現(xiàn)代技術(shù)在提琴研究中的應(yīng)用

鄭荃

長(zhǎng)期以來(lái)，提琴的研究工作有兩個(gè)主要方向——通過(guò)研究提琴的過(guò)去，考證提琴的歷史和古代提琴制作家使用過(guò)的制作方法，目的是能重現(xiàn)昔日古典提琴的光輝;或是使用現(xiàn)代科學(xué)的研究方法，尋找提琴聲音的奧秘和規(guī)律，目的是改進(jìn)現(xiàn)有和未來(lái)提琴的聲學(xué)演奏性能。由于在中國(guó)國(guó)內(nèi)缺乏可用于研究的古典提琴樣本和歷史資料，我們把更多的注意力放到研究提琴發(fā)音的機(jī)理及規(guī)律，并尋找改進(jìn)現(xiàn)代提琴聲音的方法。

無(wú)論對(duì)藝術(shù)家還是對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，提琴是一種富有魅力而多少帶點(diǎn)神秘色彩的樂(lè)器。300多年前，意大利天才的阿瑪?shù)佟⒐霞{里、斯特拉地瓦里制琴家族，把提琴推上了樂(lè)器之王的寶座。從那以后，曾有許多制作家、科學(xué)家和熱愛(ài)提琴的人們都?jí)粝胫s上和超越他們的前人，制造出比他們更好的樂(lè)器來(lái)。有許多次，人們報(bào)告說(shuō)他們找到了斯特拉地瓦里的秘密，制成了“像他一樣好的樂(lè)器”，但是這些發(fā)現(xiàn)和樂(lè)器，在時(shí)間的長(zhǎng)河里都消失得無(wú)影無(wú)蹤了。古典意大利提琴的秘密，依然是一個(gè)迷，留待我們和我們的后代去探索。

在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們又重新燃起了使用現(xiàn)代測(cè)試手段來(lái)揭開(kāi)意大利提琴秘密的希望。下面就對(duì)目前各方面對(duì)提琴的研究和取得的進(jìn)展做些簡(jiǎn)略的介紹。

一、對(duì)提琴木材理性化性能的研究

對(duì)提琴木材理性化性能的研究主要是對(duì)古舊木材的綜合研究，包括它的儲(chǔ)存期的性能變化，吸濕性能，聲發(fā)射性能等等。一般認(rèn)為古舊木材在潮濕條件下吸水率降低，大約穩(wěn)定在10%左右，對(duì)空氣的溫濕度的相關(guān)度不顯著，聲發(fā)射性能改善，水萃取物、醇苯萃取物明顯增加，全纖維素、α纖維素降低，β聚糖和木質(zhì)素的變化則很少。揚(yáng)氏彈性模量和壓電模量在300年內(nèi)逐漸增加，以后隨年份增加而減少。

根據(jù)以上的研究結(jié)果，現(xiàn)已試用各種人工老化和處理的手段來(lái)改變木材的聲學(xué)品質(zhì)性能應(yīng)用的方法有：熱處理、酸處理、發(fā)酵處理、氨化處理、氧化處理、光處理、微波處理等等，主要是加速木材的老化。

二、對(duì)提琴涂料的研究

提琴涂料和油漆被稱(chēng)為最重要的“意大利的秘密”，往往一把古意大利琴失去了油漆就會(huì)失去它原有的燦爛音色。提琴的油漆除了一般的油漆所具有的裝飾和保護(hù)性能之外，還能吸收高頻率的噪聲（6～12KHz），對(duì)提琴的聲音至關(guān)重要。在提琴油漆中處于木材表面和外表油漆之間的一層涂料被稱(chēng)為“底漆”的漆層，實(shí)際上可以認(rèn)為是一種木材處理劑，對(duì)于木材有增強(qiáng)、防潮、防腐的作用。對(duì)于涂料的研究，目前使用一般有機(jī)化學(xué)分析技術(shù)、色譜分析技術(shù)和紅外微光譜技術(shù)、光學(xué)偏振顯微術(shù)，電子顯微探針和掃描顯微術(shù)（SEM），最近還使用了一種先進(jìn)的能量分散X光分光法（EDAX）技術(shù)。這些技術(shù)被用以研究古琴上的涂料的組成成份和重新復(fù)制這些成份和涂料的可能性。據(jù)劍橋大學(xué)研究組用EDAX方法測(cè)試報(bào)告，古意大利提琴的油漆中含有鋁、硅、磷、硫、鉀、鈣、鈦、鐵和錳，另一份來(lái)自美國(guó)俄亥俄州的Michelman的報(bào)告提出意大利油漆中含有大量的鈣。Michelman認(rèn)為古意大利提琴的表面油漆和底層涂料的配方是不一樣的，由于含有大量鈣，他認(rèn)為這些油漆的主要成份是松香酸鈣和茜草，目前在試驗(yàn)中被用以處理木材的涂料有：茜草——松香鈣皂涂料、硅酸鹽涂料、幾丁質(zhì)涂料和一般常用的天然樹(shù)脂涂料、干性油涂料。

三、對(duì)提琴結(jié)構(gòu)的研究

對(duì)提琴結(jié)構(gòu)的研究主要是根據(jù)提琴琴體既要承受來(lái)自弦的很大的張力和壓力，又要能進(jìn)行充分振動(dòng)的特點(diǎn)，研究其結(jié)構(gòu)可能對(duì)音響產(chǎn)生的變化和受力后的變形情況。研究提琴的材料，弧度設(shè)計(jì)和厚度分布之間的配合關(guān)系，用以提琴制作工藝。研究的手段主要是對(duì)材料的理化性能的測(cè)試，對(duì)成琴和音板的機(jī)械式測(cè)試，研究弧度和變形情況的光技術(shù)和地理照相技術(shù)等等。

四、對(duì)提琴聲學(xué)品質(zhì)的研究

對(duì)提琴聲學(xué)品質(zhì)的研究主要是通過(guò)對(duì)古提琴的聲學(xué)品質(zhì)和振動(dòng)狀態(tài)的研究和記錄對(duì)提琴音質(zhì)評(píng)價(jià)的客觀數(shù)據(jù)，用以指導(dǎo)和改善現(xiàn)代提琴制作工作，比較有代表性的有：1930年（Erwin Meyer）E.麥涅爾和H.伯克豪斯（C Herman Backhans）提出的在人工激發(fā)的條件下測(cè)定一只提琴的輻射聲級(jí)與頻率的關(guān)系，并用曲線(xiàn)記錄下來(lái)。同時(shí)代的還有美國(guó)的F.A桑德斯（Frederick A.Saunders）和意大利的巴斯瓜里尼（G Pasgualini）都使用頻譜分析和記錄頻率響應(yīng)曲線(xiàn)的方法來(lái)研究提琴的音響。50年代起C.M哈金斯（Carlecn M.Hutchins）用聲激振的方法研究琴板的振動(dòng)和振動(dòng)模式，R.L保威爾（R.L.Powell）.和K.A斯坦特松（K.A.Stetsor）在1965年起使用激光全息攝影研究提琴的振動(dòng)，這個(gè)方法后來(lái)被廣泛地在提琴研究的范圍內(nèi)使用，近年來(lái)在這方面比較有成就的科學(xué)家還有P.貝爾第也（L.Crewer），但是至今為止這方面的研究只能部分的記錄，了解提琴的振動(dòng)狀況和材料，結(jié)構(gòu)與聲音之間的關(guān)系，與直接用以指導(dǎo)制琴工作尚有距離。

五、對(duì)提琴的修復(fù)和鑒定方面的研究

提琴的修復(fù)和古提琴的鑒定技術(shù)，也是在近年來(lái)發(fā)展得比較快的，在鑒定方面，主要是通過(guò)化學(xué)分析手段，顯微檢測(cè)手段和利用紫外線(xiàn)檢測(cè)手段來(lái)幫助憑主觀經(jīng)驗(yàn)鑒定的鑒定家做出正確的判斷，在修復(fù)方面，則使用了許多綜合的方法，比如用X 光檢測(cè)木材被蛀的情況并用射線(xiàn)照射的辦法殺死蛀蟲(chóng)和它們的卵。用窺視照相技術(shù)拍攝琴體內(nèi)部的照片，用地理照相的辦法記錄提琴的外形和弧面，為將來(lái)進(jìn)一步修復(fù)提供原始的根據(jù)等等。

“小提琴是一座文化和科學(xué)的大迷宮，在這座迷宮里有許許多多秘密，有待我們?nèi)ヌ剿??！?/p>

美國(guó)德克薩斯州大學(xué) J.Nagyvary教授如是說(shuō)。

《現(xiàn)代技術(shù)在提琴制作研究上的應(yīng)用》是我在1993年12月在北京大學(xué)《全國(guó)首屆音樂(lè)聲學(xué)、音樂(lè)心理學(xué)研討會(huì)》上發(fā)表的兩篇論文中的一篇。在那次研討會(huì)上我認(rèn)識(shí)了北大物理系主任甘子釗、南京大學(xué)包紫薇教授、中國(guó)舞臺(tái)科學(xué)技術(shù)研究所所長(zhǎng)王湘教授等音樂(lè)聲學(xué)方面的權(quán)威，受益匪淺。

1988年回國(guó)后，在父親的幫助下，我開(kāi)始了對(duì)提琴制作資料文獻(xiàn)的調(diào)查和收集。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)，也很少使用電腦，所以，收集資料的三大來(lái)源為圖書(shū)館、專(zhuān)利局和科技情報(bào)所。通查了中、英、德、日、法、意六種文字的資料，獲得了近400篇論文、專(zhuān)利及報(bào)道，并將其中一些重要的文章譯成了中文，根據(jù)調(diào)研總結(jié)報(bào)告編寫(xiě)成這篇論文。

通過(guò)資料調(diào)研使我們對(duì)國(guó)際提琴制作領(lǐng)域的研究工作的歷史和現(xiàn)狀有了一定程度的了解，從而奠定了開(kāi)展研究工作的基礎(chǔ)，確定了我們自己的研究方向及基本路線(xiàn)。印象很深的是當(dāng)時(shí)收集的資料摞起來(lái)有一米多高，如果是現(xiàn)在，在百度和谷歌引擎上一鍵搜索就可以得到上百篇的資料，用一個(gè)U盤(pán)就能把這些資料全部裝下。

30多年過(guò)去了，現(xiàn)代技術(shù)在提琴制作領(lǐng)域又有了許多新的應(yīng)用，如CT掃描技術(shù)、3D打印技術(shù)、年輪學(xué)的應(yīng)用、木材復(fù)合處理、振動(dòng)模態(tài)分析等等。今天的信息化和電腦的運(yùn)用已經(jīng)大大提高了工作的效率，但了解前人做過(guò)的工作，在他們研究的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，仍是開(kāi)展我們自己研究工作最好的捷徑。C1D07F86-5081-46E3-9087-D860B7D909FA