IRYW - 音色：你以为你懂，其实你不懂

啊，音色。 这种神秘的品质让吉他手花费数千美元购买老式装备，并在论坛上无休止地争论黄铜或钢制琴桥弦钉是否会产生影响。 我们都知道什么是好的音色，对吧？

嗯... 也许没有我们想象的那么多。

金耳朵的迷思

让我们从一个有争议的说法开始：我们大多数人实际上听不到我们认为我们能听到的东西。 你知道那个人发誓他可以通过听来分辨 1959 年的 Les Paul 和 1960 年的 Les Paul 吗？ 他可能是错的。

但在你拿起干草叉之前，让我解释一下为什么这不是侮辱 - 这只是我们大脑的运作方式。

声音的科学（和自我欺骗）

以下是我们评估音色时实际发生的情况：

1. 我们的耳朵接收声波
2. 我们的大脑通过听觉皮层处理这些声波
3. 我们的期望、偏见和先前的经验会影响我们的感知
4. 前额叶皮层中的高级认知过程会将这些信息与我们的记忆和期望整合起来
5. 我们形成了一种我们认为纯粹是关于声音的观点，但事实并非如此

棘手的部分是什么？ 大部分情况发生时我们并没有意识到。 这种现象的科学术语是“期望偏差”，并且在音乐感知研究中已被广泛记录。 克劳迪娅·弗里茨 (Claudia Fritz) 在 2012 年进行的一项著名研究中，让专业小提琴家尝试区分斯特拉迪瓦里小提琴和现代乐器。 他们不仅无法可靠地区分两者，而且许多人在盲奏时更喜欢现代乐器。

这并非弦乐器独有。 2010 年《葡萄酒经济学杂志》上的一项研究发现，即使是专业的品酒师也会受到价格标签和标签的显着影响——类似于吉他手对品牌名称和年份的反应。 我们的大脑会根据我们的期望，完全以不同的方式处理相同的感官输入。

木材不会说谎（但我们会）

让我们来谈谈音木——每个人都喜欢争论的话题。 最近的科学研究告诉我们一些关于木材特性的有趣信息，而大多数痴迷于音色的吉他手完全忽略了这些信息。

树种神话：当平均值具有欺骗性时

在我们深入探讨湿度含量之前，让我们先解决一个关于音木树种的根本性误解。 吉他论坛喜欢争论枫木听起来是否比桃花心木“更明亮”，或者印度玫瑰木是否比东印度玫瑰木具有更多的“低音”。 但这些讨论忽略了一个关键的统计现实：物种内部的变异通常大于物种之间的平均差异。

想想人的身高。没错，荷兰人平均身高高于意大利人，但如果随机挑选一个荷兰人和一个意大利人，您会把全部积蓄都赌在荷兰人更高吗？当然不会——因为每个群体内部的差异远大于他们之间的平均差异。

同样的原则适用于木材。研究表明，以下因素：

1. 密度变化（同一树种内的密度变化可达 20%）
2. 生长轮间距（影响刚度和阻尼）
3. 纹理方向和规律性
4. 细胞结构变化

与两个不同树种之间的平均差异相比，同一树种的两块木材之间可能会产生更大的差异。Brémaud 的一项研究发现，树种内机械性能的变异系数可能高达 30%，而相似树种之间的平均差异通常小于 10%。

因此，当有人告诉您“枫木听起来比桃花心木更明亮”时，他们所做的过度简化，就像说“荷兰人很高”一样——平均而言可能是正确的，但在观察单个样本时几乎毫无意义。

湿度因素

2018 年发表在 Acta Physica Polonica A 上的一项综合研究表明，木材中的水分含量对音色有显著影响——远大于我们痴迷的许多细微差异。该研究发现：

1. 木材水分含量直接影响阻尼特性（木材吸收和传递振动的方式）
2. 即使相对湿度的微小变化也会显著改变这些特性
3. 这种影响在云杉中尤为明显，云杉是最常见的音木之一
4. 专业的乐器制造商会将音板干燥至约 6% 的木材湿度，以获得最佳性能

为了便于理解：木材湿度适当与不适当之间的阻尼特性差异，通常大于吉他手们无休止争论的各种音木树种之间的差异。

年龄不仅仅是一个数字

同一项研究发现了新木材和旧木材之间令人着迷的差异：

1. 老云杉（130 年以上）表现出更均匀的湿度释放模式
2. 新木材在湿度保持方面更不稳定
3. 通常，较老的木材表现出较低的阻尼，这意味着更长的延音和可能更复杂的泛音

但关键是：虽然专业的制琴师会仔细控制木材湿度并了解这些老化过程，但大多数吉他手都忙于争论马达加斯加或印度玫瑰木听起来是否“更温暖”——这种差异通常小于木材湿度含量 5% 变化的影响。

营销机器与现实

这种统计现实为吉他制造商创造了一种尴尬的局面。推销“优质洪都拉斯桃花心木”比解释“我们会根据木材的个体机械性能仔细选择木材样品，而不管其种类如何”要容易得多。这导致了营销驱动的神话，而忽略了木材特性的复杂现实。

请考虑以下情况：来自同一棵树的两块枫木可能比来自不同大陆的枫木和桃花心木具有更多不同的音色特性。木材力学研究表明：

1. 在同一棵树中，密度可能会变化高达 30%
2. 弹性模量（刚度）的变化可能达到 25% 或更高
3. 阻尼特性可能相差高达 40%

这些差异通常使我们在吉他论坛上痴迷的物种之间的平均差异相形见绌。

无人提及的真实变量

该研究发现木材的阻尼特性 (tan δ) 为：

1. 在与吉他相关的范围内（0.3 Hz 至 70 Hz）几乎完全独立于频率
2. 高度依赖于应变（木材在振动期间的弯曲程度）
3. 受水分含量影响显著，尤其是在老木材中

换句话说，你的演奏力度以及你对乐器湿度含量的维护，比我们痴迷的许多木材品种差异更为重要。

木材选择的科学

让我们从技术层面了解如何实际测量和选择木材特性。当制造商测试音木时，他们会关注几个关键特性：

密度 (ρ)

1. 以千克/立方米 (kg/m³) 为单位测量
2. 即使在单棵树木中，变化也非常显著
3. 常见音木的典型范围：
4. 云杉：350-500 千克/立方米
5. 枫木：580-750 千克/立方米
6. 桃花心木：500-600 公斤/立方米
7. 注意：个别样本通常超出这些范围

动态杨氏模量 (E)

1. 衡量木材的刚度
2. 大多数音木的范围为 10-20 GPa
3. 同一树种内的变异可能高达 40%
4. 通过以下方式测量：
5. 振动测试（无损）
6. 应力-应变分析
7. 超声波测试

阻尼特性 (tan δ)

1. 振动衰减的速度
2. 优质音木的典型范围为 0.005-0.02
3. 通过以下方式测量：
4. 自由梁振动测试
5. 强制振动分析
6. 动态力学分析 (DMA)

制造商实际如何选择木材

吉他制造商使用多种方法来选择木材（如果他们真的这样做，相信我，他们中的大多数人并没有）：

1. 初步筛选
2. 目视检查纹理的平直度
3. 通过重量/体积测量密度
4. 基本的机械测量
5. 科学测试
6. 声速测量 (c = √(E/ρ))
7. 辐射比 (R = c/ρ)
8. 横纹与顺纹刚度比
9. 不同频率下的阻尼测量
10. 特性指数 (K)
11. 许多制造商使用组合指标：K = √(E/ρ³)
12. 较高的 K 值通常表示更好的声学特性
13. 但是：K 值在同一树种内的变化大于不同树种之间的变化

敲击测试的误区

这是作者对敲击测试的看法。

让我们来谈谈制琴工艺中最常见的误区之一：敲击测试。您可能见过这种情况——制琴师敲击一块木材，若有所思地倾听，然后判断其音色。这看起来很浪漫也很传统，但这种方法存在一些主要问题：

1. 节点问题
2. 木板具有特定的振动模式，包括节点（无运动点）和反节点（最大运动点）
3. 在节点以外的任何点握住木材都会抑制这些振动
4. 大多数敲击测试者在测试前没有精确定位节点
5. 结果：同一块木材因握持位置不同而发出不同的声音
6. 重复性问题
7. 测试之间的敲击力度不同
8. 敲击位置不一致
9. 测试之间的握持压力变化
10. 环境条件影响结果
11. 结果：同一测试者在不同日期得到不同的结果
12. 人类听觉的局限性
13. 我们的耳朵是对数检测器，而不是线性检测器
14. 我们无法准确比较时间上分离的频率
15. 我们的感知很大程度上受到房间声学的影响
16. 对音色的记忆是出了名的不可靠
17. 结果：即使是训练有素的听众也无法做出一致的判断
18. 科学测试 vs. 敲击测试
19. 正确的振动分析显示：
20. 在不同敲击位置，同一块木材的测量响应变化为 20-30%
21. 在不同握持位置，测量响应变化高达 50%
22. 基于室温和湿度的显著变化

现实情况是？敲击测试的科学性与品酒差不多——它可能有趣且传统，但不是可靠的测量工具。专业的制造商使用：

1. 受控振动测试
2. 加速度计测量
3. 频率分析
4. 标准化夹具

这些方法提供可重复、可量化的结果，可以实际预测木材在乐器中的表现。

无人告知的数字

接下来会变得非常有趣。木材属性的研究揭示了一些让音木纯粹主义者感到不安的事实：

1. 物种内部变异
2. 密度：与平均值相差 ±20-30%
3. 刚度：与平均值相差 ±25-35%
4. 阻尼：与平均值相差 ±40-50%
5. 物种之间的差异
6. 相似物种之间的平均密度差异：5-15%
7. 相关物种之间的刚度变化：10-20%
8. 物种之间的阻尼差异：15-25%

正如我们之前展示的那样，您可以看到问题所在：每个物种内部的变异通常大于物种之间的差异。

这如何影响声音的产生

这些属性影响实际声音产生的方式非常复杂：

1. 频率响应
2. 更高的刚度/密度比 = 更高的基频
3. 更均匀的密度 = 更均匀的谐波响应
4. 相同木材样本的关键频段之间变化高达 3dB
5. 延音
6. 主要受阻尼特性影响
7. 同一物种的样本之间可能相差 20-30%
8. 更多地取决于单个部件，而不是物种的平均值
9. 谐波含量
10. 密度和刚度之间复杂的相互作用
11. 可以在高次谐波中产生 5-10dB 的差异
12. 个体差异通常超过物种特性

真实世界的测量方法

以下是如何在现实世界中实际测量这些属性：

1. 无损检测
2. - 声激励和响应测量 - 超声波速度测量 - 使用加速度计进行振动分析 - 使用激光测振仪进行模态分析
3. 物理测量
4. - 通过精确的体积/质量测量密度 - 通过电阻计测量水分含量 - 生长轮计数和分析 - 显微结构分析
5. 动态测试
6. - 自由梁振动分析 - 强迫振动响应 - 冲击激励测试 - 频率扫描分析

精选优质

当您购买优质吉他时，您不仅仅是在为木材的种类付费，而是在为选材付费。 高端制造商会测试和选择符合特定密度、刚度和阻尼特性标准的木材样品。 这种选择过程，而不是物种本身，通常是使优质乐器听起来更好的原因。

Sproßmann 等人5 的一项研究发现：

1. 只有大约 10% 的市售音木符合优质乐器的标准
2. 性能最好的样品通常不是来自“优质”物种
3. 仔细选择“普通”物种可以生产出性能与“优质”物种制成的乐器一样好的乐器

盲测挑战

想测试一下您的金耳朵吗？试试这个：

1. 录制您自己在不同吉他上演奏相同乐段的音频
2. 等待一周（这样您就忘记了哪个是哪个）
3. 盲听并尝试识别它们
4. 准备好接受打击吧

在这样的测试中，大多数人的表现仅仅比随机猜测好一点。即使是经验丰富的乐手，在真正的盲听测试中，也常常无法分辨出他们珍贵的复古乐器和制作精良的现代乐器。

那么，什么才是真正重要的？

如果我们的音色感知如此不可靠，那么我们应该关注什么呢？ 以下是科学研究表明真正重要的因素：

1. 物理状态和维护

研究表明，木材的稳定性和性能在很大程度上取决于适当的维护：

1. 保持适当的湿度（对于大多数音木来说，理想情况下在 6-9% 左右）
2. 防止快速的湿度变化，湿度变化会影响木材的阻尼特性
3. 定期进行设置调整，以补偿季节性变化

一把维护良好的平价吉他的性能，确实会优于一把维护不佳的高端乐器——这不仅仅是观点，而是有木材行为和振动特性的可测量差异作为支撑。

2. 环境与声学

室内声学研究表明，您的演奏环境对音色的影响大于大多数设备更换：

1. 房间模式可以增强或削减某些频率高达 12dB
2. 早期反射会显著影响我们对音色的感知
3. 与大多数拾音器更换相比，房间大小和材料属性对频率响应的影响更大

3. 演奏技巧

吉他演奏的生物力学研究表明，技巧变量对音色有巨大影响：

1. 拨片角度可以在某些频率下改变高达 15dB 的谐波含量
2. 拨片位置对谐波含量的影响大于大多数拾音器切换
3. 拨弦力度会以压倒细微设备差异的方式影响琴弦的激发

4. 基本设置

机械结构以根本方式影响振动传递：

1. 琴桥高度会影响琴弦的下弦角度，从而影响振动传递
2. 琴颈弧度会改变琴弦的振动模式
3. 琴枕槽深度会影响空弦的共振
4. 这些机械因素对音色的影响通常比精品元件升级大 5-10 倍

从错误中解放

好消息是：意识到我们可能对音色的理解有误，实际上是一种解放。这意味着：

1. 您无需花费巨资即可获得“好音色”
2. 您可以专注于演奏，而不是无休止地购买设备
3. 您可以自由地喜欢自己喜欢的东西，而无需考虑别人的想法

结论

获得好音色的真正秘诀不在于您的设备，而在于您的头脑和双手。最好的音色是能激发您更好地演奏和更充分地表达自己的音色。无论它来自定制的杰作还是精心设置的经济型型号，都无关紧要。

因此，下次有人告诉您只有巴西玫瑰木才能提供“纯正的音色”，或者您绝对需要复古 PAF 拾音器才能获得“那种声音”时，请记住：他们认为他们知道，但他们可能不知道。

你也不知道。这没关系。

附：如果这篇文章让你感到愤怒，这是一个非常好的迹象。这意味着你正在经历所谓的矛盾，这对我们所有人都有好处。

除了我，因为记住，我总是对的，你总是错的！*

脚注

1. Fritz, C., Curtin, J., Poitevineau, J., Morrel-Samuels, P., & Tao, F. C. (2012). Player preferences among new and old violins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(3), 760-763.
2. Goldstein, R., Almenberg, J., Dreber, A., Emerson, J. W., Herschkowitsch, A., & Katz, J. (2008). Do more expensive wines taste better? Evidence from a large sample of blind tastings. Journal of Wine Economics, 3(1), 1-9.
3. Brémaud, I. (2012). Acoustical properties of wood in string instruments soundboards and tuned idiophones: Biological and cultural diversity. The Journal of the Acoustical Society of America, 131(1), 807-818.
4. Göken, J., Fayed, S., Schäfer, H., & Enzenauer, J. (2018). A Study on the Correlation between Wood Moisture and the Damping Behaviour of the Tonewood Spruce. Acta Physica Polonica A, 133(5), 1241-1260.
5. Sproßmann, R., Zauer, M., & Wagenführ, A. (2017). Characterization of acoustic and mechanical properties of common tropical woods used in classical guitars. Results in Physics, 7, 1737-1742.