近十年來樂器行業技術發展現狀及趨勢調查研究報告（三）

趙春婷

（接上期）

（2）碳纖維材料替代木材

碳纖維，是指碳的質量分數占到90%以上，既有碳素材料的結構特性又有纖維形態特征的一種高性能纖維，被廣泛應用于航空航天、機械設備、建筑交通、文體醫療等領域。直到21世紀初，碳纖維復合材料才逐漸被運用到樂器制造領域。

碳纖維在樂器制造領域中的應用具有其必要性和優越性。傳統樂器大多采用木材作為原材料，并且對木材的材質要求非常高。首先，對木材的質量要求較高，要選用無開裂、無節子、無蟲眼的木材;其次，對木材的密度、年輪寬度、年輪數及微觀特征也有具體的要求。由此，可選擇的適合制作樂器的木材只局限于少數的幾種或者是這些種類木材的原木中的某些部位。例如，一般情況下，生產樂器共鳴板的原木出材率在10%左右。再加上世界性木材資源匱乏的現狀，適合制作樂器音板的木材資源更是匱乏。目前，國內鋼琴生產企業所面臨的最大問題是，木材尺寸穩定性達不到技術要求，原因主要是由于木材的耐濕熱性能差。雖然可以通過技術高溫處理或二次干燥處理等措施來平衡木材吸水性，但工藝卻相對復雜，直接影響樂器產品的質量和產量。因此，尋找新的可替代木材的樂器用材料具有現實意義。早在1985年英國國際復合材料工業最具知名度、影響力和權威性的專業學術刊物《加強塑料》就報道了一種構造新穎、技術領先的“無音品”膠合滑音碳纖維電吉他已在英國和國際市場露面，并在音樂界引起反響。

21世紀初，日本京都工藝纖維大學前川善一郎教授專門研究對比了碳纖維復合材料與其它材料的振動參數，通過實驗數據發現，碳纖維復合材料具有較高的比動態彈性模量及較小的對數衰減系數，其不僅具有優異的振動特性，并且這種振動特性還是可以根據要求任意設計。總體來說，碳纖維復合材具有比模量高、彎曲強度大、耐疲勞性能好，受環境溫度濕度影響小、優異的結構可設計性、耐腐蝕、耐高溫、聲學品質穩定性好等特點。因此，它逐漸被樂器制造行業所接受。碳纖維復合材料曾被運用到民謠吉他、電吉他、小提琴、鋼琴的制造中。

連云港神鷹碳纖維自行車有限責任公司徐艷等人申請了名為《一種碳纖維增強復合材料制作吉他的方法》（專利號：CN201310387616.4）的發明專利，并于2015年12月23日得到專利的授權。這種碳纖維吉他主體選用國產碳纖維和少量玻纖進行復合，其特點是在剛的基礎上不乏柔性，讓碳纖維吉他產生悠揚的美妙音質;吉他的面板和背板仿照木材聲學原理，采用不同的結構設計，并針對琴頸和琴箱底部進行補強處理，具有音色優美、不變形、不受潮、不開裂等特點，這種新材料的采用使吉他煥發了新的光彩，給樂器的制作開拓出一條新道路。

北京樂器研究所在已有的前期開發鋼琴擊弦機替代材料的基礎上，成功地將碳纖維復合材料應用到鋼琴擊弦機零件的制造中，以替代了市場上部分型號的木質擊弦機，并在生產中得到成功應用。由于鋼琴產品規格型號的繁多，用一種規格的碳纖維復合材料擊弦機是不能覆蓋所有鋼琴擊弦機產品的;所以，本項目旨在開發一系列立式鋼琴的碳纖維復合材料的擊弦機，以滿足大多數鋼琴生產企業的要求。該項目研究主要有三個方向，一是在現有基礎上將碳纖維復合材料立式鋼琴擊弦機系列化，滿足各種鋼琴規格的要求;二是開發通用型的復合材料立式鋼琴擊弦機，盡可能地覆蓋目前市場上面各企業的主打產品;三是利用復合材料擊弦機的可注塑性及模具設計的便利性，通過設計復合材料擊弦機的造型來增加其藝術性及可觀賞性，這種藝術造型的擊弦機不僅可以應用在傳統鋼琴上，還可以應用在目前日益發展成熟的數碼鋼琴產品中，將音樂、藝術、運動有效直觀地結合起來，而這些恰恰是木質擊弦機很難達到的。

（3）新型仿象牙復合材料

仿象牙復合材料應用于樂器制造行業中，目前還未有先例。北京樂器研究所經過多年的相關技術的調研與前期試驗積累，于2019年申報了北京市科委自主立項項目《防滑、吸汗仿象牙色鋼琴鍵片的開發》，并獲批。目前，該項目利用丙烯酸脂和丙烯酸羥基脂進行共聚，并通過聚醚多元醇-聚氨酯共混，制備了具有親水、親膚熱塑性樹脂基體材料。同時通過樹脂基體與多孔、吸水性填料進行復合，使得材料具有良好的透氣性、吸水排汗的性質，解決現有仿象牙琴鍵材料因手汗聚集而影響手感的弊端，開發出了一種具有象牙質感，同時對水分具有“呼吸”作用的新型仿象牙復合材料琴鍵材料。同時，項目也是對傳統古典鋼琴制作工藝的復興，具有較高的歷史價值。

4.人工智能技術的引入

2019年，中央音樂學院創建“音樂人工智能與音樂信息科技系”，并于同年首次招收“音樂人工智能與音樂信息科技系”方向博士生。中央音樂學院院長俞峰教授與清華、北大專家組建跨學科雙導師培養制，著力培養音樂與理工科交叉融合的復合型拔尖創新人才。人工智能對于樂器行業技術升級主要體現在數碼（電子）樂器的技術升級改造上。早在上個世紀90年代初，傳統樂器就已經在國內嘗試電子化，如電子琴、電子鼓、電鋼琴等。時間來到21世紀，電子手風琴、電子管風琴等研發技術已經初現成果。同時，中國民族樂器亦開始嘗試電子化，例如電子古箏、電子琵琶等，在這一領域，羅蘭公司做出了突出的貢獻。2018年9月，在第五屆“網易未來科技峰會”上，視感科技旗下產品Poputar智能吉他、Populele智能尤克里里在此次展會上亮相。Poputar 智能吉他通過琴頸LED燈指示左手按弦位置，依靠節奏游戲引導APP右手彈法⑨，完全改變了傳統的演奏方式，為初學者提供了更為便捷的學習途徑，有助于吉他的更進一步的普及。

5.3D技術的運用

自本世紀初，3D技術即已經進入中國技術市場，其主要目的是為滿足個性化的設計，主要應用航空航海、軍事等高精尖的行業。近年技術逐步下沉，用于民用，尤其用于文創領域，節省大批量生產后修版所帶來的浪費。樂器行業也在2010年前后開始引入3D打印技術。北京樂器研究所于2013年即利用市財政科研經費購置了3D打印機，用于電鋼琴的元器件及小部分外殼配件。2014年中國（上海）國際樂器展覽會上，利用3D打印技術，打印出了長笛、排簫、哨子、MIDI控制器等，這些“打印”出來的樂器及控制器都具有演奏（使用）的功能。2019年PLAM北京國際樂器展“國際創新樂器與音樂科技發展論壇”上汪洪又在現場展示了3D打印的東琴和改良的二胡。3D打印技術為樂器制造注入新技術及新材料的來源，為樂器制造升級技術提供先決條件。

通過對近十年樂器行業的技術發展現狀與趨勢的調查研究，結合這幾年的行業的專利申請總體情況、新材料、替代材料的研發、跨學科總體狀況等方面的分析認為：

首先，提高企業專利申請的專業性、系統性、針對性、價值性;

其次，建立樂器產品質量評價體系。目前，樂器聲學研究中，樂器聲學品質的客觀評價方法已經逐漸體系化，建立樂器聲學品質客觀評價體系指日可待。樂器聲學主觀評價早已建立專家庫，但目前還要出具完備的樂器主觀評價的準則，并更新現有專家庫。此外，樂器產品質量評價體系還需要檢測機構、標準化委員會、第三方機構的合作，出具相關準則。

再次，從現代制造產業向現代音樂文化服務產業轉化。例如，珠江鋼琴近年來的經營模式，可以說有點、有面，點是時間節點，適時跨入新的行業、新的領域。面是宏觀規劃，放在整個制造行業謀求發展。珠江鋼琴發展的每一個階段都是制造企業所要經歷的，我們是重新建立一個制造企業，重新走一遍所有的階段還是直接跳到現階段。當下，許多樂器企業研發智能化樂器，在展會上展示其讓人眼花繚亂的感官刺激。殊不知，智能化的概念不是一個簡單的智能化樂器，而是在樂器背后的網絡技術、教育軟件開發、教育軟件課程的開發等等一系列配套系統。因此，可以說，擺在制造業面前的情況就是，現代服務業將成為經濟發展的支柱。

目前，落實到實際工作，是建立一個樂器制造+現代音樂文化的平臺。這個平臺需要整合社會力量，包括政府、業界、商界、學界和第三部門，甚至可以包括消費者，來共同建立發展平臺。一是建立信息網絡和交流，通過設立網站，不斷傳播行業動態，發布行業發展指數等：二是促進相關部門的內部資源整合，現代服務業牽涉到許多政府部門，不僅需要政策的統一協調，更需要人才、知識的廣泛交流。市政府可以建立促進現代服務業的聯席辦公會議制度，定期研究和部署、規劃現代服務業的發展。三是大力發展民間機構，通過第三部門力量推動現代服務業快速發展。中國樂器協會（CMIA）在這方面走在了前端，2016年，其聯合中國教育學會音樂教育分會（CSME）、中國音樂家協會管樂學會（CASBE）、中央音樂學院（CCOM） 建立了全國音樂教育服務聯盟之一平臺⑩。全國音樂教育服務聯盟是非法人機構的全國性音樂教育服務平臺。其宗旨是：認真貫徹落實黨和國家音樂教育的方針政策，各個行業協（學）會、音樂院校和樂器制造企業及琴行培訓機構跨界合作，共同研究音樂教育市場的環境、特點和新需求，充分發揮各自的優勢，相互支持原有的優秀品牌項目，同時研究拓展新的服務項目。

綠色環保意識迎來樂器行業新時代、知識產權助力樂器科技創新、人工智能技術為樂器行業技術升級帶來新契機、3D技術為樂器制造技術升級及樂器新材料更新提供先決條件、行業三級科技合作項目體系建立推動“產學研”相結合、企業規模性技術改造為樂器行業技術提升注入強心劑等六大看點，呈現出近十年來樂器行業技術發展的勃勃生機。

注釋：

⑨參見《2019中國音樂產業發展報告——音樂科技與裝備專題報告》，《音樂產業面對面》，2019-07-14。

⑩參見《全國音樂教育服務聯盟正式啟動》（羅蘭數字音樂教育，東方創業網2016-08-12）