槓桿,支點在旁邊,空弦時是千斤,按音時在按弦位置就是支點,施力點越接近抗力點(受力琴碼)效率越高。

375px-Type_3_lever_Chinese.jpg圖片擷取自維基百科

可以參照維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%A0%E6%9D%86

 

13拷貝01.jpg   13拷貝02.jpg

 

六角形二胡在琴筒內還多了一個音槽,增加音色豐富加強低頻豐滿度。

圓形膜中心到任何邊緣都是等距,當皮膜振動時,自由振動時間持續最久

八角形膜中心到任何邊緣不等距,到邊角最長,到平行邊最短

六角形膜中心到任何邊緣也是不等距,到邊角與平行邊,長短差大於八角形

八角形接近圓形

當膜面振動,中心到任何邊緣都是等距,自由振動時間持續最久,八角形中心到任何邊緣長短邊次之,自由振動時間持續略短於圓形,六角形最短。

由於以上特性,二胡以六角形音質清晰度最佳

因為二胡屬擦弦樂器,是連續發音,皮膜持續振動膜特性,容易跟下一個弦激勵振動重疊,內弦D音是每秒振動293次。

八角形會做比較大,是在皮振動基頻不變之下,增加張力使自由振動持續時間減少。同時皮膜張力大基頻以外高次頻泛音能量較強。

美國康乃爾大學的Thomas Seeley教授長期研究蜜蜂觀察發現,蜜蜂飛舞翅膀的振動高頻在蜂巢中傳遞時,六角形蜂巢狀結構,相對的蜂窩壁會同時以相同的方向振動。註1

 

ctrl_3104.jpg

日本廣島建設也發明蜂巢式制震技術並在很多大型工程中使用,實驗證實蜂巢六角結構能達到良好阻尼吸震效果。

資料來源  http://www.kajima.com/tech/seishin_menshin/str_ctrl/hds/index.html

註1: http://press.princeton.edu/titles/9267.html

 

 

 

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如果用琴人有過琴頭斷掉經驗就知道,缺琴頭時琴聲會比較躁同時厚實度略差。

琴頭作用就像大樓在頂層加裝阻尼器,在地震時降低搖擺擺幅,調整緩衝能力。

琴桿與琴筒相連為長型突出裝置,來自琴筒振動傳到琴桿末端會產生振動加速振幅加大,拿一根細長竹竿稍加晃動,觀察竿尾晃動就能體會。

當琴皮振動傳遞到琴桿時,振幅最大位置落在甚麼地方,改變琴桿粗細長短時,振幅位置及強弱都會隨之改變,

用琴者常會認為振動激烈琴共振效果好,其實不然,這種振動回傳至琴筒會產生高頻噪音。這是屬於一種機械力振動源,無法轉化為聲能。

換個角度來談這個問題,您可以試著在琴頭加上一個木塊或相同重量物質,觀察琴拉起來聲音是否不同,琴頭重量能抑制琴桿振速振幅。但一昧加重琴頭對持琴手感會頭重腳輕。早期機械軸就有這現象。

琴皮振動傳遞到琴桿時,振幅最大位置落在甚麼地方,稍加以計算控制琴桿粗細長短,振幅最大位置及強弱也會隨之改變,製作二胡者藉由此能駕馭二胡音色。

 

P4097116.JPG

在琴桿貼上尼龍弦,觀察振動情況

改變振幅型態,均衡有韻率,就能消除高頻雜音,琴桿剖面為水滴狀,琴桿窄面依需求加以修細,寬面維持原定寬度增加抗彎性,前提必須是良質老料,老料自然乾透抗彎能力強,安排振幅最強位置在琴桿中間,這是運用(等效擺)力學原理,上半段即能緩衝振能,控制振動節點,讓琴筒端振盪回鎮力減小,消除琴筒共躁聲。

網球拍或棒球棒最佳擊球點,擊球時手不會有刺痛感,這個刺痛感是回振力量,消除回振力緩衝最佳位置,也是運用(等效擺)力學原理。雖然琴桿根球棒外力撞擊振動點有所不同,力學道理卻是相同

(篇文中偶會出現一些物理名詞,如果是走經驗路線的,不用在意這些名詞)

一把手持舒適二胡,琴桿重心位置不可忽視,桿子重心位置位置以外還要考慮整根琴桿配重比分佈。

把振動最強烈處(腹點)安排第1第2 把位,因為當拉琴時我們手會扶住琴桿同時也抑制了振幅,這樣回振力便不會影響琴筒

3把以下弦長較短,振幅遠不及第1  2 把位,對琴筒影響較小。

 

0.桿振型 -1 (4).jpg

結語: 琴桿製作時,安排適當配重比來減少異常振動,(意思就是重量分布)不需大幅增加重量維持持琴舒適感。

一根細長棒子例如球桿,或網球拍.釣魚竿等在自身重量不變動下,透過配重比例分布減少反作用力或擺動提升操作手感,

一件物體受外力作用會產生擺動,慣性擺動,運用改變配重也能減少慣性擺動幅度。

重心點跟配重比例分布是不同的。

相同一根木料心材(越靠近中心部份)抗彎性最大。可以用相對較小直徑製作,也不致於彎桿。

 

楊正棟 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()

琴碼是調整二胡音色的構件之一,二胡聲音產生聲音基礎蟒皮跟琴架子是關鍵主角,碼就好比一道料理的調味料,所以琴碼修飾改變音色的同時,必須知道它的重要作用只能在樂器本身的聲質潛力範圍內調整。

琴馬的振動方式是左右上下振動,試想當外弦振動傳到琴碼,由於碼體的同時2根弦架在上面,用弓拉弦時弦不斷的上下振動,會使琴碼左右傾斜上下,當拉內弦振幅比較大,這一側對於琴皮壓力也會增大,另一側則形成支點,但也會引起連動,因此內外弦5度音準確調音,也會使音色更悅耳動聽。

(實際上振動比上述複雜由於擦弦點在碼上方,碼振動除了左右傾斜還有前後)

碼運動 (3).jpg

前面的幾篇陸續談過琴碼,這回用簡易圖形介紹碼修整,讓想自己動動手調整琴友做個參考。

琴碼影響二胡聲音關鍵就3個要素依次如下

1.木頭種類材質關係到基本音品,木頭材質除了種類以外指的是硬質或軟質

2.碼本身的重量越重音量越小,反之重量越輕音量越大,但重量過輕時,高音頻部分會飄飄不紮實。

3.外型  琴碼的主要作用是傳遞琴弦的振動、材料的軟硬、輕重、厚薄、高低以及式樣各異的琴碼,都會產生不同的音色效果。

 

 

0.標準碼.jpg--------à1.厚底碼.jpg

音質太尖銳時可以選擇或加厚琴碼底部,或是挑選碼底面積較大的,普通琴碼底直徑約在13~14mm上下,碼底面積大 擦弦感也會較強

 

0.標準碼.jpg--------à1細腰碼.jpg

音質太悶的可以磨去腰身兩側,以及減少碼底厚度,能提高亮度,此舉也會提高琴靈敏度,減少碼底部厚度,若從底部直接磨會減少碼的高度。

20170526補充 : 高頻動能比較小,琴碼重量會消耗高頻,碼本身振動時內部磨差也會消耗高頻,此時動能消耗轉化成熱能,所以碼減重就能使更多振動能量傳到琴皮。

2細腰碼.jpg

可嘗試磨去減少灰色部份,即可減薄碼底又不改變琴碼高度

0.標準碼.jpg--------à1.矮碼.jpg

聲質太尖或太硬,降低琴碼高度能獲得改善,一般琴碼標準高度約在8~9mm上下。碼身加高會增加弦對於皮膜壓力,也會增大音量。

 

0.標準碼.jpg--------à1.低孔碼.jpg

音質混濁或偏空,降低中心孔位置,可以得到改善。

 

0.標準碼.jpg--------à1.小孔碼.jpg

提高清晰度,也可以用縮小中心孔直徑方法,減低偏空現象,反過來加大中心孔會有較強混音效果,由於挖大孔徑去除部分重量,音量也會加大。

 

側面碼.jpg--------à1.前傾碼側面.jpg

讓音質裡面低頻多一些,可改變碼傾角度,向琴頭方向傾斜則低音豐富些,向琴拖方向傾斜則高頻多一些,音質也會變明亮些

 

側面碼.jpg--------à前傾後厚側面.jpg

如果要加強上一項調整,還可用不同厚度,使靠近底拖一側碼底較厚,與上一項差別,文字很難形述,親身一試體會吧。

碼架弦頂部寬窄也會影響音質,偏窄時音質較細膩,1mm~1.5mm是一般常用範圍。

 

碼.jpg--------à偏孔.jpg

外弦太亮時,可以選擇碼中心孔略靠內弦側,能得到改善

特碼.jpg

碰上外弦太亮的琴,可以如圖安排做成琴碼,較疏鬆年輪傳聲較柔,傾斜安排也會將振能分散到內弦,

不過這並不是萬靈丹,只能做有限度改善。(虛線表示年輪線走向)

 

1.厚底碼.jpg --------à圓弧.jpg

也可將碼底部磨成圓弧狀,使碼底更密合貼緊琴皮,使用砂紙在底下墊一塊布,

圓弧弧度就用布厚度控制,用手指捏住琴碼在墊著布砂紙上轉動磨出弧形底,時時注意底部圓痕跡是否為同心圓

 

0.標準碼.jpg--------à蠟燭2.jpg

 

還有一種方式是滴蠟燭改變音質立竿見影,還不會有抓欄干撕被單副作用,用蠟燭滴在琴碼上,用吹風機吹融,然後用衛生紙吸去多餘的蠟,此舉效用是抑制高頻噪音

二胡弓夾在兩弦之間,通常兩弦間距通常在5mm一般不會去改變它,若微幅縮小這距離改變弦折角會改變碼左右傾斜運動方式,這一項有興趣者不仿嘗試體會。

以上這些調整方法,可以混合加在一起使用,細膩音質變化文字難以形容,只能如人飲水冷暖自知,親自動手試試,讓您的琴更聽話。

亮或暗,音量大或小,是相對性的,這是指同一枚琴碼外型差異,木材材質對音色音質起根本作用,所以當修整外型仍無法達到理想就需考慮更換材質,油煎碼材質鬆軟,容易修整,但弦一壓上去就會切入碼身,可在上方加一小條硬木,質硬木材的聲音較亮,質輕音量較大,例紅木.楓木,烏木雖然質硬因為質重所以比紅木.楓木稍悶。

用砂紙打磨時就可以感受木質軟硬程度。修整外型時同時也會減去重量使音量稍增。

一把琴換上新琴碼,讓弦壓跟琴皮張力平衡,大約要經過8小時讓琴皮適應新碼壓力,初步穩定大約一天,一星期以後才完全穩定。

 

 

 

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女孩二胡1.jpg

(圖片擷取自網路)

這次話題靈感來自,對著風扇唱歌練抖音,相信這是小時候許多人玩過的遊戲

當拉琴時有氣流擾動,即會影響琴音,使聲音產生抖動,這種聲音抖動是時有時無,並非像揉弦所產生聲音高低起伏。同時也會使得音頻略為降低。

琴筒後方空氣流動使得琴筒當中空氣分子密集程度受擾流影響,使產生聲音的疏密波變得不穩定。

琴筒末端有音窗,音窗多為窗花圖案,開閉率約為百分之三十,琴皮鼓動空氣產生音波在琴筒裡反射混合,才形成二胡音色。如果音窗開孔比例佔太多,二胡聲容易受外部氣流影響變聲,開孔比例不足又難以將琴聲傳送出來,開閉率約為百分之三十上下最為理想。

二胡琴筒開口端為一個喇叭狀開口,再往裡側則是六角琴特有的凹入音槽。

P4037093.JPG

琴皮振動鼓動空氣經喇叭狀開口輕微壓縮,然後再經過音槽部分時,琴筒內徑擴張使壓力擴散得到釋放。這原理類似消音器,聲道擴張使聲阻抗突變,使琴筒內某些短波長頻率不能反射回聲源,進而消除一部分高頻噪音,六角琴筒這項構造形成特有音色。

皮膜震動自琴碼中央向四周擴散,到達邊緣會產生分割共振,這是甚麼呢?好比在一個水盆內丟入一個石頭,產生波紋向四周擴散,到邊邊會反射回來跟後面波紋碰撞,這樣情況會產生干涉現象,就會產生一些高頻雜音。

音槽也具備消除這些雜音功能,因此音槽依據不同木材反射特性、聲音波長不同定理經過計算,設定距離琴筒口位置、寬度、深度、形狀、等等、來改變二胡音色。

下回再談談,琴體振動對二胡聲音所產生影響。

 

 

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