影響馬林巴琴鍵的因素分析

李金朋

（哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150080）

一、傳統(tǒng)木琴琴鍵的振動特性

現(xiàn)如今的音樂學(xué)者們將過去和現(xiàn)在的樂器設(shè)計了一套系統(tǒng)，將樂器分為四種：體鳴樂器、膜鳴樂器、弦鳴樂器和氣鳴樂器。體鳴樂器是振動體本身發(fā)出的，無需使用膜或弦，如木琴。木琴在亞洲和非洲等國家在使用，是知名的古老旋律樂器之一，是有兩排長度漸近的琴鍵按照音高排列組成，排列方式與鋼琴黑白鍵相同，在每一個琴鍵的下方放置共鳴管，用以增強并延長琴鍵發(fā)出的聲音，并具有耐用性，能夠承受琴槌的敲擊并具有良好的共振效果，常年使用時仍有可維持相同音高，制作木琴琴鍵時，透過底部切削呈拱形，減少低頻琴鍵的長度以及調(diào)整木琴的泛音。

木琴材料音樂性能主要取決于密度、彈性和內(nèi)部摩擦，木琴材料的選擇，內(nèi)部摩值為重要的音樂性質(zhì)，優(yōu)質(zhì)的傳統(tǒng)木琴用材宏都拉斯黃檀木的摩擦值為0.25%-0.55%，相比于其他闊葉樹木有較低的內(nèi)部摩擦值。內(nèi)部摩擦和動彈性系數(shù)具有緊密的關(guān)系，動彈性系數(shù)不能完全預(yù)測內(nèi)部摩擦值。此外，在音樂性質(zhì)尚有聲音轉(zhuǎn)換效率和音波抗阻值可作為參考依據(jù)，聲音轉(zhuǎn)換效率為動彈性系數(shù)。動彈性系數(shù)、密度和內(nèi)部摩擦力兩個因素的綜合考量，尤其在其他材料互相比較時，可作為較佳的評估指標，而音波阻抗值作為一個介質(zhì)振動的能量傳播至另一介質(zhì)的衰減，由內(nèi)部摩擦力和音波輻射所造成。在樹木中，具有較高的音波抗阻值和相當(dāng)?shù)偷穆曇艮D(zhuǎn)換效率，在聲學(xué)上是沒有優(yōu)勢的。

二、木理及年輪傾斜角對音樂性的影響

木理為決定琴鍵材質(zhì)的重要指標之一，以云杉板材為例，其音樂性質(zhì)結(jié)果表示，順木理的方向的音樂特性均比斜走木理和橫向木理為佳，音樂特性有隨木理傾斜角的增大而明顯劣化的趨勢。專家指出，云杉的板材的木理傾斜角有0°至30°為止，彈性系數(shù)急速減少，當(dāng)木理傾斜角超過30°以上時，彈性系數(shù)的減少趨勢降低，而內(nèi)部摩擦值為選擇合適木材音樂材料的指標，在木理傾斜角50°為止，內(nèi)部摩擦急劇增加，當(dāng)木理傾斜角超過50°時，內(nèi)部摩擦的增加持續(xù)減緩。故木理傾斜角增大時，內(nèi)部摩擦?xí)兇?，其對?shù)衰減率會增加，但木理傾斜角較小時，是不會受影響的。

三、含水率對木材振動特性的影響

樂器的聲音是會被天氣條件所影響的，木材主要成分是纖維素和半纖維素，均為吸水性物質(zhì)，將木質(zhì)樂器長期暴露于空氣中，木材音樂性質(zhì)受到空氣中的水分影響，如密度，動彈性系數(shù)，內(nèi)部摩擦音樂特性有隨木材含水率增加而變差的趨勢。含水率與動彈性系數(shù)之間的關(guān)系呈負相關(guān)的趨勢，以及彈性系數(shù)隨含水率增加而降低，尤其在含水率30%以下時更為明顯。

木材材料的彈性性能是有纖維素和半纖維素兩者相結(jié)合組成，而黏彈性的基本材料主要為木質(zhì)素和部分的半纖維素，以這些成分確定兩者的動態(tài)特性，也隨著含水率最高的變化而不同。細胞壁含水率的增加，對木材化學(xué)改變的振動特性產(chǎn)生重大影響。一般來說，木材改變的結(jié)果會造成細胞壁內(nèi)的含水率降低內(nèi)部摩擦力下降。在含水率為3%時，動彈性系數(shù)有最大值而內(nèi)部摩擦值最小，而含水率在6%以上時，內(nèi)部摩擦隨著含水率的增大而增大。

學(xué)術(shù)表明經(jīng)溶劑抽出處理的巴西木，在相對較低溫度的環(huán)境下，其萃取物對木材直接形成氫鍵，降低整體含水率，有利于音樂性質(zhì)；在高相對濕度的環(huán)境，其萃取物于木材直接形成氫鍵以外，尚有大量的水分和萃取物作為增塑劑的干擾，不利于音樂性質(zhì)。整體而言，相對濕度80%以下與90%以上調(diào)濕后木材有著地域差異性，其他音名琴鍵也有相同情況。這可能在相對濕度80%以下時，木材所吸收的水分主要在纖維的非結(jié)晶區(qū)中，90%以上時隨著水分容積效應(yīng)，造成結(jié)晶區(qū)部分變?yōu)樗值男挛c，使微纖維、纖維素鍵間的結(jié)合力減弱，水分有如塑化劑般導(dǎo)致木材彈性系數(shù)降低，間接的造成共振頻率降低。

四、木材抽出處理對木材振動特性的影響

在論文指出，將非洲花梨木進行特性和非極性溶劑的抽出處理，經(jīng)溶劑處理后，結(jié)果以非洲花梨木的動彈性系數(shù)明顯減少，而衰減系數(shù)明顯增加，以甲醇溶劑的效果最為明顯，而衰減系數(shù)明顯的增加，以甲醇溶劑的效果最為明顯，衰減系數(shù)為60%。

但并不是所有的抽出處理都是呈現(xiàn)相同的趨勢。實驗證明白桑樹和胡桃樹在蒸餾水50攝氏度浸泡24小時的熱水抽出處理，內(nèi)部摩擦值降低，所以抽出處理后的振動性質(zhì)依據(jù)樹種而決定。此外，實驗證明，當(dāng)蒸餾水在120攝氏度盡心，熱水抽出處理1～7天，其結(jié)果有助于改善云杉木質(zhì)樂板的音樂品質(zhì)。在熱水處理過程中，木材降解的第一種成分是半纖維素，有明顯下降比例。