欢迎共同探讨学习：无限制振动弦鸣乐器制造方法诞生

小兵吉他

前  言

本人在从事吉它教育，尤其是经营太原枫叶琴行的九年过程中，琴行订制的弦鸣乐器普遍存在：音色、音量、音质在演奏中单音不稳定，音节过度不均衡，以及和声发散（不包团），某音过于迟钝或过于灵敏的问题，即使非常昂贵的弦鸣乐器也有不同程度的不均衡问题，给演奏带来及不舒适的感觉，不利于完全表达演奏者的思想。本人在受到喇叭纸盆全部悬空而发音的工作状态启发下，经过长期努力历经无数曲折，设计出了一种极简单的可以使用在所有弦鸣乐器上的制造方法，根本上解除了弦鸣乐器出现的音色、音量、音质在演奏中单音不稳定、音节不均衡、和声发散，某音过于迟钝或过于灵敏的质量问题困扰，并且在现有基础上大幅度的提高了乐器的整体音质和演员控制的性能，本人将此方法（PCT/CN2007/002725）公布，旨在让更多的制造者了解此方法内容，以便相互交流和更深层次的探讨。

太原枫叶琴行程国强

现有弦鸣乐器发音机理的分析

（音板处理、油漆技术、工艺不在本文范围）

一、我们在制作弦鸣乐器时，都需要用张弦结构使琴弦对音板产生压力、拉力或者产生压力拉力，当琴弦张紧对音板产生较大的力量时，音板就必须产生与琴弦力量相反的力量抵消平衡琴弦的力量，产生方法只有一种：音板发生肉眼能看到或看不到的变形，如示意图1，AB方向的角状变形，如示意图2，AB方向的面状变形，这个变形在产生抵消琴弦的力量时，使音板出现了结构力学中的现象， AB方向的机械强度大大增加，就象把一个长形铁皮条弯曲成角铁一样，如示意图3，AB方向的机械强度大大增加。

图4

情况类似于架子鼓鼓皮受力不均匀时，会出现AB方向的褶皱，如图4，由于AB方向的机械强度大大增加，那么，鼓皮在作垂直于鼓面方向的振动时，就无法全部面积的、均匀的振动，必然产生各局部的、无规则的、紊乱的振动，结果产生出无整体感的发散的难听的声音。同样，音板由于AB方向的机械强度大大增加，音板在振动时，无法全部面积均匀振动，而是产生各局部的、紊乱不谐调振动，出现发散、发乱、不抱团、不纯净的音色，导致乐器质量下降。

我们的制琴师尽最大努力想使音板所受外力均匀的分布在整个音板上，尽最大的努力使音板不要出现图中那样的变形。但实际情况比我们前面说的更加混乱，由于音板的边界（与侧板连接的整个边缘）是不规则的曲线几何形状，音板在产生与琴弦力量相抵的力量时，在音板上会出现很多个、肉眼看不到的、机械强度的大小、位置都无法确定的AB方向那样的强度变化，使我们在处理这么许多看不着、摸不见的力量时，就只能靠直觉来进行耗时费力的无休止的音板厚度处理。

二、音板的周边与侧板粘接固定，不规律的侧板边缘给音板带来更多大小不同、位置不定、肉眼看不到的如前所述AB方向那样的机械强度变化。例如：我们在演奏古典吉它时，右小肘的压力最后落在了音板上的同时，音板就必须产生一个AB方向那样的强度变化。再例如：我们在演奏小提琴时，下巴的力量就有一部分音板来承担，实际上，当我们沉醉于小提琴那优美的音乐中时，音板并不只是与琴弦振动发音就完事，它还随时得发力、侍候演员的下巴壳。再加上侧板变形，音板变形产生的力量，都需要它们自己产生相反的力量平衡，导致有更多的位置不定的AB方向那样的强度变化，使我们根本无法控制音板上的硬度分布，使表面看起来曲线平整均匀，整个硬度分布均匀的一张好音板，在制成乐器装弦以后，变成了一张曲线不平整均匀（有的肉眼看起来均匀）各局部硬度毫无规则分布的一张烂的音板，再加上材料处理油漆技术、工艺技术方面的要求，使我们想制造出声音不散的好质量弦乐器难上加难。

举一个外行人能看懂的例子：当汽车行驶在高速路的斑马线上时，汽车车身将产生均匀的振动，当汽车车轮行驶在软硬不同、凸凹不平的路面上时，将产生极不规则紊乱的振动。同样道理，当一列琴弦架在了一块内部软硬不同的音板上时，它将发出散乱难听的稀里哗啦的声音来。

三、        弦的压力、拉力或压力拉力的功效

1、弦施加给音板的力量是现在唯一可以使张紧的弦与音板紧密固定的方法。

2、（1）假设弦的压力通过琴码均匀的施加给整个音板面积后，整个音板将变形，由于音板的物理特性是在纵向没有伸缩性而在横向有伸缩性，就会出现架子鼓鼓皮表面受力后的情景。如示意图5，鼓皮受力后张力增大的同时，鼓皮的基音（固有频率）会伴随着受力的上升而相应上升。当音板在受弦压力后，也会产生上述变化，只是音板的横向伸缩性比鼓皮的伸缩性小的多，所以整个音板的基音频率音高（固有频率）上升幅度很小，可以忽略不计，试着把同一把小提琴弦彻底松掉以后和把弦张紧以后，进行敲击视听比较，就知道。注意：一支小提琴和另一支小提琴音板的固有频率是不一样的。

（2）假设琴弦的压力通过琴码施加给音板的局部，那么音板的局部将变形，局部张力增高，局部张力增大的同时，其它局部的张力就会发生不规则的上升或下降，这样，整个音板的基音频率音高（固有频率）的变化将无法预测是上升还是下降，这种无法预测的波动很小，可以忽略不计。

如同一种弦鸣乐器古典吉它，一支与另一支的音板固有频率是不一样的（高的清脆一些，低的浑厚一些的感觉）

（3）固有频率是指一个物体的最低振动频率——基音，不指此物的一系列泛音。物体越大越重，固有频率越低，物体越轻越小，固有频率音高就越高。即然是频率振动，只要它不在人耳的18Hz～22000Hz范围以外，都是可以通过敲击听出来的，架子鼓鼓手最精通此法。好在现有的弦鸣乐器，都是以人耳能听到的频率范围而存在于世的，敲击它的音板，仔细听它发出的“咚”“咚”声，则能听到它的最低振动频率音高。

无限制振动原理介绍

综上所述，本人在受到嗽叭纸盆全部悬空而发音的工作状态启发下，经过长期的努力，无数曲折，设计出了一种极简单的可以使用在所有弦类乐器上的能使音板彻底摆脱外力困扰的无限制振动悬浮码弦鸣乐器制造方法，并成功制作出古典吉它，原理图6

一、支承杆：在乐器的某个部位设置按装一个支承杆①（根据不同的乐器和结构等因素进行设计安装）。

二、悬浮码图7：用ABS塑料等材料制造一个粘接在音板上能通过弦的张力产生内应力使张紧的弦与之紧密连接固定的琴码②

三、调试张弦后，音板即被琴弦吊在空中，实现了音板无须侧板支承，同时也去掉了弦对音板的巨大压力或拉力。本人所担心的弦振动能量被支承杆①吸收而悬浮码②吸收能量不足而导致音板③发音音量小的现象在多次制作实践中，并没有出现。音板③发出了理想的音量和极纯美清晰和谐的音质。





无限制振动古典吉它制作过程与注意事项

一、现有古典吉它发音机理分析，图8

1、弦振动时，面板外的声能直接进入大气；面板内的声能在箱体内引起箱内空气振动后引起背板同时共振；背板振动的同时又反过来通过箱内空气引起面板共振；同时，能量经过箱体内反射后从音孔进入大气；背板外的振动声能直接进入大气；琴弦的声能直接进入大气；指板，琴颈的声能直接进入大气；侧板的声能直接进入大气，由于侧板的曲线结构，会产生如前所述的AB方向的强度增大，使侧板根本无法进行任何方向的振动，所以侧板的声能以及往背板传导振动的作用都很小。但由于侧板的总面积较大，它们材料等性能同样也在整个吉它音色上起一定的作用。

2、实际上吉它是一个小木鼓和一个大木鼓合二为一的一个木鼓图9

面板相当于上鼓皮，背板相当于下鼓皮，把六根吉它弦张紧在其上面使其发音后，就叫吉它。而吉它侧板的葫芦曲线结构，正是保证发音是吉它特性的重要基础。如果把吉它的曲线结构变化成图10的样子，那就发不出吉它特性的音色了，就如同把一个圆木块的音色特性和掏空制成木鱼后的音色相比，大不一样。

3、所以我们在制造无限制振动吉它时要保持上述的发音过程和特点，尤其要保证箱内回音和面板背板共振的特性。

二、        无限制振动古典吉它制作原理示意图。图11

1、制作一个没有面板的整个琴身，侧板边缘⑦用硬质材料（例如十合板）加固。

2、制作一个没有背板但有侧板⑤的面板③

3、制作一个支承杆①（可以作的漂亮些），上面固定六个拉弦柱④、拉弦柱上有穿弦孔。

4、制作一个本发明设计的悬浮码②，（用ABS塑料刀刻出来）粘接安装在琴桥上。

5、琴桥上开六个可以让拉弦柱④通过的孔⑧，并保证孔要足够大。

6、安装时，把音板③放入琴身中，让拉弦柱④从琴桥孔⑧中穿过，然后安装琴弦并让弦从悬浮码②的槽中穿过，张紧琴弦，如果各部分尺寸合适的话，音板③就会四周不靠的被琴弦吊在琴身当中，试奏时，面板背板的木质感就会极优美的、均匀平衡的发出来。

7、如果回音和面背板共振效果不理想，可以松掉琴弦取下音板进行常规处理。

8、最后，音板③与琴身侧板的缝隙用喇叭式弹性圈密封（试音时可用纸胶布代替）。

三、1、具体在制作时要通过敲击让音板③和背板发出的“咚”“咚”声与现有古典吉它的“咚”“咚”声的音高（固有频率）接近，处理的方法有改变音板、背板的厚度以及处理音梁等方法，总之要保证面背板的共振效果。

2、要注意音板的侧板⑤与琴身的侧板⑦之间的距离周圈相等并不要太大（1cm左右），否则，因箱体内的空间过小，不易使面板与背板共振，并导致回音厚度感下降。

3、实际上本人只是设计了一种可以吊起面板的琴码，至于其它制造技术如上面所说的“处理”，现在的吉它制造师才是得心应手的现成功夫。另外再提一下本人设计的这个码的缺点：随着琴弦拉力的变化，由于音板是通过它吊在空中的，导致在调弦时，音板跟着弦同时作平行移动。

4、在制作时，要让悬浮码②与拉弦柱④的距离保持在1mm左右。由于篇幅有限，其它许多方面的细节就不写了。

5、如果您的吉它制造技术一直保持在市场价三千元的水平，那么您制造的现在这把吉它将是市场价1～2万的高档吉它音色了。



本文名词定义：

音色：

①    音量：声音的分贝

②稳定性、均衡性：（演奏时音质、音色、音量的稳定程度以及每个音之间过度差异的大小）

③音质：（木材本身的发音质感，受材质、油漆影响）音色

④乐器共鸣箱体的回音的及共振效果，基音以及泛音列音的强弱关系。音色、音量变化的被控性能以及一些人性化的评价如：亮度、厚度、空间感、穿透力、清晰度等

固有频率：

①物体在外来能量影响下，最低的振动频率高度。

②吉它的第六弦固有频率就是E

③架子鼓手在调鼓皮时，耳朵听到的就是鼓皮的固有频率。

④吉它的面板通过敲击，发出木鼓的声音，能听出它的固有频率。

本文作者系山西太原枫叶琴行总经理程国强先生  

手机：13073510387        办：0351-4195377

小兵吉他

图片在这：
http://www.guitarschina.com/shop/wxz/


懂行的可以交流下~

JiangYing

Wow!  耳目一新！最喜欢听到中国人在吉他上的成就！

如果您的吉它制造技术一直保持在市场价三千元的水平，那么您制造的现在这把吉它将是市场价1～2万的高档吉它音色了

那可是琴友们的福音！ 小兵兄，这新设计投入市场了吗？ 这里时常有琴友问卖琴的事，看来这是个不错的选择。

期待更多弹琴后的报道。。。

12thknight

虽然看不太懂,但是一定要顶!!!

flli883

首先对作者的创新精神表示赞赏,用扬声器的原理设计音板的确是一个大胆的尝试.
但作者的物理力学分析和震动关系很多概念是混淆不清的.扬声器的特点就是在于频响,频响越宽,扬声器越好,一般一个扬声器单元很难达到很宽的频响,所以就产生高音单元,中音单元和低音单元,组合使用,以到达较高的频宽,但分频后也会产生频响不均衡等问题.作者题目是无限制振动,不是很明白,但根据作者意图,应该是无限制频宽,若是这样,就不是科学的说法.另外,作者提到鼓的受力和振动,这和吉它的发声完全是两回事,受力分析和振动中许多关系没有搞清楚,鼓是自由振动, 自由振动是固有频率,不存在频响的问题,而扬声器是受迫振动,所以才有了频响宽度要求,受力分析中对吉他因受力不均衡对频响(作者的意思不是很明确,似乎是音色,在物理上只有频响,频响中包括了各种谐波,音色会有变化)的影响. 对受力不均衡的东西,形状不规则的东西实际上频响更宽,所以吉他有了这样的一个外型,而不是一个圆的的音箱,鼓正好相反,很少有人把鼓做成吉他形状,再看笛膜的贴法,要求横向张力大,纵向张力小,稍有褶才能表现出最好效果.
根据扬声器的原理,若悬浮音板,在音板质量越轻的情况下可以获得更好的频响特性,音色越接近弦的声音,而声箱固有特性的声音减弱,实际上把弦振动的声音放大,把声箱产生的声音减弱,最终会产生类似电琴的声音,理论上是这样,但实际可能有其他因素影响,或稍有不同.
科学的东西是很严谨的,不是想当然的,所以作者的很多物理概念可能会误导别人,提倡创新,也鼓励尝试,但需要严谨和科学的态度.

cyberninja

学习了, 支持创新, 有机会发些音频!

cyberninja

还有, 不知道有没有人研究在保持吉他音色的前提下明显提高反射的方法. 我一直觉得这是古典吉他和其他乐器合作的主要缺陷. 乔老说过"One violin can kill the guitar".

如Smallman, 达曼等的双面板设计并不能使反射提高太多. 记得看过文章说达曼的反射只比同级别的普通琴大5%左右......

[ 本帖最后由 cyberninja 于 2008-2-1 06:27 编辑 ]

j

看不见图,但从文字上理解,作者实际上是做了个"完全自由"面板,我也想做个相对"自由"的面板.现在还没时间试.

JiangYing

是啊，很多制作家为此伤透脑筋。 吉他制作的下一个突破就该是这一点了。

革命尚未成功，同志还需努力！ ^7 ;)

小兵吉他

原帖由 j 于 2008-2-1 10:10 发表
看不见图,但从文字上理解,作者实际上是做了个"完全自由"面板,我也想做个相对"自由"的面板.现在还没时间试.

图片在这：
http://www.guitarschina.com/shop/wxz/

江伟杰

这叫  “跳动的尼龙弹簧床吉他”:)

flli883

若是纯粹受力因素影响音色,完全可一按小提琴方式,将弦加长固定的在琴的末端,为了不产生对琴板的压力固定端可凸起,让弦平行,琴码可以制成类似文中提到的琴码,这样就不受力了.但相信这样一来的结构对音色没有多大好处,否则,吉他早就这样了.按文中作者意图,这样的结构面板也可以完全悬浮,而且省了支撑竿了.

海之索颜

现在说不行可能早了点，期待音频 听听
非常感谢楼主分享。

海之索颜

同意13楼的意见 ，好象把简单的事情搞的有点复杂了。

竞霄

支持创新,我所理解到共鸣箱不仅仅是起到回声和共鸣的作用,更多还是弦把振动传递到木头上,靠的是演奏者反映在弦上的振动音色+木头本身振动的音色+回声+良好的声学共鸣=完整的吉他音色.

个人理解这种"无限制振动古典吉它"忽视了琴体木头本身振动这一关键环节,而所谓的"悬浮码"则扼杀了这一关键环节,让完整的声学环境仅剩了回声及共鸣.

我是弹电吉他的业余爱好者.由于不存在回声及共鸣这一环节,所以对于没有没有共鸣箱的实体型电吉他来说,琴体木头本身振动的音色是十分重要的.而对于实体型电吉他来说,floyd rose的琴桥本身就是一个"悬浮码".采用这一系统的电吉他的琴体共振明显不如有固定式琴桥的电吉他好.我从实体型电吉他的这个角度来看这个问题,尽管有不足之处,但希望各位老师参考.

quakejc

学习！！^7 ^13

小兵吉他

原帖由 竞霄 于 2008-2-1 18:28 发表
我是弹电吉他的业余爱好者.由于不存在回声及共鸣这一环节,所以对于没有没有共鸣箱的实体型电吉他来说,琴体木头本身振动的音色是十分重要的.而对于实体型电吉他来说,floyd rose的琴桥本身就是一个"悬浮码".采用这一系统的电吉他的琴体共振明显不如有固定式琴桥的电吉他好.我从实体型电吉他的这个角度来看这个问题,尽管有不足之处,但希望各位老师参考.

小家伙 有些想法啊，不错。哈