影响马林巴琴键的因素分析

李金朋

（哈尔滨师范大学，黑龙江 哈尔滨 150080）

一、传统木琴琴键的振动特性

现如今的音乐学者们将过去和现在的乐器设计了一套系统，将乐器分为四种：体鸣乐器、膜鸣乐器、弦鸣乐器和气鸣乐器。体鸣乐器是振动体本身发出的，无需使用膜或弦，如木琴。木琴在亚洲和非洲等国家在使用，是知名的古老旋律乐器之一，是有两排长度渐近的琴键按照音高排列组成，排列方式与钢琴黑白键相同，在每一个琴键的下方放置共鸣管，用以增强并延长琴键发出的声音，并具有耐用性，能够承受琴槌的敲击并具有良好的共振效果，常年使用时仍有可维持相同音高，制作木琴琴键时，透过底部切削呈拱形，减少低频琴键的长度以及调整木琴的泛音。

木琴材料音乐性能主要取决于密度、弹性和内部摩擦，木琴材料的选择，内部摩值为重要的音乐性质，优质的传统木琴用材宏都拉斯黄檀木的摩擦值为0.25%-0.55%，相比于其他阔叶树木有较低的内部摩擦值。内部摩擦和动弹性系数具有紧密的关系，动弹性系数不能完全预测内部摩擦值。此外，在音乐性质尚有声音转换效率和音波抗阻值可作为参考依据，声音转换效率为动弹性系数。动弹性系数、密度和内部摩擦力两个因素的综合考量，尤其在其他材料互相比较时，可作为较佳的评估指标，而音波阻抗值作为一个介质振动的能量传播至另一介质的衰减，由内部摩擦力和音波辐射所造成。在树木中，具有较高的音波抗阻值和相当低的声音转换效率，在声学上是没有优势的。

二、木理及年轮倾斜角对音乐性的影响

木理为决定琴键材质的重要指标之一，以云杉板材为例，其音乐性质结果表示，顺木理的方向的音乐特性均比斜走木理和横向木理为佳，音乐特性有随木理倾斜角的增大而明显劣化的趋势。专家指出，云杉的板材的木理倾斜角有0°至30°为止，弹性系数急速减少，当木理倾斜角超过30°以上时，弹性系数的减少趋势降低，而内部摩擦值为选择合适木材音乐材料的指标，在木理倾斜角50°为止，内部摩擦急剧增加，当木理倾斜角超过50°时，内部摩擦的增加持续减缓。故木理倾斜角增大时，内部摩擦会变大，其对数衰减率会增加，但木理倾斜角较小时，是不会受影响的。

三、含水率对木材振动特性的影响

乐器的声音是会被天气条件所影响的，木材主要成分是纤维素和半纤维素，均为吸水性物质，将木质乐器长期暴露于空气中，木材音乐性质受到空气中的水分影响，如密度，动弹性系数，内部摩擦音乐特性有随木材含水率增加而变差的趋势。含水率与动弹性系数之间的关系呈负相关的趋势，以及弹性系数随含水率增加而降低，尤其在含水率30%以下时更为明显。

木材材料的弹性性能是有纤维素和半纤维素两者相结合组成，而黏弹性的基本材料主要为木质素和部分的半纤维素，以这些成分确定两者的动态特性，也随着含水率最高的变化而不同。细胞壁含水率的增加，对木材化学改变的振动特性产生重大影响。一般来说，木材改变的结果会造成细胞壁内的含水率降低内部摩擦力下降。在含水率为3%时，动弹性系数有最大值而内部摩擦值最小，而含水率在6%以上时，内部摩擦随着含水率的增大而增大。

学术表明经溶剂抽出处理的巴西木，在相对较低温度的环境下，其萃取物对木材直接形成氢键，降低整体含水率，有利于音乐性质；在高相对湿度的环境，其萃取物于木材直接形成氢键以外，尚有大量的水分和萃取物作为增塑剂的干扰，不利于音乐性质。整体而言，相对湿度80%以下与90%以上调湿后木材有着地域差异性，其他音名琴键也有相同情况。这可能在相对湿度80%以下时，木材所吸收的水分主要在纤维的非结晶区中，90%以上时随着水分容积效应，造成结晶区部分变为水分的新吸着点，使微纤维、纤维素键间的结合力减弱，水分有如塑化剂般导致木材弹性系数降低，间接的造成共振频率降低。

四、木材抽出处理对木材振动特性的影响

在论文指出，将非洲花梨木进行特性和非极性溶剂的抽出处理，经溶剂处理后，结果以非洲花梨木的动弹性系数明显减少，而衰减系数明显增加，以甲醇溶剂的效果最为明显，而衰减系数明显的增加，以甲醇溶剂的效果最为明显，衰减系数为60%。

但并不是所有的抽出处理都是呈现相同的趋势。实验证明白桑树和胡桃树在蒸馏水50摄氏度浸泡24小时的热水抽出处理，内部摩擦值降低，所以抽出处理后的振动性质依据树种而决定。此外，实验证明，当蒸馏水在120摄氏度尽心，热水抽出处理1～7天，其结果有助于改善云杉木质乐板的音乐品质。在热水处理过程中，木材降解的第一种成分是半纤维素，有明显下降比例。