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。

金耳朵的神话

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 之间的区别吗？ 他可能是错的。

但在你开始批判之前，请允许我解释一下为什么这不是一种侮辱——这只是我们大脑的运作方式。

声音的科学（与自我欺骗）

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、偏见和过往经验会影响我们的感知
4. 前额叶皮层中更高级的认知过程将这些信息与我们的记忆和期望相结合
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？大多数情况下，这种情况发生时我们并没有意识到。这种情况在科学上的术语是“期望偏差”，并且在音乐感知研究中得到了广泛的记录。克劳迪娅·弗里茨 (Claudia Fritz) 在 2012 年进行了一项著名的研究，让专业的提琴手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，而且在盲奏时，许多人更喜欢现代乐器。

这并非弦乐器独有。《葡萄酒经济学杂志》2010 年的一项研究发现，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。我们的大脑实际上会根据我们的期望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——每个人最喜欢的争论话题。 最近的科学研究告诉我们一些关于木材特性的有趣的事情，而大多数痴迷于音色的吉他手完全忽略了这一点。

物种神话：当平均值撒谎时

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的声音是否比桃花心木“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：物种内部的差异通常大于物种之间的平均差异。

想想人的身高。没错，荷兰人平均比意大利人高，但如果你随机挑选一个荷兰人和一个意大利人，你会把你的毕生积蓄押在荷兰人更高吗？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。

同样的原理也适用于木材。研究表明，以下因素：

1. 密度变化（在同一物种内可能相差 20%）
2. 生长轮间距（影响硬度和阻尼）
3. 木纹方向和规则性
4. 蜂窝结构变化

在同一物种的两块木材之间造成的差异，可能大于两个不同物种之间的平均差异。Brémaud 的一项研究发现，物种内机械性能的变异系数可能高达 30%，而相似物种之间的平均差异通常小于 10%。

因此，当有人告诉你“枫木的声音比桃花心木更明亮”时，他们所做的概括与说“荷兰人很高”一样——平均而言可能是真的，但在观察个体样本时几乎毫无意义。

湿度因素

发表在 Acta Physica Polonica A 上的 2018 年一项综合研究表明，木材中的水分含量对音色有显着影响——远远超过我们痴迷的许多细微差异。该研究发现：

1. 木材的含水量直接影响阻尼特性（木材吸收和传递振动的方式）
2. 即使相对湿度发生微小变化，也会显着改变这些属性
3. 这种效应在云杉木中尤为明显，云杉木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

从专业的角度来看：木材湿度适当与否所造成的阻尼性能差异，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. 老云杉木（130年以上）表现出更均匀的湿度释放模式
2. 新木材在保持湿度方面更不稳定
3. 通常，较老的木材阻尼较低，这意味着延音更长，并可能产生更复杂的谐波。

但关键在于：虽然专业的制琴师会仔细控制木材的湿度并了解这些老化过程，但大多数吉他手却忙于争论马达加斯加玫瑰木或印度玫瑰木的声音是否“更温暖”——这种差异通常小于木材湿度变化 5% 所带来的影响。

营销机器与现实

这种统计现实给吉他制造商带来了一种尴尬的局面。推销“优质洪都拉斯桃花心木”远比解释“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”容易得多。这导致了以营销为导向的神话，而忽略了木材特性的复杂现实。

请考虑这一点：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调特性。木材力学研究表明：

1. 密度在单棵树内可能相差高达 30%
2. 弹性模量（刚度）可能变化25%或更多
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中痴迷的物种之间的平均差异相形见绌。

无人提及的真正变量

该研究发现木材的阻尼特性 (tan δ) 为：

1. 在与吉他相关的频率范围内（0.3 Hz 至 70 Hz），几乎完全独立于频率
2. 高度依赖于应变（木材在振动过程中弯曲的程度）
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保持乐器湿度的方式比我们痴迷的许多木材种类差异更为重要。

木材选择的科学

让我们从技术层面来了解木材属性的实际测量和选择方式。当制造商测试音木时，他们会关注几个关键属性：

密度 (ρ)

1. 以千克/立方米 (kg/m³) 为单位测量
2. 即使在单棵树木中也差异显著
3. 常用音木的典型范围：
4. 云杉：350-500 公斤/立方米
5. 枫木：580-750 kg/m³
6. 桃花心木：500-600 公斤/立方米
7. 但是：个别样本经常超出这些范围

动态杨氏模量 (E)

1. 测量木材的刚度
2. 大多数音木的范围为 10-20 GPa
3. 在物种内可能相差高达 40%
4. 通过以下方式测量：
5. 振动测试（非破坏性）
6. 应力-应变分析
7. 超声波检测

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)

制造商实际上如何选择木材

吉他制造商会结合多种方法来选择木材（如果他们真的会这样做，相信我，他们中的大多数并不会）：

1. 初步筛选
2. 目视检查木纹的笔直度
3. 通过重量/体积测量密度
4. 基本机械测量
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. 各种频率下的阻尼测量
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性能
13. 但是：K 在物种内的变化大于物种之间的变化

敲击测试的迷思

这就是作者看待敲击测试仪的方式。

让我们来谈谈制琴界最持久的迷思之一：敲击测试。 您可能已经看到过——制琴师敲击一块木头，若有所思地倾听，然后对其音质做出判断。 这看起来很浪漫和传统，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，包括波节（无运动点）和波腹（最大运动点）
3. 在节点以外的任何点按住木材都会抑制这些振动
4. 大多数敲击测试仪在测试前无法精确定位节点
5. 结果：同一块木头，握持的位置不同，听起来也不同
6. 重复性问题
7. 敲击力在测试之间变化
8. 敲击位置不一致
9. 测试期间的压力变化
10. 环境条件影响结果
11. 结果：同一测试人员在不同的日子得到不同的结果
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. 我们无法准确比较按时间分隔的频率
15. 我们的感知很大程度上受到房间声学的影响
16. 对音质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. 科学测试与敲击测试
19. 适当的振动分析表明：
20. 在不同敲击位置，同一块木材的测量响应变化为 20-30%
21. 在不同的握持位置下，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？敲击测试就像品酒一样具有科学性——它可能有趣且传统，但不是一种可靠的测量工具。专业制造商使用：

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

这些方法提供了可重复、可量化的结果，可以实际预测木材在乐器中的表现。

无人告诉您的数字

接下来是真正有趣的部分。对木材特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. 物种内变异
2. 密度：与平均值相差 ±20-30%
3. 刚性：与平均值相差±25-35%
4. 阻尼：相对于平均值 ±40-50%
5. 物种间差异
6. 相似木材品种之间的平均密度差异：5-15%
7. 相关树种之间的刚性差异：10-20%
8. 不同树种之间的阻尼差异：15-25%

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

这如何影响声音的产生

这些属性如何影响实际的声音产生过程非常复杂：

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. 同一物种的样本之间，关键频段的变化高达 3dB
5. 延音
6. 主要受阻尼特性影响
7. 在同一物种的样本之间可能相差 20-30%
8. 更多地取决于单个木材，而不是物种的平均水平
9. 谐波含量
10. 密度和刚度之间的复杂相互作用
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征

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的：

1. 无损检测
2. - 声激励与响应测量 - 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 - 通过电阻计测量湿度含量 - 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

当您购买高级吉他时，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，而不是木材本身，通常是使高级乐器听起来更好的原因。

Sproßmann 等人进行的一项研究表明：

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. 仔细挑选“普通”木材可以制造出性能与“优质”木材一样出色的乐器

盲测挑战

想测试一下你的金耳朵吗？试试这个：

1. 录制您在不同吉他上演奏同一乐段的音频
2. 等一个星期（这样你就忘了哪个是哪个）
3. 盲听并尝试识别它们
4. 准备好被折服

在这样的测试中，大多数人的表现仅仅比随机猜测好一点。即使是经验丰富的演奏者，在真正的盲测中，也常常无法分辨出他们珍贵的古董乐器和制作精良的现代乐器。

那么，真正重要的是什么？

如果我们的音色感知如此不可靠，我们应该关注什么？以下是科学研究表明真正有影响的因素：

1. 外观状况和维护

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（对于大多数音木而言，理想湿度在 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

维护良好的经济型吉他的性能确实会优于维护不佳的高级乐器——这不仅仅是观点，它还得到了木材行为和振动特性方面可衡量的差异的支持。

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调的感知
3. 与大多数拾音器变化相比，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. 拨片角度可以改变高达15dB的特定频率的谐波含量
2. 拨弦位置比大多数拾音器开关更能改变谐波含量
3. 拨弦力度对琴弦激励的影响超过了细微的设备差异

4. 基本设置

机械设置以根本方式影响振动传递：

1. 琴桥高度影响琴弦的下弦枕角度，从而影响振动传递
2. 琴颈的弧度会改变琴弦的振动模式
3. 弦枕槽深度会影响空弦的共振
4. 这些机械因素对音调的影响通常比精品组件升级高 5-10 倍

摆脱错误的束缚

好消息是：意识到我们可能对音色存在误解，实际上是一种解放。这意味着：

1. 您无需花费大量资金即可获得“好音色”
2. 您可以专注于演奏，而不是无休止地购买装备
3. 您可以自由地喜欢自己喜欢的东西，不必在意别人的看法。

结论

良好音色的真正秘诀不在于你的装备——而在于你的头脑和双手。最好的音色是能激励你更好地演奏和更充分地表达自己的音色。无论是来自定制商店的杰作还是精心设置的经济型型号，都无关紧要。

因此，下次有人告诉你只有巴西玫瑰木才能提供“纯正的音色”，或者你绝对需要复古 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。

你也不懂。没关系。

附注：如果这篇文章让你生气，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，我是对的，你是错的！*

脚注

1. Fritz, C., Curtin, J., Poitevineau, J., Morrel-Samuels, P., & Tao, F. C. (2012). 新旧小提琴的演奏者偏好. 《美国国家科学院院刊》, 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). 弦乐器音板和调谐自鸣乐器的声学特性：生物和文化多样性。《美国声学学会杂志》，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.