科学制琴的究极奥义（下）

前言

为什么要做两把一模一样的琴？为什么要如此败家的投入巨大去造两把一模一样的琴？介到底似为嘛？脑子瓦特啦？观众们看到这里基本已经退票了，少数几位留下来笑而不语的一定是专业的制琴师。

简单来说，只要是人造的物品都需要这样一个基本的过程才能将某件人造物做得越来越好。无论是传统手工业还是现代工业都会通过各自时代最好的技术去达到这一目标。如果没有400年前至今的一代代制琴师为我们留下各种精确绘制的图纸，那就没有然后了。即使有一些古董琴的实物存留至今，但如果没有图纸我们仍然无法做出一把小提琴。不同的人造物品在完成孪生工艺的时候精度要求不同。例如，如果我们要造的是个塑料杯子。那么只要模具精度在1mm之内差不多就得了，抗冲击力也不需要每一个都完全一致，掉地上摔不坏就得了。但是提琴的制作精度显然要远远高于其他物品，众所众知琴箱作为一个多子系统耦合的扬声器会将琴弦产生较微弱的音源做放大和均衡效果。这上面一丁点几何形（0.1mm）和重量上（1g）的改变在经过放大后可能都会产生可以被人耳识别出来的不同声辐射。

在英语中，乐器一词是“instrument”，与仪器是同一个词。提琴作为一种精密的声学仪器，也需要在制造时的每一个环节精益求精。

声音的测量

再上一集中我们已经见到了不停地，反复的，令人发指的精密测量。然鹅，那些其实只是开始。接下来在完成了样本琴的制作后，等待着的是更多的无穷尽的测量。（要是他们有一个测量专家就好了）这也比较符合我们人类造物的规律，制造高精度的物品首先需要高精度的测绘。前期的各项测量上精度已经高于古代制琴工艺，但原理和目标都是从材料和几何上进行控制。但接下来后期的测量就开始和声音有关了，这显然更不容易。

和声音有关的测量方法详见站内“测量”板块，在Bilbao项目的这个测量阶段中来自于曼彻斯特的大神George Stoppani先生上场，带领BELE的同学们开始进行模态分析和声辐射测量的部分工作。（安利一下张博士几年前关于GS的一篇文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/19687101）我一般叫他指环王先生。项目的测量方案并没有安排上一套激光多普雷测振仪和声学消音室。

模态分析的部分，从单板部分就开始了。被测试琴板处于悬浮自由状态。面板划分为62个区域单元，背板划分为51个。使用PCB的电脉冲睡每一个区域单元块一个个的敲过去。到合琴测全琴模态的时候整琴划分113个单元块，一共敲12把琴，24块板。

声辐射的测量用的还是Oberlin十年前那套架子。整个方案变化不大，最近Curtin那边好像已经用上自行研发的软件了。但在这次Bilbao项目中各种软件看起来用的还是GS自己开发的这一套六个软件。

测量结果：

两把孪生琴的全琴频谱数据：

六组受控面板

六组受控背板：

声辐射测量数据：

BELE团队和特邀制琴师全家福：

除了Ruth Obermayer之外，网管作为制琴业内的小白并不了解上图中提到的其他国际上的制琴师。不要问我为什么，问就是直接上福利图。请将关注点集中到这双制琴师才会有的手，另外图中的琴就是一把Bilbao项目中邀请其他制琴师制作的对照组中的一把1713 “Huberman”上完漆之后的样子。虽然项目的对外所有资料中为了保持中立性并没有提到每一把琴的作者，但网管通过一些蛛丝马迹的整理不小心推测出了其中的一把琴的作者。

一组实验数面前胜于千言万语的讨论，他们终于用科学制琴的方式做出了孪生琴。在提琴制造受控这个最基础的这个环节来说，几百年来这次的Bilbao项目是领先的。

主观感知测量

测量和测量之后，还是**的测量。虽然有了具备高度一致性的数据，但一个既简单又重要的问题摆上台面：数据看起来是差不多的，那么这些琴听起来到底是什么样？数据一样的琴听起来会有差别吗？至此，提琴的测量要进入更复杂的心理声学范畴了。本次项目的组织者Cludia Fratz大姐大上场，她的研究方向就是提琴的主观评测系统。关于她的评测系统的介绍请参考站内心理声学的章节。

BilBao的主观评测由四个部分组成：

1，相似性：

能不能听出来区别？把你觉得听起来差不多的琴归到一组。

2，演奏性能：

从演奏者的角度经过实际演奏过所有样本琴后选出最喜欢的一把。

3，音质与音色：

听众团选出最喜欢的音色和音质（有力还是较弱）。

4，识别

是否能通过声音分辨琴板的薄厚

结论

高度受控制造出的孪生琴，频谱数据也高度一致，那么可以在符合听感实验规范的情况下被人分辨出来吗？虽然这次的数据上看起来存在一致性，但如果按照统计学的规范来说。答案是：在本次的试验中不能得到上述结论。演奏者对这种相似性的实验觉得没什么必要。

可喜可贺的是更多的被数据支持的收获：

在所有的测试中人耳可以识别出出琴板薄厚有区别的琴。制琴师都可以在经过训练后掌握这种试验中提到的简易方法；
在1713 “Huberman”的同一拱高下，薄板琴比厚板琴拥有更好的音色；
面板的正确厚度比背板的正确厚度要更重要；
6把Bilbao受控琴的制作过程成为了提琴制造教学最好的工具与方法；
还有大量测量与数据分析工作等待着被更多人完成。

思考

关于主观评测的部分：

网管觉得事情没这么简单。几十个人的主观评测团体恐怕是否能满足统计学上的规范仍需要被讨论；
人耳作为存在差异较大频响曲线的传感器，去听同一个声音得到不同的结果在样本量较小的情况下是正常的。恐怕未来需要的听众反馈样本量要远高于50个人；
如果要再讲究一点的话，这五十个人的年龄，对音乐和器乐的理解与听力经验，性别，甚至体重都需要正态分布；
简单来说，关于琴已经测得很好了，接下来恐怕要好好测一下人。如果一定要加上一个数量，希望是一万人。（押韵一下不具备统计学意义的预估）

关于实验的方法：

使用多人演奏样本琴进行演奏难免会由于个人技术风格问题造成同一把琴听感上的区别；而如果只用同一个人去进行评测，这对被选中的演奏家来说非常不人道工作量太大了这是个需要被解决的问题；
场地的选择也面临着两难。使用专业音乐厅的话，这种被设计过的声场实际上已经起到了均衡与滤波功能，听感上是被美化过的而并不是真实的声音；如果使用普通会议室或教室的话，由于指向性和远传性的问题，那可能前后排的同学听到的声音都不是一样的。如果考虑全消声的话，能容纳50人的全消音暗室需要求助于军工航天类单位才够用。
几十个人组织到一起在演奏厅内听几个小时同样的旋律，这听起来需要庞大的组织能力而且对于观众来说并不是很有趣。万一中途总要上课厕所错过了重要样本就不太好。

关于受控样本：

历尽千辛万苦制作的6把bilbao受控琴目前给到了关于琴板薄厚的结果。也就是说在关于琴板薄厚的初步研究，我们需要6把受控样本。那么如果我想研究下拱高，琴腰弧度和好多1713 “Huberman”之外的琴型的话，那需要满足这些排列组合的的受控样本可能是好多好多好多好多的数量*n次方。这样的话，估计一颗木头上出的材料不太够用了。
还有一点比较实际的，这套正向研究方案太贵了。