据 Ars Technica 报道,麻省理工学院(MIT)的工程师们研发出一种全新的虚拟小提琴模拟工具,旨在辅助制琴师进行乐器设计。
这项研究成果发表在《npj Acoustics》期刊上。该工具通过计算机模型捕捉小提琴精确的物理特性。与依赖成千上万个预录音符采样(sampling)的标准软件不同,该模型是基于乐器的基础力学原理构建的。
该模拟器甚至能够还原拨弦时真实的音色。制琴师可以通过这种数字化手段,测试不同的设计方案将如何影响最终的声学表现。
该研究的共同作者尼古拉斯·马克里斯(Nicholas Makris)在报告中表示:“我们并不是说我们可以复制工匠们的魔法,我们只是试图理解小提琴声音背后的物理原理,并希望能为制琴师的设计过程提供一些帮助。”
解密声学历史
为了探寻“黄金时代”名琴的传奇音色,小提琴声学一直是研究人员关注的焦点。这些名琴包括安东尼奥·斯特拉迪瓦里(Antonio Stradivari)、阿玛蒂(Amati)家族以及朱塞佩·瓜内里(Giuseppe Guarneri)的传世之作。
要破解这些乐器音质卓越的原因,涉及几何形状和木材密度等复杂的变量。Ars Technica 指出,此前的研究曾表明,斯特拉迪瓦里名琴的独特音色可能并不完全取决于其形状。
一些科学家假设,斯特拉迪瓦里所使用的木材(特别是阿尔卑斯云杉)生长于一个异常寒冷的时期,这导致了更密的年轮,进而可能影响了乐器的振动效率。
通过对这些物理特性进行数字化建模,麻省理工学院的研究团队希望能够简化制琴师在挑选材料和打磨部件时那套极其繁琐且依赖手工的传统流程。