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一位电声技术专家谈二胡改良中的体会
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       几年前在北展的展会上偶然结识了一帮想搞电声民乐演奏的朋友,他们请我帮忙搞一下民族乐器的电声化。琵琶,古琴,扬琴等一些乐器还算基本顺利,可是遇到了二胡使我几乎崩溃了,做好太难了。

      首先我用小型话筒近距拾音,话筒放在琴筒后方远近都不行,近了是罐子声,远了调音台增益不能开到最佳状态。增益小了声音发瘪,增益大了会回授。

       第2方案,用压电拾音器放在马子下面,问题又来了全是皮子声。不仅如此连左手的触弦声,右手演奏时的弓毛声一起也给放大了。虽然可以用一些滤波器过滤掉但很是牵强,效果不尽如人意。最大的毛病是在压揉时会产生类似人感冒后的囔鼻子声。这时的我都快哭了。

      第3方案,用纯电子手段

    (1)电子乐器转奏器 类型,把传感器信号放大,1路经过整形用不同类型的滤波器改变音色,另1路检拾包络线用以控制VCA。XXX否定,原因是出不来传统二胡的声音,有画虎不成反类犬之嫌。我的原则是不管采取何种手段都要真实再现二胡原始声音。电吉他也不是传统吉他这一说法我也承认,但是任何一种新乐器的出现都得有强大的创作群体和演奏群体作后盾。我没有这个本事我退缩了。

     (2)MIDI合成器 类型 用不同的力度和激发形式对原始二胡音色分层采样,再做循环点对其优化。音色会很逼真但是实施起来难度大大地。最要命的是数据量会随着很像二胡声音而玩命增长。其结果是延迟发音。这也是到目前为止任何一款合成器的弦乐模拟都不尽如人意的地方。因为不管你CPU运算速度有多快,都是在二胡发音之后才对乐器的音高,力度,变音等进行运算的,所以延迟是永远存在的,只能用更高速的CPU尽量缩短。电子二胡MIDI控制器可以解决此问题,但实施起来难点更多,机械制造精度,乐器制造成本等问题纷至沓来。连最著名的Rolland公司面对这一棘手问题都无所适从,最后也只是造出一个用话筒加吉他效果器的二胡电声拖鞋而已。因此这个方案我也放弃了。令人欣慰的是张大勇先生在这个领域里进展神速,张先生的设计理念和实施效果都比Rolland高出一大块。使我由衷钦佩。        

      现在的方案另辟蹊径,只能采取折中的办法,搞了个混合式传感器。一面是动磁式传感器另一面是压电薄膜传感器。动磁式传感器类似Taylor ex-x-pression System Pickup ,电容薄膜传感器 MSI Piezo Film 。做一个特殊的支架,支架的一端使动磁式传感器从琴筒内顶在蟒皮上,另一端顶在二胡担子上,压电薄膜传感器悬空,声音比单纯用话筒或压电拾音器好了很多。但是动磁式传感器和蟒皮的问题又来了,顶紧了二胡音色改变了很多,顶松了声音断断续续。把传感器和蟒皮粘起来也不靠谱,于是就想出了用人造薄膜代替蟒皮,动磁式传感器改成动圈式,把线圈直接印刷在琴皮上的馊主意。灾难再次降临了。

      接上试验开始 , 首先想到的爵士鼓是聚酯皮,班卓,三味线也是。这玩意又结实又不怕潮湿还能调节张力,材料的一致性又好,应该比蟒皮好吧。买了一把PET皮膜的二胡,初听音色不错准备把拾音器粘上去听听,没想到所谓胶水都是把两者临时糊在一起,剥离强度都不行。PET材料没有溶剂可溶只能用超声波热合。改动圈式做丝网版自己印刷音圈,计算了一下导电银浆的方阻,就是把整个皮膜都印满了也没几个欧姆。到电工设备厂买纯银粉,100,200目的珠形和鳞片形的各50克。再买一小桶德国的印刷油墨自己勾兑。奇迹发生了200目的纯银粉居然不导电,我发怒了。打电话询问回答说不可能,我一气之下找他们去了。经过3位高工的测试和鉴定果然不导电,我问了一句你们原来怎样测试的?回答是原来就没测过200目的,因为100目的导电性能非常好所以200目的肯定会更好。我真的要疯了,TMD我退货。回到家开始勾兑,100目的导电性能真的非常好,加多了电导率太高,加少了油墨把银粉颗粒完全包住了又不导电了。印刷音圈的设想以失败告终,纯银粉只能等自己啥时候想炼丹时再用了。不干了,一气之下玩了两个多月的联众,斗地主,敲3家,飞行棋狂玩了一通。有一次到朋友公司去玩,正赶上一个3M公司送货的,我试着咨询了一下,天道酬勤咱谈不上应该是老天有眼,赐给了我异方性导电胶 。传感器和皮膜的粘接问题解决了,Piezo Film引线也随之得到解决,电二胡出声了 。还得用动磁式的,又回到了起点。叫朋友来听听,大家都说不错可就是没蟒皮的那种味道。我又茫然了。

       蟒皮同聚酯皮的差别到底在哪里?下面是我的分析过程。

       谐振频率:

       皮膜的最低共振频率,取决于皮膜的等效质量和等效顺性。它就是二胡产生狼音的频率。

       等效质量:

       皮膜的等效质量等同于振动质量,它是皮膜振动系统的静态质量(皮膜本身的质量)与同振质量(与皮膜一起振动部分空气层的质量)之和。

      等效顺性 :

      也称声顺,皮膜受力后位移的顺从性。声顺的变化至关重要牵一发动全局,皮膜整体的所有数据都会随之变化。

      弹性系数 :

      皮膜的的弹性系数也称振动系统的等效力劲度,是表示皮膜刚性的参数。它与皮膜的谐振频率成正比,与振动系统的等效质量成反比。

       阻尼:

       皮膜受激振动后因受到阻力所产生的振动幅度减弱或振动能量随运动距离、时间而耗损的现象。皮膜阻尼过低,二胡低音控制力弱,低音乏力混浊不清,拖尾音现象加重。并能掩蔽部分中低音,缺乏力度与层次。皮膜阻尼过高,二胡声音干涩、失去弹性。

        材质:

      有关蟒皮的问题请大家去r5584(任建一)的博客(采用蟒蛇皮作为二胡共振膜的原由)。聚酯膜的介绍网上有的是我在这里就不再多说了。以上六项是我分析皮膜的重点。既然蟒皮与聚酯膜有着天壤之别,那么能否找到它们之间的共性使聚酯膜为二胡所用?

        蟒皮膜的解析:

      人类为什么用蟒皮做二胡膜?有无科学依据?我无从考证,只能用现代人的思维方式方法解释这一问题。蟒皮表面的软钙层(鳞片)使它具有了一定的刚度,对于瞬态反应和听感的细节有很好的表现。下面网状结构的纤维层又形成很好的阻尼,使声音在其中传递时的能量可以很快被吸收掉。适当的阻尼能使高音区所造成皮膜的分割共振不明显。这是一种很好的特性,这才是刚柔相济。6角,8角,圆形等二胡的形制决定了它的声音取向。蒙皮的学问是选择合适的张力百分比(实施张力与抗张强度之比)。湿度也是一个不可忽视的问题,它能增大皮膜的阻尼和降低谐振频率。同时湿度也是造成南方琴和北方琴音色差别的重要因素。新琴得拉过一段时间后才好听,这是振动时效过程。也就是使蟒皮消除自身应力向同向性材料特性转变的过程。在这个过程中琴拉得好的人会事半功倍,反之则永远没戏。要说清这个问题会很复杂现举一例 看过一国外制作吉他的技术,在合琴时使用了:80 ---- 7000Hz频率驱动的振动台。具体细节不再费叙。

       一个看似简单的二胡就真得令人难以捉摸吗?说实话真的很难。它是一个即科学又违背科学的乐器,它的演奏方式(激励弦发音的方式)在所有拉弦乐器中效率最高,同时它又带来了推拉弓时音准,音色变化,声波相位反向的毛病。蟒皮膜的各异性也是不稳定因素。正因如此才形成了它独具特色的韵味。不管是先入为主还是约定俗成,既然它存在我们就得面对它,尽自己的所能适应它完善它。         

      皮膜已说得很多了,我还是说说琴筒吧。琴筒壁的薄厚和重量决定了皮膜能量传递到琴筒的衰减量,这个特性对二胡的音色以及声音辐射有极为重要的意义。薄琴筒的丰满度,共振度好音量则变小。这种特性使琴声带有木味,是典型南方琴的特点。我们经常说的南方琴琴筒内有音槽(北方称琴筒掏膛)就是这个作用。南方琴巧妙的利用音槽这一独门暗器,不但滤掉了皮膜的噪声同时又使琴筒参与振动,使琴声更人性化了。厚琴筒的丰满度,共振度都小音量则变大。这种特性使皮膜高效辐射,把皮膜的暇疵暴露无遗。由此看来做个好琴筒也并非易事。

       复合皮膜的制作:  

       聚酯膜材料的一致性好,受温湿度的影响较小,高把位声音表现不错,薄厚可人为控制,最大缺点是阻尼性太差。曾经使用过聚芳酰胺纤维,凯芙拉,石墨纤维与之复合均告失败,原因是前两种纤维的延展性不理想,石墨纤维比较理想,但是与聚酯膜复合后的亲合度不好。又试过一种英国的海图纸和REMO fiberskyn3,最后借鉴了REMO clear pinstripe TYPE: ps-0314-00的原理用油阻尼。蒙在琴筒上的蟒皮形状是不可展平面,只能制作模具,压塑成型的精度好成本高一些。膜的厚度可选择的规格很多,一般0.2mm以下叫膜,0.2-2.0mm叫片。         

       面皮我选择了0.2mm,里皮用0.25mm.阻尼油用过F.G.300,最后用的是强生贝贝油。两层片用超声波热合,里皮与琴筒的粘结部分要做电晕处理,用含有聚酯型的聚氨酯粘结剂。一定要做电晕处理否则粘不牢。至此大家听到的复合皮膜制成了。      

      我所使用的主要测试工具,仪器设备如下:        

      张力计STG-75NA ,要经过改装才能测试琴皮。国产的 毫米张力计都是仿造这款误差太大。     

      话筒 Earthworks M30 标定器Cirrus Research CR515 话筒放大器Millennia HV-3D

      谢谢r5584(任建一)的信任!同时您也别给我戴高帽。至于中央现在忙乎啥?我的确不知道,也不知道是税改费还是费改税,反正暂时顾及不到二胡。说实话我是吃饱了撑得揽了这么一个活,其实早就能糊弄过去了可是谁让咱死心眼呢。我在华音注册的时间不算短,一直潜水是觉着自己没有能拿出手的东西。最近冒泡是自己觉得还算说得过去了。您的一些文章对我认识和了解二胡帮助很大,再一次表示感谢!咱俩是术业有专攻。您在完成选材,蒙制,合琴这些工序中的经验,手感,我是用公式表达不出来的。您能把诸多的不固定因素科学地整理,归纳再上升到理论实属不易,使我感受到传统二胡的制作也是一种文化。相对而言我做的就容易多了。您是搞铁艺的我是搞冲压的,您是在鸡蛋中分公母我是在羊群里找骆驼。您比我深多了。您要是对的我某些观点感兴趣我们可交流,我如果有些传统二胡中不明白的问题能否向您请教?         

      复合膜我准备再用三个月的时间完善,把它做成一个具有膜振动特性的板,不需要蒙制,用胶粘在琴筒上就行了,演奏者自己换琴皮也很方便,这是我的最终目标,目前的还属于膜类。如果不能按期完成我会全部放弃,我不愿意再为它吃苦头了,弄好了理所当然弄不好身败名裂,锦上添花的事我见过,雪中送炭的事随时代的变迁以近乎绝迹了。这是我的最后一帖,我要继续下潜苦练黑功了。回京后我会上传无伴奏的音频和照片。

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