低音梁在力學(xué)聲學(xué)中的檢驗(yàn)方法及調(diào)整方案（四）

文/張 猛

（接上期）

（三）上下端木對(duì)低音梁的影響

有經(jīng)驗(yàn)的修琴師會(huì)發(fā)現(xiàn)在面板下部端木外沿的位置容易出現(xiàn)開裂，這種情況是由于經(jīng)過幾百年長(zhǎng)時(shí)間的擠壓，造成的面板開裂，如果端木不寬于低音梁，未來這個(gè)琴，擠壓的過程中面板受力不均，忽高忽低，故容易在薄弱位置開裂。造成這種情況一共有三個(gè)原因共同作用，分別是：低音梁、音柱以及上下端木。

首先低音梁自身對(duì)面板便有加固的作用，所以在低音梁粘接區(qū)域的面板強(qiáng)度相較于低音梁邊部面板外沿部分的強(qiáng)度要高；

其次由于音柱是豎直放置在面背板之間，所以音柱的強(qiáng)度較面板自身強(qiáng)度要高很多，所以在面板振動(dòng)過程中，會(huì)形成音柱區(qū)域的振動(dòng)幅度相較面板整體振動(dòng)幅度小的情況，振動(dòng)過程中面板會(huì)變形；

在端木與面板粘接部分同樣相較自由面板強(qiáng)度要大，在振動(dòng)過程琴弦的最大壓力施加在尾枕、琴頭，加上面板年輪方向豎直，所以時(shí)間久了一定會(huì)裂。

可以通過將面板在該位置適當(dāng)留厚或端木寬度做大一些，使寬度超過低音梁外端邊沿，抵消由于粘接低音梁導(dǎo)致的面板強(qiáng)度不均勻的情況，兩種方法都會(huì)保護(hù)面板，增加面板使用壽命，但鑒于第一種改變面板厚度會(huì)產(chǎn)生更多變量，故通過改變端木寬度為更優(yōu)選擇。且如果端木寬于低音梁振動(dòng)的區(qū)域，對(duì)聲音有一定影響，通過對(duì)不同端木提琴進(jìn)行拉奏測(cè)試后主觀評(píng)斷為，端木寬于低音梁振動(dòng)區(qū)域的琴，音色更加有溫暖、厚重的感覺，在保護(hù)面板的同時(shí)對(duì)發(fā)音也有所幫助。

另一個(gè)可能會(huì)引起面板開裂的原因就是尾枕的寬度，尾枕的寬度定到低音梁的正中心位置，即可大大提高面板使用壽命。

這一點(diǎn)也可以在年代久遠(yuǎn)的名琴上得到印證，在筆者參考斯特拉迪瓦里實(shí)琴數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)端木的寬度與厚度比接近于2，斯特拉迪瓦里后期作品中上端木厚度接近28.5～29mm，寬度為55～58mm，正是通過這種方法，這把斯特拉迪瓦里琴的面板保持了幾百年時(shí)間也未開裂。

四、低音梁的檢驗(yàn)方法與聲音調(diào)整

本章是開始進(jìn)行低音梁粘接在面板上之后，低音梁的修整以及調(diào)音工作。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是將不同制作階段的面板放置于振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行模式5的振動(dòng)測(cè)試，按照如圖21順序。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以得知，在振動(dòng)模式5下，未安裝音梁、未開f孔前的面板克拉尼圖像對(duì)應(yīng)的頻率為360Hz，開f孔后的面板的共振頻率由360Hz降低為300Hz，而在安裝低音梁后這個(gè)數(shù)據(jù)再次恢復(fù)到原有水平，所以從某種意義上說，安裝低音梁是對(duì)f孔切割面板后的一種調(diào)整修復(fù)手段。為什么這么說？如圖所示，當(dāng)面板開出f孔后，會(huì)在很大程度上破壞面板縱向剛度。通過對(duì)比開f孔之前的克拉尼圖像來驗(yàn)證這一點(diǎn)。

圖像顯示一個(gè)漂亮的模式5形狀，板子正常共振。然而切開f孔后，模式5的圖像變形，幾乎變成了上段的一條扁平線，它的頻率下降了50～60Hz，也就是說面板的振動(dòng)區(qū)域受到了限制。安裝低音梁后，它又恢復(fù)了原狀，與開f孔之前的狀態(tài)不完全相同，但非常接近，并且板固有頻率也非常接近其以前的值。也就是說我們可以在安裝、修整低音梁頂部形狀的過程中不斷調(diào)整以更好地將面板的振動(dòng)模式修復(fù)到原有水平，由于實(shí)驗(yàn)過程過于繁瑣，無法在日常制琴中應(yīng)用到每一把琴中，所以筆者總結(jié)了幾種在日常制作中更實(shí)用的檢測(cè)方法，以便捷的測(cè)試低音梁完成后對(duì)面板振動(dòng)的調(diào)整程度。

圖21 面板加工不同階段的模式5：切割 f 孔之前、切割 f 孔之后和安裝低音梁之后。

（一）扭動(dòng)面板受力

對(duì)低音梁頂部輪廓修整時(shí)第一個(gè)重要的檢查手段就是觀察、感受面板的扭曲受力情況，在面板內(nèi)弧的制作過程中，同樣也是將觀察面板的扭曲受力情況作為調(diào)整面板的重要手段，具體方法是用雙手分別握住音板的上下兩端，將左右手的拇指以及手掌根部作為四個(gè)發(fā)力點(diǎn)，交叉扭動(dòng)音板，觀察扭動(dòng)發(fā)生形變的交叉點(diǎn)是否落于音板的中央部位，以及扭動(dòng)形變過程中是否有不自然的不規(guī)則形變，也就是俗稱的不通暢的位置，說明該位置的音板厚度較厚，可以通過刨薄該位置音板改變這種情況。在進(jìn)行扭動(dòng)并修整面板過程中結(jié)合下文中敲擊音的方法同時(shí)進(jìn)行，將面板內(nèi)弧修整到理想狀態(tài)。當(dāng)面板修整到滿意狀態(tài)后，低音梁粘合到位開始進(jìn)行低音梁頂部輪廓修整，通過改變低音梁頂部輪廓，進(jìn)而調(diào)整面板扭曲受力情況以及敲擊音音高。當(dāng)?shù)鸵袅赫辰雍煤?，面板整體強(qiáng)度增加，可以將低音梁與面板看做一個(gè)整體，也就是說在低音梁位置的面板較原來加厚了，所以需要重新進(jìn)行扭動(dòng)面板調(diào)整，調(diào)整的過程中首先要了解，關(guān)于低音梁它遵循著這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的原理：低音梁的強(qiáng)度隨著厚度的立方增加。許多人對(duì)此了解不夠清晰，只是憑直覺就去判斷。當(dāng)我們談?wù)撊魏螙|西的強(qiáng)度時(shí)，無論是鉛筆還是尺子，它的強(qiáng)度都隨著其厚度的立方而增加。這意味著如果你把它厚度加倍，它就會(huì)變硬八倍。

圖22 本實(shí)驗(yàn)中使用的低音梁的高度輪廓。指示的高度包括面板的厚度，還顯示了該低音梁的計(jì)算的強(qiáng)度曲線。

現(xiàn)在要考慮的是低音梁上輪廓線從上至下與其相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度，如圖22所示。輪廓外形上寫的數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)中使用的數(shù)據(jù)。通過對(duì)面板進(jìn)行測(cè)量，范圍從末端的5.2～5.4mm到中心的約14mm。中心與末端的強(qiáng)度立方比接近20倍。幾乎所有的加強(qiáng)作用都發(fā)生在板的中間部分，而不是在端部。這里并不是說末端的部分對(duì)加強(qiáng)強(qiáng)度不重要，但與中心的相比，它的作用很小。

所以在調(diào)整的過程中尤其是低音梁中部，由于中部與端部的強(qiáng)度不同，所以在修整時(shí)中部與端部的修整幅度也不同，修整音梁中部時(shí)注意下刀量相對(duì)端部要小，按照上文所述方法將面板與低音梁的整體修整至扭動(dòng)形變順暢且交叉點(diǎn)處于音板中央，即可接近本章開頭的通過克拉尼實(shí)驗(yàn)制作的音梁效果。

（二）敲擊音

敲擊音即在音板制作過程中用兩指掐住音板上緣三分之一處，用手指關(guān)節(jié)輕叩音板，產(chǎn)生一個(gè)固定音調(diào)，這個(gè)音調(diào)也就是簡(jiǎn)易的對(duì)應(yīng)出音板固有頻率。這個(gè)音調(diào)由于制作材料不同、琴型選擇導(dǎo)致的弧度不同、音板薄厚不同等多方面因素共同決定。故無法給出一個(gè)確定的敲擊音取值，但可以通過記錄比較安裝低音梁前后面板的敲擊音變化來確定低音梁的安裝效果。在上一節(jié)中，音板扭動(dòng)受力的同時(shí)使用敲擊音的方法，感受聲音的通透度，并記錄敲擊音音高，以便后續(xù)安裝完低音梁后對(duì)比敲擊音變化。這里給出一個(gè)例子如：斯式G、S琴型，通過進(jìn)行克拉尼實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，安裝音梁前，面板的敲擊音為E或F，安裝低音梁后敲擊音變?yōu)镕或?F，（上下有半度關(guān)系的浮動(dòng)，靠耳力，沒有固定模式。）也就是說因?yàn)槠渌蛩貙?dǎo)致的面板初始敲擊音因琴而異，但安裝低音梁后敲擊音的變化是二度關(guān)系最佳。

這里低音梁的制作一定要結(jié)合音板扭動(dòng)受力情況，從最開始的較高低音梁，通過敲擊音，結(jié)合人耳逐漸減薄。以往修音梁時(shí)大多考慮上下端平衡即對(duì)稱，但在敲擊音角度來說并不是對(duì)稱的，修上端會(huì)讓音高變低，修下部會(huì)讓音高變高。

這里敲擊音同樣適用于背板的制作中，一般背板定到E、面板定到F（安裝音梁前E，安裝音梁后F），同樣也為二度關(guān)系，偶爾面背板都定E或都定F，同度關(guān)系反應(yīng)較快，但聲音不夠豐富。

結(jié)論

綜合本文結(jié)論如下：針對(duì)不同琴型，與低音梁相關(guān)的琴型要素有弧度、琴型（f孔位置）、端木、尾枕位置。

1.在定位階段結(jié)合文中低音梁以及音孔上下珠定位法確定二者位置關(guān)系，如發(fā)生沖突不能過度改變低音梁位置，可在低音梁穿過上珠部分挖孔解決；

2.端木要根據(jù)低音梁位置制作，保證端木寬于低音梁外沿2mm，尾枕邊緣落于低音梁中心；

3.根據(jù)不同面板弧度，低弧度配合張力大、形制大的低音梁；高弧度配合張力小、形制小的低音梁，具體數(shù)據(jù)參考文中；

4.低音梁形制調(diào)音時(shí)，結(jié)合敲擊音以及扭動(dòng)面板，面板在低音梁安裝前后敲擊音關(guān)系為小二度關(guān)系。

（全文完）