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更新日期:107年6月1日

阿瑪悌與史特拉底瓦里名琴迷人音色帶有人聲特質
化學系戴桓青副教授論文刊登美國國家科學院院刊

對於小提琴家與愛樂者而言,安德烈・阿瑪悌(Andrea 1505-1577)與史特拉底瓦里(Stradivari 1644-1737)的名字就是名琴的代名詞。臺灣大學化學系戴桓青副教授的研究團隊發現,這兩位大師的小提琴都具備模擬人聲的音色特質。

兩位巴洛克時代的大師,都出自義大利北方的小鎮克里蒙納(Cremona)。阿瑪悌是小提琴的發明人,其音色特質與曲線造型都大受歡迎。在其後的四百年內,小提琴型制的變化相當有限。史特拉底瓦師承於阿瑪悌家族的第三代傳人,小提琴在他的手中達到了的巔峰,不論是音色或是外觀,後人始終難以超越。

阿瑪悌與史特拉底瓦里名琴的優美音色,一向都是演奏家與鑑賞家們讚賞的對象。但在科學上我們卻不了解它們的音色具備哪些特性。這樣的研究有兩項瓶頸難以克服,一是不易徵得多把名琴參與研究,二是現代科學對於弦樂器的音色好壞了解有限。所幸,臺南的奇美博物館擁有世界上最豐富的名琴收藏,協助戴桓青的研究團隊錄製了十五把巴洛克名琴的音階樣本。

如果現代科學對於提琴音色的了解有限,那麼古人的看法呢?戴桓青副教授注意到,巴洛克小提琴大師Geminiani曾寫道,理想的小提琴音色應該要匹敵最完美的人聲(“rival the most perfect human voice”)。於是臺大團隊錄製了男性與女性的歌聲,與名琴進行比較,以語音分析軟體進行頻譜分析。

人類的聲音,來自聲帶的震動,然後經過聲道的共振放大。聲道的共振峰來自於駐波的形成,與聲道的長度有關。女性的聲道比男性短,共振峰頻率也較高。經過分析發現,阿瑪悌所發明的小提琴,其共振峰頻率近似於男中音。但是史特拉底瓦里則進一步將共振峰頻率提升,甚至達到女低音的程度。史特拉底瓦里名琴一向以甜美、明亮的音色著稱,較高頻的共振峰可能是背後的原因。

人的聲道就像是一個管樂器,自然會形成駐波。小提琴則不是管樂器,但是阿瑪悌卻設計出獨特的音箱與琴橋的振動組合,足以發出類似聲道的共振峰。戴教授認為,這就是阿瑪悌的天才之處,而他在研發小提琴時或許刻意模仿人聲。後代有許多人試圖改造小提琴的基本結構,卻無一成功,因為音色走了樣。後人只能在阿瑪悌的基礎上進行微調,而史特拉底瓦里是其中佼佼者。我們還不清楚史特拉底瓦里如何將共振峰頻率提升。史特拉底瓦里的琴面比較平,阿瑪悌的則隆起較高,這一點肯定是重要的。但提琴的弧度容易模仿,史特拉底瓦里的音色卻難以被複製,可見還有其他重要因素。近期的名琴研究著重於史特拉底瓦里的塗漆與木材分析,使人們漸漸相信,史特拉底瓦里曾運用特殊的塗漆配方與木材處理方法來調整音色,而相關的鍊金術知識都已經失傳了。未來的研究應當致力探索於材料性質與音色之間的關聯性。戴桓青研究團隊在2017年也曾發表名琴木材的研究論文,指出化學處理與老化的重要性,刊登於美國國家科學院院刊。

戴教授認為,史特拉底瓦里的明亮音色,源自於較高的共振峰頻率,但是也只達到女低音的程度。未來是否可以提升到女中音與女高音的程度,而那樣又會不會好聽,都是未知數。至於其他的弦樂器,例如中提琴、大提琴、吉他,甚至是二胡、西塔琴與三味線,是否可以運用同一原理加以改良,也有待研究。其實現代科學對於歌聲好不好聽的客觀理解程度很低,若是能更加了解人聲的奧秘,未來才更有可能進行樂器的改良。此篇論文的共同作者還包含化學系的碩士生沈晏平與大學部林哲宏,以及奇美博物館的鍾岱廷顧問。

期刊名稱:美國國家科學院院刊 Proceedings of the National Academy of Sciences, USA
論文連結:http://www.pnas.org/content/early/2018/05/16/1800666115
線上刊登日期:2018/5/21
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1800666115
論文題目:Acoustic evolution of old Italian violins from Amati to Stradivari
作者:戴桓青1、沈晏平1、林哲宏1、鍾岱廷2
所屬機構:1國立臺灣大學化學系、2奇美博物館
國際媒體相關報導:英國衛報英國泰晤士報

  • 左為Amati 1570小提琴 右為Stradivari 1722小提琴

    奇美博物館提供的照片 (左為Amati 1570小提琴 右為Stradivari 1722小提琴)

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