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木吉他内部的构造及发声

木吉他弹奏的声音就是乐器内部无数零件之间复杂而精细的作用的结果。不同的零件对吉他的声音有什么影响?制琴师如何调整吉他的音质?对好乐器来讲,最重要的部分是什么?设计,材料,还是手工技术?几个世纪以来,吉他制作者们就这些问题争论不休。

  木吉他是敏感而多功能的乐器,不断地有制琴师和音乐家对它进行着设计上的改造和改进。我们目前看到的古典吉他只有150年的历史,爵士吉他的历史是100年,现在超级流行的木吉他至今也只有不到70年的历史。现代的制琴师更加注重细节结构和形状,致力于研究吉他发声的科学原理。同样,制作吉他的材料也在变化:吉他制作中的人造材料越来越多。

  过去的三十年中,制琴技术得到空前的复兴,吉他制作者们的知识也飞速增长。过去只掌握在少数制作师手中的书籍、录像带、工具和网上的组织等各种信息现在都已经公开。随着制琴师、生产商和演奏者之间信息的流通,人们对木吉他的了解日益深入。人们对吉他的设计、木材和制作方法有着不同的看法。


琴弦产生的动能到声音

  在琴弦的动能转换为声音的过程中最常用的术语是“amplification”(放大)。放大(多用于电子学中)就是指借用外部的力量调整原有的信号以增大音量。但是木吉他的发声原理是机械式的而不是电子式的。吉他的下弦枕是琴弦震动和琴头震动的支撑点。

  与其说吉他的琴弦是制造声波的物体,不如说它只是一个划破空气的物体。如果你想听听琴弦真正的音量,弹一弹没有插电的电吉他就可以知道了——声音很小。木吉他通过琴身承受琴弦的震动并把它转换成为面板的震动,而恰恰是后者的震动产生了声音。因此木吉他上并没有对琴弦的震动添加任何额外的能量;只有震动中介的转换。这一过程并没有电子学上所说的“扩大”产生。弹奏木吉他时的能量就是你的手所施加的能量。

  琴桥是木吉他上的一个分界点。它把琴弦的震动传到面板上,所以它必须大到可以把震动均匀的传送到整个面板上;但是重量又要轻,不致减低面板的震动。事实上,当有人抱怨说吉他的震动过小时,我会把把琴桥上紧(同时也要保持合理的力度和强度)。琴桥可说是面板上最重要也最复杂的支撑梁。

面板

  制琴师的目标就是制作一个可以把琴弦的能量转化成为美妙的音乐的乐器。想要达到这一目标,首当其冲的就是对面板的设计。这也是制琴师为什么会对面板的材料和支撑梁给予更多的关注。当然,吉他的所有部分都和面板一样对吉他的声音起着作用。背板、侧板、琴颈、指板和品丝都对声音有着不同的影响,但是面板在琴弦震动与空气震动相互转换的过程中起着最重要的作用。西班牙制琴师Antonio de Torres曾经用纸来制作吉他的背板和侧板,这很大程度上的证明了面板对吉他的重要性。

  木吉他面板的作用是惊人的:为了能使它对震动做出快速的反应,面板的重量必需很轻;面板同时又承受着120磅到190磅的拉力,这就需要它有韧性和强度。面板应该能够充分的反射琴弦动能,但是它的震动又必须控制在一定的范围内。另外,面板还是琴弦的声学均衡器,它可以增强某些音符,同时过滤掉另外一些音符。可以说,面板是判断一个制琴师技术好坏的试金石。


  在不断的摸索中,制琴师和音乐家们发现纵切面(quarter-sawn)的云杉、西洋杉和红木是做面板最好的材料,其次是桃花心木和寇阿相思木。各种科学数据表明,这些木材的强度高,质量轻,密度适中,对声音的传导速度好。这些因素可以最大限度的保留能量的消耗,将琴弦的动能转化成为声学能量。

  当然,对于哪一种木材最好的争论一直没有得出确切的结果,但是这就像争论哪一种菜肴最好吃一样,永远不会有一致的看法。每一个制琴师都会用某种特定的木材创造出具有独特音质的乐器。木材的不同不会影响吉他的发音功能。事实上,好的制琴师可以用任何一种木头做出出色的吉他。  经历了无数的尝试和挫折,制琴师们发现在吉他面板上安装支撑梁可以增强面板的强度,同时又能减少它的重量。


  各种各样结构的支撑梁控制了面板的震动。因此,安装支撑梁也是一件需要仔细拿捏分寸的工作:装得太多会减少吉他的震动,音量变小,装得太少吉他的强度又不够。如果粘得太紧,振幅减小,吉他的低音就很难显现出效果;粘得太松,吉他又会发出噪音。

  过去的二十年中,在古典吉他界内出现了关于支撑梁结构的革新。激光全息相片显示,吉他面板各部分的震动频率是不一样的,这也导致了声波的相互抵消。许多现代制琴师为了更好得控制面板的振动,进行了各种各样关于支撑梁结构和面板厚度的实验。

  最早的吉他使用的是梯形支撑梁,两侧使用加固横梁。没有加支撑梁的面板容易变形,这大概是出现这种支撑梁设计的原因之一。

  现在,梯形支撑梁的设计结构主要用在木吉他的背板上,因为这个地方承受的拉力没有面板承受的拉力大。现在,多数的制琴师都已经不在面板上使用梯形支撑梁的设计模式,像Marc Silber这样的制琴师仍然坚持这种“古老”的设计。梯形支撑梁不太受欢迎的另外一个原因可能就在于它普遍的应用于廉价的低档吉他上。其实,如果你想要一把像Leadbelly著名的Stella这样的12弦琴,或是希望你的琴有19世纪吉他的音质,那么梯形支撑梁就是最好的选择。

  在18世纪末19世纪初,欧洲的制琴师(最早是在西班牙和法国)开始试着使用扇形支撑梁。通过这种从梯形设计到扇形设计的改变,制琴师们意识到有一部分支撑梁起着“音杆”的作用:这些支撑梁不仅仅把吉他连接在一起,还通过控制面板的震动影响音质。

  Christian Frederick Martin最早的吉他使用的就是梯形支撑梁设计,在19世纪50年代他又对X形支撑梁进行了发展和完善。尽管关于“Martin到底是不是第一个发明X形面板支撑梁的人”的争论一直没有结果,但毫无疑问,X形支撑梁是在过去的150年中木吉他设计上最重要的改变。但是,Martin最初设计的X形支撑梁是为肠线吉他设计的;直到20世纪20年代,Martin才开始普遍生产钢弦吉他。不管X形支撑梁最初的设计理念是什么,它仍然是最流行的支撑梁结构(特别是在安装钢弦的吉他上)。


  分子生物学教授和古典吉他爱好者Michael Kasha曾经就不同琴弦的频率对木吉他面板的影响作过一番科学研究。在与已故制琴师Richard Schneider和制弦师Steve Klein的密切合作下,Kasha设计出一种新的支撑梁结构。这种结构的支撑梁类似于一个扬声器,呈发散状。

  Smallman设计的支撑梁结构呈网状,使用云杉和石墨制作,这样的面板结实重量也很轻。面板的边缘分别用碳素纤维加固使得整个面板连成一个整体,减少了杂音。

  还有很多不同的支撑梁的结构,但是以上的几种是最常见的。大多数的制琴师会自行修改支撑梁的设计,以便把面板和背板更好的结合起来。如果面板的材料比较坚硬,可以把支撑梁安装的稍微轻一些,反之亦然。支撑梁应该与木材的特点和吉他的型号相匹配。有些制造商就用木质稀松一点的木材制作小吉他(这样可以加强低音),木质坚硬的木材用来做jumbo和dreadnought吉他(这样可以激发高音)。

共鸣

  吉它的内部结构、琴弦的拉力和封闭的内部空间都有一定的共鸣频率。共鸣的频率越相近,它震动所需的能量越小。回声就像穿着红舞鞋的Steve Martin:它并不是自发的。

琴颈尾


  传统的吉他琴颈尾是鸠尾状的。那时,人们的理论是只有琴颈粘得结实才能更好的把能量传导到琴身上。但现在也有很多吉他是用螺丝来固定琴颈和琴身的。制琴师们并没有说这种吉他有什么特别的缺陷。当然,如果琴颈连接处松动必然会导致能量的流失,造成对声音的影响。但是,只要琴颈连接的足够结实,它的安装方式倒是无足轻重。

  事实上,经由琴颈连接处传到琴身的琴弦动能是很小的,即使有,琴颈也不会吸收琴弦的震动,而是把这个动能直接反射到面板上。
  作为一个音乐家,如果你能理解吉他的工作原理,接受并与吉他在设计和构造上的缺陷,那么,你会得到更多。制琴师们长久以来面对的矛盾在于他们想要造出轻巧的乐器,即使是极微小的动作也可以得到回应,但是吉他又必须足够结实,足以对抗琴弦强大的拉力。好的吉他必定需要保养:如果你想要优美的音质,那么小心照顾精细的结构(它会随着季节、湿度和温度的变化而变化)。同时,在琴弦不断的拉力下,木头会缓慢的变形。

  每当我看到一把好的木吉他,我都会惊叹于它的制造工艺和演奏效果。在我们的生活中,吉他不仅体现了木头最原始的美丽,更是美学、音效、设计和应用的完美结合体.


  当然,共鸣并不是确定一把吉他好坏的量度,但是它可以适当的增加声音的特色。

  木吉他是产生各种共鸣的集合体:琴弦本身就是高效的共鸣器,演奏者对琴弦的弹拨能够产生不同的振动幅度(这是由它们本身的重量、长度和拉力决定的);吉他的面板和背板相对于其他部分来讲有一个主共振频;吉他的琴颈在弯曲和旋转时也会有一个共振频率。吉他内部的每一块木头都有各自的共鸣频率(尽管当它们被粘在一起后的频率趋于一致)。当然,反共振的现象也是存在的,在某些点上,震动频率会相互抵消并减小。在某些乐器上,某一部分的共鸣可以吸收琴弦的震动,出现闷音。

 木吉他的音孔共振对声音的输出很重要。音箱就像一个共振器,通过连接音孔和外部的空气加强乐器的低音效果。调整吉他内部空气的体积是制琴师调整低音回声的方法之一。

  木吉他的音色是它内部共鸣和反共鸣作用的综合结果。每个因素都影响着吉他的音色。制琴师面临的问题就是要把所有的震动部分有机的联合起来,使它们在保留了各自特点的同时又能发出和谐的声音。

琴颈

  琴颈和指板的材料和加工工艺影响着吉他和贝司的音色、力度和延续性。不过在木吉他的制作过程中,制琴师对琴颈的制作有些许忽视。

  吉他的琴颈承受着琴弦的拉力,所以它必须足够的强韧,这样才能不受这个拉力的影响。越来越多的制琴师用新的材料来改进传统木制琴颈的演奏效果。Dana Bourgeois就曾经在桃花心木琴颈的支撑杆上添加了两个金属杆,既增加了强度,也增加了琴颈的重量。有些制琴师会在琴颈内部安装石墨杆,这样可以增加强度又不增加质量。

  指板同样会影响吉他的音色效果。做指板的最常用的材料是乌木,它密度大、坚硬、平整而且共鸣性低。当然,现在不太常见的巴西玫瑰木也仍然是传统的指板材料。这种木材的声音比乌木更有爆发力。印度玫瑰木和枫木也有他们各自的音质特点。

Posted @ 2009/5/11 16:16:53  阅读( 11916)  评论( 0)  
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