木材声学特性:让家具和乐器一样,也发出美妙声音

时间:2020-02-06  点击:
手机版

  木材不仅是家具的良材,也是制作乐器的好材料。住在木房子里,坐在实木家具上,听着木质乐器演奏的音乐,是不是件很惬意的事情?

  很早以前,古人就学会了利用木材的声学特征,制造各种乐器。古代乐器中的木鱼、木梆、云板、三弦、月琴、琵琶等,都是用木材制作的。就是现代乐器中的钢琴、风琴、小提琴等,离开木材也无法成琴。

  

  木材由管状细胞组成,具有很好的扩音共振特性。但不是所有的木材都适合制作乐器,只有共鸣性能较好的木材,才适合用在乐器上。钢琴、风琴的音板和小提琴的面板,常常使用云杉;小提琴的背板、边板和琴码常用槭木,弓杆常用苏木;三弦、琵琶的面板用泡桐,边板则常用鹅掌柴。

  用在乐器上的木材,要求年轮均匀,材质致密,纹理通直。比如,云杉做小提琴面板时,最适宜的年轮宽度为2毫米,每相邻两厘米的年轮数目相差不得超过30%。另外,还要求周围的木材和靠近髓心部分的结构没有太大的差异,这样才能很好地传播高频率的声音而不变调,从而演奏出美妙的声调。

  

  木材中有很多空隙,成为了声音的“跑道”,使声音很快从一个木材细胞传到另一个木材细胞。研究数据表明,声音在空气中每秒只跑330.7米,在铜金属中每秒跑3900米,在松木的顺纹方向,每秒可以跑5000米,横纹径向跑1450米,弦向跑850米。

  现实的工作和生活中,经验丰富的技工用木棍的一端紧贴发动机,另一端靠住耳朵,就能象医生用听诊器一样,借助木材传送声音,从而检查或发现发动机是否有故障。不同的木材,在细胞结构上存在差异,传声性能也有强弱。对同一种木材来说,含水率的多少、材质密实程度和有无缺陷,都会影响它的传声特性。那些常在家具市场上走动的消费者,通过敲击木材所发出的声音,就能基本判断出家具所使用的材质。

  

  以木材为音板的乐器,其发音效果的稳定性主要取决于木材的抗吸湿能力(尺寸稳定性)。这一点和木材在家具上的应用是一致的,一件好的实木家具,其耐用性也主要取决于木材的尺寸稳定性。空气湿度的变化会引起木材含水率的变化,进而造成木材声学性质的改变。特别是木材含水率过度增高时,会因振动效率的下降以及尺寸变化产生的内应力等原因,导致乐器音量降低,音色也受到严重影响。

  木材不仅有很好的传声特性,吸声效果也不错。一般来说,坚硬、光滑、结构致密的材料吸声能力差,粗糙松软、具有相互贯穿内外微孔的多孔材料吸声能力强,而木材正好是一种多孔性材料。但木材表面经油漆(不再粗糙)后,吸声效果会下降到原来的1/2左右。尽管如此,以木质家具为主的居室,还是能提供比金属、塑料等家具更安静、回音更小的空间。

  

  但木材的隔声性能并不算太好。同样厚度的墙壁,木材的隔声性能就不如其他建筑材料。材料的隔音性能,除了和声波的频率有关之外,主要依靠材料本身的质量,材料的质量越大,隔声效果就越好。从这点来看,密度普遍偏小的木材,如果单独使用,难以获得较好的隔声效果。但是,对于室内需要经常开启的隔声部件,比如门窗等,不可能制造得非常笨重,只有使用密度低、强重比大的材料,比如木材。

  随着人们对木材声学特质研究的不断深入,在不久的将来,我们或许能让家具也发出和乐器一般美妙的声音。

上一篇:古有《琵琶行》,今有《琵琶语》|琵琶曲
下一篇:古代燕乐是如何兴起的?有哪些特征?

乐器大全热门