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Pacific Rim Tonewoods:音木分级,根据可预测的声音性能对木材进行分级


Pacific Rim Tonewoods 的核心是工艺,而工艺的背后是科学。  



在一个重视工艺和设计的行业中,Pacific Rim Tonewoods 正在整合科学研究,以帮助制琴师选择木材,不仅仅是为了外观,更是为了其声学特性。




声音、云杉与科学  


德国德累斯顿工业大学拥有世界上最完美消声室(无响室)之一。在一个大小如小型大教堂的房间里,地面、墙壁和天花板上铺设着两米长的泡沫楔块,有效地消除了任何声音反射,我们在这里录制了严格按照相同规格制作的吉他。

在消声室中录制的音频在德累斯顿工业大学的多模态测量实验室中在精确条件下播放,该实验室的地面、墙壁和天花板上布置了360个扬声器。正是在这里,我们发现了一个对吉他行业具有革命性意义的现象:已知的木材变异性和相对声学差异可以被证明。


测试,测试,1-2-3  


几个世纪以来,制琴师一直在处理木材的自然变异性,并通过修改设计特征来“根据木材进行制造”。为了更好地促进这一过程,Pacific Rim Tonewoods 进行了长达五年的广泛研究,使用了相同材料以相同方式精确制作的吉他。构建中唯一的有意变量是音板的密度、刚度和阻尼(Q)。

通过严格的测试和分析,结果证明我们可以准确量化音板和音梁支撑的相关声学特性。制琴师仍然需要根据木材进行制作,但现在可以根据最佳音质的标准来一致地指定经过分级的音板。

我们希望制琴师能够利用PRT(Pacific Rim Tonewoods 简称)音木的声学特性,并在保证所产生的音色可靠性的前提下影响他们的设计,为下一把吉他或下一千把吉他的制作提供可靠的音色。



什么是BING?  

BING(Beam Identification of Non-destructive Grading)是法国蒙彼利埃大学开发的一款软件程序。它使用一个带有钢球的单一标准化脉冲来诱导云杉坯料产生共鸣。木材的节点处有弹性支撑,允许木板自由振动。冲击作用于木板的一端,而另一端的麦克风捕捉产生的共振频率和声音的延续时间。该程序随后使用这些测量结果通过数学推导出刚度和阻尼的特性。经过数年的研究,该程序不断改进、测试和完善。

如何测量密度?  

木材的密度是我们测试标准中最直接的指标。只需简单测量木板的重量,然后用质量除以体积(kg/m³)。我们最常见产品,即西卡云杉的密度,从 340 到约 560 kg/m³ 不等。密度本身被认为是一个重要的变量,同时也作为直接输入,融入确定后续特性刚度和阻尼(Q)的数学公式中。


如何确定音板的刚度?  

如果已知材料的密度和尺寸,就可以通过材料振动的频率来用数学方法确定其刚度。这一特性被称为“动态弹性模量”或MOE,最初由林木行业开发,用于确定木材的结构强度。恰巧的是,这些技术甚至更适合测量音木的声学特性。

音板和音梁支撑的刚度与密度的组合可以帮助确定吉他音板的自然共振频率。此外,刚度和密度以相当复杂的方式相互作用,决定了吉他音板振动的效率,从而影响吉他的音量。我们的研究证实了经验丰富的制琴师已经了解到的事实:每种吉他设计都有特定的刚度与密度的组合,从而使成品吉他的音色达到最佳效果。因此,在制作过程中了解这些变量非常重要。


为什么阻尼被称为“Q”因子?  

当吉他弦被弹拨时,琴弦的能量会传递到音板上,木材的运动振动周围的空气并发出声音。然而,任何运动都会受到木材本身内部摩擦的阻碍,这一特性被称为阻尼。

一般来说,云杉的阻尼较低,但与刚度和密度一样,这种特性有很大的差异。在阻尼值较高的云杉制作的吉他中,音色往往显得相当“闷”,音量衰减较快,突出基频而牺牲泛音。而使用低阻尼木材制作的吉他则倾向于高效率地发声,响应相对“快速”,通常在盲听测试中更受欢迎,无论设计或制作如何。按惯例,科学家将阻尼系数表示为“Q”因子,它是阻尼的倒数。因此,低阻尼=高Q值。



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