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小提琴制作木材与木材特性

来源:古琴 时间:2022/12/2

提琴木材色泽与弹性

我国近二十年来,越来越多的提琴爱好者喜欢古老的提琴或仿古提琴,而过去鲜艳匀称的色泽已不被市场看好,对提琴制作业带来了新的挑战。以下是提琴木材色泽变深的报告:

低端的提琴厂家仅仅在油漆上面下功夫,而我们除了在琴的造型上与众不同,琴的仿古油漆上与众不同,油漆的配方上与众不同,提琴的材料进行化学变性经过处理的木材的弹性上与众不同,提琴的低音梁安装与众不同,提琴音柱的装配上与众不同外,我们还进行了提琴木材颜色变深的特殊处理。

处理报告如下:制作提琴木材紫外线烤箱一件。

例如:用50公分厚度的木板制作长1.5米,宽1.2米,高1.8米的紫外线烤箱一件。其内上下左右前后均安装上若干根20瓦-30瓦紫外线灯管。上下可以安装两排铁丝,每次可以放入20—30把已经制作好的半成品未油漆的白壳琴小提琴或中提琴。为保持箱体内通风透气,箱体的左右和顶部开几个出气孔,使箱体内保持正常的空气流通以及干湿度平衡,从而避免过分的,非正常的温度和干燥度使提琴开胶或变形。

紫外线烘烤期一般在6-8天。待紫外线烘烤期满取出后,以色泽变深为佳。

经过处理后的木材,看上去和约具有百年存放期的提琴木材一般。

经过紫外线烘烤过的提琴木料,即或将来在使用中,由于外在的摩擦或撞击使木材破损而露出木材,木材的色泽因经过紫外线烘烤而看上去象百年老沉的木材,使得琴本身保值。

在加之白壳琴经过紫外线烘烤之后,还可以除去部分新木材内最影响震动和弹性的未自然干透的树浆与水分,从而使得经过处理的白壳琴木质变得较有弹性和通透感而增值。从而不仅提高了木材的视觉古老观感,还对高级提琴的发音无疑是有好处的。

再则,大大缩短了提琴制作企业木材的存放期,给存放期不长久而较新的白松、枫木之类高级提琴木材以及为老式的提琴制作企业木材存放期过长的老问题带来了福音和经济效益。

提琴背板的虎皮纹,鸟眼枫\面板的木射线,鸡爪纹

木射线纹(MedullaryRays或简称Rays)指的是与木纹(年轮纹annularring)垂直的纹理,一般可见于高海拔产地的木料。这现象国外形容是“Silk”(丝)。那是木头横向传输树液的渠道,供应树木往外成长的养分。虽然一般认为,有这种纹路代表声音条件好,但是认为影响不大的专家也很多,认为它对声音的影响极小,但对防止木材的干裂有极大的助力。径切法才能完整保有木射线纹。

上下走向是年轮,横向的是射线纹

鸡爪紋面板

此外,面板上除了年轮、射线纹外,更丰富纹理呈现的现象,就是所谓的鸡爪纹、熊爪纹(BearClaw),在传统家具、艺品市场上称这种叫做”水波纹”。这是木头纤维蜷曲的波纹curl所致,其原理与提琴背板枫木常见的虎背纹相似,只是这种纹理在云杉木上更少见、纹理更随机。一般有此种纹路的木料,多来自较老、生长缓慢的树木,它的密度较高,材质较硬,传声速度更快,因此一般认为在选择木料时那是很可依赖的指标。但是,也有许多人持相反意见。值得注意的是,吉他的云杉面板更喜好使用具有这种熊爪纹的板材。北美、加拿大、欧洲各地的云杉都可出现此纹路,因此不要误以为这个纹路是意大利云杉才有的特征。

虎皮纹枫木

鸟眼枫木

至于枫木的纹路,一般有称作Curlymaple、fiddlemaple或是虎背纹(虎皮纹)(TigerMaple),成因来自于木头成长时受挤压的弯曲造成的视觉效果。正因它是木头蜷曲形成的效果,在结构上反而不如纹路清淡的来得稳定,需要制琴师更多的用心,但是他其实对声音没有明确的影响。鸟眼木(birdseyemaple)则是树木的树瘤。更硬、更结实的材质,带来更清亮的声音是可以理解的结果。

简单结论:

有纹路没纹路,跟声音没有绝对关系,跟视觉上你喜不喜欢有关系。(很多好琴、名琴什么纹路也没有。反而一些号称最好材料、最好漆料的琴,声音实在乏善可陈。)

肯定的是:好看、好拉、又好听的琴,一定要一些银两。但是,贵的琴不一定好。毕竟,增值最多的,是时间和名气,不是声音。

附图是一把材料及罕见的大提琴,GennaroGagliano约于年制于Naples的大提琴。『Ex-Barbirolli』

满布鸡爪爪纹的面板

弦切单板鸟眼枫背板

用“矿质化”的木材制琴音色好

制琴木材经过“矿物质液”处理和使用的“几丁质清漆”,可使小提琴发出古琴音色。近世纪以来,音乐家、制作家和科学家都试图揭开斯特拉地瓦利和瓜内利小提琴的优异音色的奥秘,有物理学家曾对古代意大利格利蒙那制作的手工小提琴作了音色测量,时至今日还不能明确解释,古代名琴的音色优美在制作上与现今制作有什么特别不同。

但是在年11月11日,美国芝加哥文化协会主持了一场音乐会,使用新的小提琴,这位制作者是德克萨斯州农业和机械大学的生物化学家约瑟夫·纳吉凡雷(JosephNagyrary)。他认为制琴的木材要经过“矿物质液”的处理,而且这种处理是有选择的,使用在小提琴的某个主要部位上,并在制作前把木材浸泡在酒石酸钾(PotassiumTartrte)和矽酸(Silicicacid)溶液中,使之矿质化,从而达到耐潮湿的目的,用这种部分矿质化的木材,制作小提琴比用新木材能发出更好的音色。

他还发现古琴的清漆是以几丁质(壳多糖Chitin)为基础的,这个在自然界中作为昆虫壳质(角质素)一种极性很强的化合物,是已知的最强的聚合物之一,他用壳提炼的“几丁质清漆”,已接近意大利古小提琴的琴漆配方。

美国著名小提琴家帕尔曼的老师陶乐赛·德莱说用这种木材和琴漆制作的琴已“远远优于当代制作的新小提琴”,已接近古意大利小提琴的音色。

另有美国学者同样认为意大利格利蒙那18世纪制琴的黄金时代里,小提琴制作的精美是由于制作工艺和化学创造力的有机结合。意大利古提琴制作用的木材中,矿物含量与自然的云杉截然不同,不但含有其重要的金属,还有铝和钙的成分,而且与那些由于化学作用,产生的稀有矿物的含量有着很大的区别。

在欧洲博物馆和宫殿里见到珍奇的古代家俱,是由一种水中浸泡相当长一段时间,而含有无机化合物的木材制成的,有人发现这种缓慢的过程能用一种酿酒工业产品——矽酸和酒石酸钾的化合物来加快进程,(啤酒也是一种中性矽酸苏打的饱和溶液,它的发现和应用可能早已遍及欧洲)。

矿化作用的主要目的,就是为使木材具有抵御蠹虫和霉菌的能力,而得已成功地贮藏,为此,当时的提琴制作师们,已注意到了经过处理的木材所具有的强度和光彩,并且将两块木材拼合成整体的面板和背板所构成的制作方法。

根据不同的木材特点制作优良的提琴

由于提琴近二、三百年,在制造的形态上,无任何大的变化,新的琴依然按照以往的内外结构标准去制作。面板是小提琴制作最重要的一个部件,它的形状为中间略厚而耸凸,四周较薄而逐渐倾斜,这种略带弧形的面板,要比平坦的、大小和厚薄相同并经过加工的面板轻10~15%,同时,它的硬度要减少20%,因而容易振动,面板的厚度一般从中央到四周逐渐减薄。因此,琴码向两旁传递振动时,遇到阻力较少,振动有力,加强了弦的声音和共鸣箱的空气峰,从而也就产生了加强了琴箱的共鸣音,发出来的音响也就优美动听了。

提琴面板的制作,是在选材、开料的基础工作后,继而因材质的差异,进行厚薄与弧度的设计。长期以来,我在这方面也曾走过一段弯路。由于国外制琴书刊资料奇缺,技术情报无来源,加之实践经验不足,当初我曾经解剖过过用欧洲木材制作的外国提琴,测量了它的数据,想按那个数据做出好琴来,于是乎从弧度到厚度,点点模仿,处处跟随,但搞来搞去,始终做不出好的提琴来。

后来,我在全面的分析对比过程中,才发现欧洲木材的材质与我国东北木材有很大差别,以制作好了的小提琴面板和背板相比较,欧洲木材面板稍重(重量为70~75克),骨硬而弹性强,我国东北木材面板较轻(重量为63~68克)质软而弹性稍差;欧洲木材背板,材质较轻而富有弹性(重量为~克),我国东北木材的背板,材质较重(重量为~克)硬而缺乏弹性,这样一目了然,必须在厚度和弧度设计上,采取相应措施。经过长期的摸索,结合我国材料及制琴工艺特点,逐渐的形成了我们广东乐器厂制琴工艺独特的流程,即分析材质、先定弧度、后定厚度,从外弧制作到里弧,因材施工。

在面板厚度数据变化上,我们要比一般国际上通用的数据要加厚0.3mm~0.4mm。这样在敲击音的检查时,也近似外国琴板的音高,背板制作则要较薄0.2mm~0.3mm,弧度的数据大小(高低),也要适应材质的不同而在数据上加以变化。一付材质优良的面板材质,可以制定一种“平大的弧”(厚度适当加厚点),材质较差可以制定一种“高尖小的弧”(厚度适当较薄)。总之,弧度和厚度在提琴面、背板的制作中,是很富于变化的,也较复杂。这种变化和复杂程度,都必须在材质的基础上体现出来,用增减厚薄数据的方法和弧度变化的方法,使制琴达到较理想的声学效果。

从以上材料应用的数据变化共性规律,我在使用国产木材制琴的经验是:

1、材料优良的面背板材,可以设计“平大的弧”,厚度数据适当增大,这样可以获得容易发音,声音宏大,四条弧较为平均的效果,但音色稍差,不够圆润。可是,当材质十分优良时,在适当在增大的厚度数据上加以调整(增大了数据再缩小一点),其原有音色稍差和不够圆润的缺点,又可以获得某种程度上的改善。

2、材质稍差的面背板,可以设计“高尖小的弧”,厚度数据适当减少,可以得到明亮的高音,甜美的音色,缺点是气魄不大,不够宽广。

3、横弧小、直弧大的直筒形的弧的设计,可以使厚度数据相应减少,使之获得甜美的音色,又达到一定的深度,具有较强的穿透力,但近听则不及“平大弧”的音量大。它虽介乎以上两种弧度及厚度之间,吸取了它们的优点,但是还未能达到完善的境地。

优质的制琴松木特点

提琴制作的声学品质的优劣,着重于共鸣箱的质量,而共鸣箱面板多采用东北白松木(背板选用东北色木),现在国外也有试用铜来制作提琴,但音色不理想,世界上几百年来都是用木材来制作琴,因为木材是一种多孔物质,具有优良的声学物理性能。

各种树木生长到成材,受地区、气候、环境影响,材质的结构、轻重、软硬、弹性差异很大,就是同一林区的同一材种,或是同一树身的各个部位,受自然条件的影响,材质也会不一样,因而,各种木材材质的物理学性质是不一样的,他们的声学性能存在较大差别,例如四川的西南云杉,纹理虽然均匀顺直,但是年轮过密,材质弹性稍差和稍硬,产于东北的松木(鱼鳞云杉),纹理顺直均匀,年轮明显、适中、弹性较好,为制作高级琴共鸣箱面板的优质材,松料是松木的总称,它总共有20多种,好的制琴松木特点是:

①质坚而轻,能抵抗琴弦的压力,且容易振动。

②松木的传声速度顺纹方向是米/秒,横纹径向是米/秒,弦向米/秒,而声音在空气中的传播速度是米/秒,在金属中也只能达到米/秒,所以铜质材料的提琴,音质不如木质提琴,其主要原因之一也是因传播速度不如木材,从而影响琴板振动的面积和声波传导,致使声音的辐射较差,其乐音的声学性能也欠佳。

③松木对高频率(~周/秒以上)的各声音产生很大的阻尼作用,这是其他木材不常有的,这能使琴音尽快的发挥出来,这里所指的阻尼作用,是振动在木材中的消失,由于木材分子的磨损现象,使得振动在木材内的传播受到阻碍,阻尼大,就是振动在木材内的消失量大,阻尼小则相反。

年轮均匀的松木,广东人称之为骨肉分明。“骨”——即秋材、色深、材质致密度较硬,“肉”——即春材、色深、材质较松软,优质制琴松木,材质骨硬肉脆,善于振动,富于弹性,声学性能较好,是我国制造高级琴的主要材料,但比之欧洲制琴木材,材质尚有差距。

怎样在原木中,选择制琴优质材料呢?从整枝原木中观察推测木材的方法是:

①横切面(即截口)光滑的原支木,一般来讲,木质纤维会过硬,是因树木生长环境缺少水分过多所导致的,基本上不适宜用以制作高级琴。

②横切面模糊不清,起毛刺的原木枝,一般来讲,木质纤维会过软,是因树木生长环境水分过量所致,亦不适宜用以制作高级琴。

③横切面纹理清楚,年轮“骨”突出,呈深褐色,“肉”收缩成花白色,并且“骨小肉大”的原支木,其木质纤维软硬适中,是因树木生长环境水分适宜、阳光充足,它是制作小提琴较理想的优质木材。

由于避免树皮层附近的木胶脂,选料时应舍去外部的3~4公分,材心部分同样也要舍去5公分,取用中部分最佳。

提琴木材共振特征

我们知道,弦乐器的音色取决于音板辐射的组合频率,在其他条件相同时,发音中能含较多频率的音板为好。音板的辐射不仅取决于它的制作材料,而且还取决于它的尺寸、形状,取决于肋木的尺寸、形状及配置,在弓弦乐器和拨弦乐器中,还取决于马子、音柱的位置,音孔的尺寸及其在音板上的位置。

多年的实践家对于用来制做共振板的木材的性质都非常注意。共振木材应具有下列基本特征:

径向年轮-成材、小板以及毛坯上实际所表现出的年轮应同板子或其他规格成品呈垂直关系。

小年轮-即木材中没有显著的过宽年轮。

等宽年轮-即相邻年轮的宽度相等,在任何规格的材料上没有年轮的明显变化。

无节-任何形状和尺寸的木材中不应有节子、节痕、涡纹。

直线年轮-无任何缺陷,特别是斜纹。

共振木材的第一个特征是工艺特征,主要决定于原木锯割时的加工方法。

其余特征是木材特征,决定干木材的生长条件。

从森林学的分析可知这样的木材可以从生长在干燥土壤的密集森林中选取。因为只有生长在这样森林中的木材,年轮的宽度才有可能不大,而又相等,没有显著的变化。

直线年轮和无节木材,同样是用生于密集多阴的森林中的树木来制造才能得到。很明显,生于那样森林中的树木才有可能免生节子,并使木材年轮直线生长。

上述特征可用于评定共振木材的品质。它们是一种不能用数字来表达、而是由细胞组织来确定的特征,决定于木材的宏观构造。

提琴背板欧洲料与国产料的区别

欧料材质较纯净!颜色发白,国料东北料较硬,木材之间有血筋,云南料教软,花纹漂亮,声学品质较东北料普遍稍差,音色稍低沉,花纹虽然漂亮但木射线欠发达!欧料还有一个重要的品质就是木材密度较平均,制作起来较容易得心应手,优质的材质声学品质极佳,声音传导速度很快。国料面板东北云杉较接近欧料,木材弹性和优质欧料较有差距。

国料

用于制作小提琴的欧料与国产料(主要是东北料)相比,还是有明显区别的。根据自己的体会再补充几点,如有不当之处请行家指正:

欧料

1、从颜色上看,欧料的外观相对洁白发亮,国产料的外观比较暗淡发青;

2、从重量上看,欧料的分量相对很轻,国产料的分量相对沉重;

3、从木纹上看,欧料的年轮相对细密顺直,春材与秋材的宽度相对平均;国产料的年轮相对较稀疏,主要是春材宽度大于秋材;

4、从横纹上看,欧料的射线相对粗犷发达且不规则,以粗细不一斜向生长者居多;国产料的射线相对细密均匀,以平行生长且与年轮垂直者居多;

5、从硬度上看,欧料相对较软,国产料相对较硬;背板敲击起来欧料声音较绵软,而国料较清脆;

6、从弹性上看,欧料的弹性相对较好,声音的过滤与传导特别是抗阻尼作用更好一些;

7、从振动上看,欧料的有序振动相对充分,四条弦发音比较均衡;国料的模式振动较充分,所以个别音区格外响亮;

8、从坚固程度看,欧料相对比较脆弱,而国料普遍坚固耐用;

9、从发音效果上看,欧料琴相对音质纯净音色偏软,特别是低音区显得结实浑厚,中音区温暖饱满;国料琴音量较大音色偏硬,特别是高音区亮丽清越;

10、从制作工艺上看,欧料琴相对做工精细,更易于装饰雕刻,但选到好料相当困难,故成本较高,价格不菲;国料琴相对做工粗糙但成本低廉,但选料的范围更广,而且可以根据自己的风格爱好加工,所以更容易购到物美价廉的好琴。

提琴面板木料锯切方式会影响到提琴音质

提琴面板木料

提琴制作的面板木料在经由进口或是购买取得后!传统手工的取料比例过程百分之百为斧劈(即是用手斧劈开取料)!此举的必要性也是提琴制作取材步骤的首要!更是影响提琴作品音质呈现的重点!但传统的取料流程耗费工时与人力!

使用(以带锯机及片锯机等木工机械机制裁出低音大提琴,大提琴,中提琴,小提琴)等份量木料后的裁切方式,在节省提琴制作原料的考虑下可预斧劈取料的厚度,再经由夹具撕开云衫(Spruce)的纤维!使纵切后的云衫顺其纤维管成断面!即可达到标准的取材过程,并使效率提高与节省制作原料成效。

因使用木工器械切割破坏纤维的纤维断面!音质的传导也随着受影响破坏!虽然制作后的提琴作品外观依旧毫无差别!琴声的呈现即可见不同之处!

(ps:此取材方式适用于云衫!而低价位提琴的面板多以白松或是不等质云衫来替代!而白松的纤维过短!不易使用斧劈的方式撕开面板制作原料)。

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