Re: [討論] 名小提琴的頻譜量測

[ronbaker (退休了QQ)]

沒想到這麼偏門的研究也有人有興趣，
不才小弟我就來分享一下做名琴聲音測量的一些結果。

先簡介一下的背景：

我是（前）台大化學系副教授 戴桓青
的最後一位學生，
研究領域跨足提琴聲學與木材化學。

以下為有經手數據處理的期刊論文：

1. Acoustic evolution of old Italian violins from Amati to Stradivari (PNAS)
https://doi.org/10.1073/pnas.1800666115

2. Materials Engineering of Violin Soundboards by Stradivari and Guarneri
(Angewandte Chemie)
https://doi.org/10.1002/ange.202105252

3. Wood cellulose microfibrils have a 24-chain core–shell nanostructure in
seed plants (Nature Plants)
https://doi.org/10.1038/s41477-023-01430-z

其中第一篇著重在名琴的聲音測量。
我就來簡介一下我們測量的想法與目標：

首先，我想音響玩家大概都很清楚，
音色並不是簡單的ＦＲ可以說明清楚的性質。

我們也是基於同樣的想法，
設法找出一個更基礎、更接近本質的量測方法，
因此我們選擇的測量標的是「共振峰」(Formant)。

所謂的共振峰，
就是樂器箱體所擁有的特定共振頻率，
它的原理就像是一個修圖的風格描述檔或濾鏡，
不管什麼圖丟給它，就會變成一貫的風格，
共振峰則是不管多高頻率的聲音丟給箱體，
其共振出來的聲音都會有共振峰的存在。

到這裡可能還是有點難以理解，
其實共振峰的辨認早在我們牙牙學語時就會了！
人類之所以能發出／辨認母音，
靠的就是共振峰！
說話時透過運用不同的口型、舌頭的位置，
改變口腔－聲道共振系統的共振峰，
藉以發出不同音色的母音。


而這個理論為何可以應用在小提琴的分析上呢？
其實是有歷史與科學上的緣由。

最早的製琴師，Andrea Amati，
創造出小提琴的目標，
就是要做出能模仿人聲的樂器，
至於他有沒有做到呢？
其實有！

小提琴的前兩個共振峰(f1,f2)
大約在(400-550,1100-1300)這個區間，
與人類各母音平均下來的共振峰頻率相同，
(其實就是聲道－口腔長度，約化成半開圓柱的共振頻率，
人類的聲道平均長約14-20cm，）

這也因此我們可以用聲道長度(Vocal Tract Length)
來簡化並比較多把小提琴的共振峰。

結果是：
Stradivarius相比同期的名琴，
平均的聲道長度更短，
也就是相對來說更接近女聲，
這也符合普世對Stradivarius提琴聲音
纖細明亮的評價。

至於共振峰能不能拿來評價音響系統呢？
我覺得機會不大，
畢竟大部分喇叭的箱體，
是以盡可能不共振為目標來設計的，
因此就算有共振峰，
量測上也是相對難以辨認的。

最後來回應一下原文的問題


※ 引述《ntuee1803 (雙樹枯榮~)》之銘言：
: 談話間，問我最好的小提琴是甚麼，
: 我下意識回答史特拉底瓦里。
: 後來思考了一下，
: 這把琴真的如傳說中優秀嗎?
: 頻譜量測可以看的出來嗎?

目前樂器的量測可以告訴大家聲音走向，
但沒辦法評價優劣。

現代製琴大多以名琴作為模板，
形狀厚度開孔位置都如法炮製，
但就是做不出一模一樣的聲音來，
所以說樂器製造也是玄學來著，
音響亦然。

喇叭間的差異絕對遠比樂器之間小的多，
正常的重播是不可能把小提琴的聲音變成雙簧管的，
頂多把王心凌變蔡琴ＸＤ

所以大家還是多聽多試試吧～

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 118.165.23.192 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Audiophile/M.1695782520.A.E31.html
推 icekiba: 我不能接受甜心王心凌變大媽蔡琴
推 comipa: 推
推 fxck20202021: 推
→ Makeinu: 挖 奇美博物館居然願意借樂器給你錄音
推 earlan0626: 推
推 GLUESTICK: 推 喇叭能準確再生錄音就行了
推 DorkKnight: 推
推 icekiba: 哪一個喇叭能準確再生錄音，願聞其詳
推 djboy: 長知識，推一下！
推 j88889aa: 問個問題 除了聲道長度 木頭的硬度、密度、含水量也會影
→ j88889aa: 響共振峰的頻率嗎
聲道長度是用共振峰去推算模擬的聲道長度，所以算是聲音性質而不算影響聲音的因素～

至於木材的選用，小提琴的面板都是雲杉，背板都是楓木，
雲杉很軟密度低，聲速慢，所以非常適合作為共振的板材，
背板則是需要反射聲音，因此選用硬質、聲速快的楓木，
在中大提琴的背板則因為尺寸考量用楊樹比楓木來的多。

含水量或濕度以學琴的較度覺得肯定會影響聲音，

但我們的量測環境基本排除這項變因，
做實驗起來感覺算容易，
可以當高中科展題目ＸＤ

推 itai: 有神快拜Orz
推 MoneyBlue: 我想聽聽王心凌變蔡琴xddd
※ 編輯: ronbaker (118.165.23.192 臺灣), 09/27/2023 11:41:42
推 SURREALTMR: 我想聽王心凌變王夢麟
推 Garrys: 好有趣!
推 martinlin77: 推心得
→ chiyoda: 樂器算不算玄學有的討論，音響則是百分百的科學，沒了科
→ chiyoda: 學音響跟本做不出來
推 icekiba: 機台放乖乖是科學還是玄學?
推 pcjustin: 好扯，作者出來打臉
推 luke417: 推
推 ntuee1803: 拋磚引玉成功   所以喇叭買哪一牌
我兩個老闆都用Harbeth
我用Gauder
走向完全不一樣哈哈哈哈

可能因為我從小學樂器待管弦樂團/室內樂團
習慣更多直接音

他們就一般的愛樂者
喜歡更像音樂廳現場 環繞的感覺（？
推 xoy: 推王心凌變蔡琴
推 louis0407: 忍不住想回c網友，問題不在科學，而是過度主觀後的偏
→ louis0407: 執。用你最愛的盲測來說，你始終只關注型一錯誤，卻視
→ louis0407: 而不見型二錯誤的存在。
→ ntuee1803: 我覺得等ai科學家進來就沒什麼玄學了   現在是卡在沒
→ ntuee1803: 商機
推 icekiba: 盲測喇叭，這會失敗嗎XD
推 yys310: 推
推 hesione: 推
→ chiyoda: l大沒看懂我的意思
推 lion500: 推專業分析
※ 編輯: ronbaker (118.165.23.192 臺灣), 09/27/2023 13:23:44
推 jakkx: 推
推 jakkx: 會吧。測那個比較"好聽"答案大概會五花八門
推 shaylin3: 不明覺厲
→ jakkx: "客觀"也是。不過數據唯一，那用數據挑很棒啊，選擇嘗試都
→ jakkx: 免了。沒啥不好
→ jakkx: 全部買數據最理想的回來合體就好
→ yys310: purifi那款ref design真的出來的話真的會想盲狙
推 yohsiatai: 我聽過蔡琴變成張清芳XDD
→ yohsiatai: B&W 802還801 配上Mcintosh mono mono後級
→ yohsiatai: BestBuy的神搭配
推 koryun0212: 推
→ GLUESTICK: 等30年後王心凌穿回學生服唱愛你
推 icekiba: 可是有人好像似乎彷彿不是全買數據棒棒的來拼在一起?
推 xoy: 音響設計多的是設計者感性面的喜好，怎麼可能只有科學，使用
→ xoy: 者重播也可以有自己的偏好，甚至隨著年紀不同，聽感就跟著變
→ xoy: 了
推 jimmycccp: 推推
推 noryb: 優質回文推一下!!
推 metalj: 主要差異是16、17世紀木頭經歷小冰河時期。木質比較緻密。
→ metalj: 尺寸製琴工藝對現代科學而言是很簡單可以重現的
推 Roa: 您，又帥又專業
推 Obama5566: 推 長知識了！！！
推 iitze: 推，專業
推 jack2: 戴老師啊,我同學,他還有對aging這件事有做研究，結論是老琴
→ jack2: 聲音無法複製,不是材質一樣就行,包括漆對木材的影響都要算
→ jack2: 所以就算材質完全相同,只要不同時間製造的,聲音也會受影響
推 tienam: 王心凌歌聲其實有點抱歉，所以不會變蔡琴，除非喇叭分音器
→ tienam: 裝錯型號
推 wilburliu: 推樓主冒死分享<(_ _)>
推 elguapo: 推
推 lion500: 音響板真是臥虎藏龍
推 pobearla: 推專業
推 pcchuckwu: 感謝分享！長知識了。
推 KurtMike: 推