🎻阿瑪悌與史特拉底瓦里名琴 迷人音色帶有人聲的特質🎻
NTU Researchers: Amati and Stradivari Violins Have Remarkable Similarities to the Acoustics of the Human Voice
對於小提琴家與愛樂者而言，安德烈･阿瑪悌(Andrea Amati 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。
這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那些特性。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，台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。
國際媒體相關報導：
🎵英國衛報
https://www.theguardian.com/science/2018/may/21/scientists-find-secret-behind-sweet-sound-of-stradivarius-violins
🎵英國泰晤士報
https://www.thetimes.co.uk/article/stradivarius-violins-really-do-match-a-sweet-voice-xwzglk3dh
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國立台灣大學化學系、2奇美博物館
#NTU #Stradivari #AndreaAmati
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For violinists and music lovers around the world, Andrea Amati (1505-1577) and Antonio Stradivari (1644-1737) are synonymous with premium quality antique violins.
NTU Associate Prof. of Chemistry Hwan-Ching Tai and his colleagues have discovered that the “sweetness” and “brightness” of these instruments are derived from their remarkable similarities to the qualities of female singing voices.
This study, titled “Acoustic Evolution of Old Italian Violins from Amati to Stradivari,” was published in the “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” this May. The findings were also covered by The Guardian and The Times.
Although the violin does not belong to the family of wind instruments, Amati was so talented as to create a unique combination of the body and bridge that generates standing waves with similar formants to those from human singing voices. Amati established the archetype of modern violins, while Stradivari fine-tuned the model and improved it to perfection.
Listen to the sweet sounds from the Amati (1570) and Stradivari (1722) violins collected by the Chimei Museum in Taiwan.
📖 Full paper: http://www.pnas.org/content/early/2018/05/16/1800666115
📰 Media Coverage
⭐The Guardian: https://www.theguardian.com/science/2018/may/21/scientists-find-secret-behind-sweet-sound-of-stradivarius-violins
⭐The Times: https://www.thetimes.co.uk/article/stradivarius-violins-really-do-match-a-sweet-voice-xwzglk3dh
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