智慧音乐盒(八音盒)Muro Box的木盒与共鸣箱设计历程

音乐盒是一个乐器吗?

音乐盒的声音不一定重要

对大部分人来说,音乐盒是回忆的载体,就像是旋转木马或是芭雷舞者的经典意象一般,单纯而美好。这时音乐盒的外盒可以是珠宝盒,陶瓷娃娃,甚至只是个纸盒。这种情境下讨论声音品质好坏是没有意义的,只要音乐盒的外观精美有创意,只要音乐旋律能勾起你的回忆,就是好的音乐盒。

智慧音乐盒(八音盒)Muro Box创办人手持奥地利音乐盒
虽然只是简易的放在纸盒里,看到手中的音乐盒,仍让我回忆起在奥地利游学的过往。
这是Orpheus系列80音的唱盘音乐盒(八音盒)
图中的80音唱盘音乐盒是放置在柜子中,但这种设计真的声音会更好吗?

音乐盒的展示用途

对部分人来说,音乐盒是收藏品。因为展示用途,可能放在全透明的玻璃盒,或是精美涂装的厚重木盒里,甚至大型唱盘音乐盒是装在有如衣柜般大小的柜子里。但这些华丽的装饰,厚重的外壳,真的是为了”声音” 更好而这样设计的吗?

过去没有人把音乐盒当作乐器

Muro Box可以让音乐盒自由编曲,让音乐盒当作乐器般自由使用。这是众多音乐人的梦想,但是过去从未被实现。在音乐盒作为乐器这一方面,依我看来仍然是一片无人踏入的新领域。

Muro Box-N40 标准版智慧音乐盒在编曲师用MIDI键盘弹奏控制下,同步演奏出自创曲目,并且能把这段曲目同时记录存档于笔电以便后续修改编曲细节后重新输出传给音乐盒演奏。
Muro Box 是第一个能当作乐器的音乐盒,因此我们也在学习到底使用者的需求是什么

外盒一定要用木头制造吗?

音乐盒的外盒创意无限

我们常常收到各种关于音乐盒材质的询问,例如为何不用塑胶降低成本,为何不用像音响使用金属外壳,为何不像水晶音乐使用玻璃,等等等等。

这些都是音乐盒呢,猜得出来他们怎样运作的吗?
这些都是音乐盒呢,猜得出来他们怎样运作的吗?
我们曾经多次拜访苗栗的口吹玻璃工厂,询问用玻璃制作透明盖的可能性。但最后因为玻璃生产的限制太多而作罢。
我们曾经多次拜访苗栗的口吹玻璃工厂,询问用玻璃制作透明盖的可能性。但最后因为玻璃生产的限制太多而作罢。

我们其实想过各种材质的可能

所以为何 Muro Box 要使用木盒?金属制,玻璃制的乐器也很常见阿?我们拜访过陶瓷的供应商,玻璃的供应商,音响的制造业者,曾经非常认真地考虑使用木头之外的材质,但每种材质都有它明显的缺点。

例如金属的声音特征太尖锐,塑胶的高音处会破碎。想到从台湾寄到美国,玻璃制品损毁的机率有多高,我的脑袋就停止运转了。

所以外盒一定要用木头制造吗?真的不一定。但木盒是综合起来声音最少争议,相对容易生产,相对容易执行的方向。

委外设计的惨痛教训

由于最初的 Muro Box 是委外执行外观设计,所以经由设计师的提案,我们选择了飞碟造型的木盒设计。

这是一次很惨痛的教训,虽然造型很特别,但两端开口的木盒可以说完全没有发挥声学的效果,因此我们被迫将外观设计打掉重来。但也是这个契机,让我们第一次注意到木盒对音乐盒声音的影响如此巨大。

第一代Muro Box-N20 在2018年啧啧群募之前设计的3D渲染图,后来实际出货时,木盒外观已经改变很多才能让音色好听。
工业设计师提案的造型其实很有创意,可惜声音未达标准
知音文创的音乐盒(八音盒)展示柜
知音文创的音乐盒展示柜。拍摄地点:台中歌剧院内的知音文创门市

Muro Box 木盒的设计是从模仿开始

但最初时我们对音乐盒发声的原理还不甚了解,所以N20木盒的材质与尺寸,其实是参考了市面上最大音乐盒厂商,知音文创,的木盒设计。但此时我们心中仍然有着太多疑问未解,例如:
1: 为何要用枫木?
2: 木盒尺寸对声音的影响。也就是盒子的高度,面积,与厚度对声音的影响?
3: 音孔的大小与位置有影响吗?

音乐盒与音响的原理是不同的

我们遍寻台湾相关的业者询问可能的答案,但得到的都是互相矛盾的回答。但在综合相关的说法后,我们至少知道乐器与音响两种应用有本质上的不同。

音响的目标是将原音重现,其木箱的设计理念是优化扬声器声音在空气中的通道。音响会刻意在音箱里面做出小隔间或是小的通道,目的是引导声音要沿着这个通道走,这样某些声音会被放大,某些声音会被消除,达到他们想要的效果。

而乐器的目标是发出独特的声音,其木箱的设计理念是发挥出木材本身声音的特色。因为音乐盒是音梳震动由木盒发出声音,因此我们要追寻答案的方向应该是乐器的设计,并不是很多人直觉的音响设计。

N20的木盒设计演变是我们学习的过程

智慧音乐盒(八音盒)Muro Box的外型设计历程
因为我们对声音的更加了解,让N20 音乐盒的木盒也随时间在不断演进。

因此为了了解乐器设计的关键,我们陆续访问了小提琴,乌克莉莉与吉他的工匠,以试图找出音乐盒木盒设计的关键。而这些学习来的经验,都陆续反映在我们历代的N20木盒设计中。

比如我们终于知道选择枫木的原因。枫木本身发出声音特征其实是干净且没有特色(是的,没有特色),所以不常在乐器发声的部位使用。但因为枫木容易取得且木纹不良率低,硬度较高而不容易碰撞产生凹痕,所以更多是使用在家具或饰品上。原来枫木只是为了生产上容易加工而选用的啊。

我们拜访了吉他生产的工厂,试图了解吉他音箱声音的关键。
我们拜访了吉他生产的工厂,试图了解吉他音箱声音的关键。
吉他的音孔与弦的振动方向垂直,因此音孔通常位于面板中央。同理,音乐盒的音孔也不应位于前方,而应该在正上方,以便更好地传递声音。然而,吉他确实有一些特殊型号在侧边开音孔。您知道这种设计的原因吗?其实,这样做是为了在表演时让琴手更好地听见琴声,从而提升演奏时的感受和控制力。
吉他的音孔与弦的振动方向垂直,因此音孔通常位于面板中央。同理,音乐盒的音孔也不应位于前方,而应该在正上方,以便更好地传递声音。然而,吉他确实有一些特殊型号在侧边开音孔。您知道这种设计的原因吗?其实,这样做是为了在表演时让琴手更好地听见琴声,从而提升演奏时的感受和控制力。

经由吉他师傅解释音孔的作用与位置,我们音孔从前方改为与音梳震动方向相同的正上方。经小提琴师傅解释音梁的设计之后,我们尝试在Indiegogo的N20版本里为木盒加上音梁与导音柱。

其中也有许多失败的修正,例如我们不断微调木盒的高度与墙的厚度,在后来被验证是无效的。但这一段与前辈学习的过程,还是让我们一点一滴,累积着未来N40的设计能量。

真正以乐器为出发点设计的契机

多年的缓慢独自摸索,终于在工研院的协助下而有所突破。因缘际会之下,工业技术研究院的陈怀恩博士在知道我们的音乐盒后,介绍我们认识了卡林巴琴(拇指琴)的师傅余至宽先生(余船长)。余先生告诉我们,他年轻时就是因为放弃了想要作出可换曲音乐盒的梦想,才会改做卡林巴琴,因此非常愿意协助我们做木盒的设计。
至此我才终于意识到,我们要仿效的乐器并不是一般常见的弦乐器,应该是拇指琴才对。

与余先生在他的工作室讨论音乐盒与共鸣箱的设计
与余先生在他的工作室讨论音乐盒与共鸣箱的设计
非洲的卡林巴琴才是真正最像音乐盒的乐器
非洲的卡林巴琴才是真正最像音乐盒的乐器

跟音乐盒最接近的乐器是卡林巴琴(拇指琴)

由于音乐盒的原理是滚筒上的凸点拨动音梳(铁片)发出声音,所以照分类其实音乐盒属于体鸣乐器(Idiophone) 中的拨奏类(Lamellaphones),最为人所知的就是非洲的拇指琴(kalimba),很遗憾的,一点也不欧洲,不符合音乐盒从欧洲开始发展的历史。

也就是说,如果以乐器为目标设计音乐盒,不应该去仿效身边常见的钢琴或是吉他等弦乐器,更没有必要去跟现有的西方乐器做比较,因为没有好坏的标准存在。我们对待音乐盒的态度,最好当作一种全新的乐器。但如果真的想要优化声音的效果,最接近可以参考的乐器是拇指琴。

N20 共鸣箱是第一次以乐器为目标的尝试

深色的上板与下板是斑马木,侧面浅色的是枫木。颜色与出货版本不同,是因为照片中是未涂漆的样品,所以是木材的原色。
深色的上板与下板是斑马木,侧面浅色的是枫木。颜色与出货版本不同,是因为照片中是未涂漆的样品,所以是木材的原色。

由于音乐盒本体的木盒的修改门槛较高,我们决定用外置共鸣箱的方式来强化现有N20音乐盒的声音效果。
材料上,上下板采用余先生建议的非洲斑马木,原因是因为拨奏类 (Lamellaphones) 乐器需要选择高硬度木材。但是箱体侧面的墙最后选用枫木。其实背后原因是因为斑马木在台湾不常见且单价太高,我们无法取得足够的斑马木进行量产,最后无奈之下,为了生产只能做出妥协。

至于共鸣箱的尺寸,则是余先生用手工样品多次测试之后得到的最佳共鸣效果尺寸,尤其盒子的高度与木板的厚度更是共鸣效果的关键。这些数据我们也沿用到之后的N40共鸣箱设计。

Muro Box-N20智慧音乐盒标准版与其专用的斑马木制共鸣箱。
N20 与专用共鸣箱。

N40音乐盒的木盒一开始其实有很多创意的提案

时间来到N40机种的开发。一开始我们的方向其实是将N20共鸣箱的经验直接应用在新的N40木盒设计上。简单的说,就是合并N20的木盒与共鸣箱,也就是直接把共鸣箱做成音乐盒的大型木盒。

用N20共鸣箱的参数设计的N40木盒。图中音乐盒机芯交错排列不是为了造型,是为了容易组装。
用N20共鸣箱的参数设计的N40木盒。图中音乐盒机芯交错排列不是为了造型,是为了容易组装。

过往也有不少顾客反应我们音乐盒的外观太不传统,所以这次我们也考虑将外观改为珠宝盒的形象,也就是传统上大家对音乐盒的第一印象。

接近传统音乐盒设计的上开式木盒。图中可开式玻璃盖是顾客的建议,希望能直接碰到音乐盒机芯。
接近传统音乐盒设计的上开式木盒。图中可开式玻璃盖是顾客的建议,希望能直接碰到音乐盒机芯。

我们也有提出一个反传统的方案,直接将音乐盒做在吉他葫芦型琴身形状的音箱上。为此我们还特别跑到云林拜访冠弦吉他社,以了解吉他音箱量产工法是否能够应用在我们的N40机种。

机芯直接与吉他音箱结合。其实这个是可以量产的喔!
机芯直接与吉他音箱结合。其实这个是可以量产的喔!

让顾客告诉我怎样设计

最好的设计就是顾客要的设计。于是我们就发送了问卷给正在等待N40的顾客们,让他们来告诉我该如何设计N40的木盒。
以下列出几个重要顾客建议,最终影响了我们的决策:
1: 希望我们维持系列 ” 方中带圆,圆中带方” 的设计外观。我本来以为大部分的顾客会希望我们改变为珠宝盒的古典音乐盒造型,但其实不然。多数人认可音乐盒的外观,如同可换曲的创新功能一样,可以有新的变化。
2: 不希望音乐盒直接与乐器结合。原来顾客已经知道音乐盒与其他乐器的区别,对直接与吉他结合是持反对的意见。追求更好的声音是必须的,但不代表是要将音乐盒直接放到某种乐器的框架里。
3: 音乐盒的木盒设计是有业界标准的。很感谢 Siegfried 先生提供给我们相关木盒的设计文件,让我们知道了音乐盒业界的设计准则。例如基座组装的方式与木盒的厚度,音孔的设计,我们都有按照其中的大方向执行。

Een mechanische muziekdoos

Notes from siegfried.pattyn

Sankyo_Critical_Dimensions

回归初衷设计的N40共鸣箱

左边这台是Mruo Box-N40 标准版音乐盒搭配松木制涂透明漆的共鸣箱,右边这台是N40 穆风版音乐盒搭配相思木共鸣箱。 N40继续使用N20音乐盒与分离式共鸣箱的设计。
左边这台是Mruo Box-N40 标准版音乐盒搭配松木制涂透明漆的共鸣箱,右边这台是N40 穆风版音乐盒搭配相思木共鸣箱。 N40继续使用N20音乐盒与分离式共鸣箱的设计。

因此在统整所有的建议之后,我们做出相对比较保守的决定。也就是维持N20 音乐盒已经稳定的木盒设计方式,继续用外置共鸣箱当作声音的增强装置。

乍看之下好像我们并没有做出改变,但其实这正是多数顾客的意见,因为他们相信我们已经做出最好的决定。以下是比较值得一提的设计细节:

选用相思木

我们接纳余先生的建议,使用台湾产的相思木取代非洲产的斑马木。相思木硬度比斑马木更高,且带有焦糖味香气。手工上蜡搭配高价值相思木的使用,让音乐盒进入了收藏品的位阶。

实际去拜访热处理相思木的源头供应商,宜兰苏澳的昆仪实业。
实际去拜访热处理相思木的源头供应商,宜兰苏澳的昆仪实业。
N40 音乐盒的设计是将其共鸣箱当作产品出货的运送箱,可在共鸣箱内收纳使用音乐盒时所需的所有配件。
共鸣箱体积太大的问题在N40中一次解决。

以共鸣箱作为运送箱的设计

此外采纳了余先生提出的将共鸣箱与音乐盒结合的方案。也就是音乐盒平时是放置在共鸣箱中,需要用时取出放置在共鸣箱上。共鸣箱身兼运送箱来保护音乐盒的任务,也解决了体积过大运费高昂的问题。

多种材质的共鸣箱

虽然音乐盒木盒使用的枫木本身并没有特别的声音,但我们意外的发现这很适合分离式的共鸣箱设计。正因为枫木传导的是干净的声音,所以反而可以让共鸣箱完整发挥出不同木材的特色。因此后来N40标准版我们仍然选用枫木当作木盒材料,但是推出了不同材质的共鸣箱作为声音特色的选择。

智慧音乐盒的发明人与他设计的四款原木共鸣箱,下排由左到右为鸡翅木-日本柳杉-相思木,上排(颜色较白)为松木。
研发时测试了四种木材: 松木,日本柳杉,鸡翅木,相思木。
N40智慧音乐盒的专用 共鸣箱-松木制无涂漆的款式
N40智慧音乐盒的专用 共鸣箱-松木制无涂漆的款式

C型音孔设计

采纳Siegfried先生的建议,共鸣箱上方音孔的设计参考小提琴的设计论文,使用C型孔的最佳化设计。侧面的音孔则参考协樱的建议改成提把型方便搬运。

导音柱设计

共鸣箱模仿小提琴新增导音柱。导音柱其实不是必要的选项。它的功用是加强共鸣箱的承重,用更薄的木板就可以达到相同的强度。如果没有导音柱,共鸣箱就需要更厚更重,不利于使用。

请调整至适合高度,不可高于共鸣箱超过 1 mm,可在箱边比对高度后再移至您想要的位置。
导音柱可以有效改变箱体强度,也就是让箱体共振频率增高,加强中高音频段的效果。

N40 音乐盒与共鸣箱是我们十年技术累积的成果

N40 的木盒与共鸣箱设计展现了我们近十年来对音乐盒设计的研究成果。但因为所有的设计决策都是为了提升声音品质,也许外观尚未达到每个人心中的标准,我们也虚心接受指教。衷心期待所有顾客在品味Muro Box独特声响效果的同时,也能了解这段从零到有的设计过程。能够知道手中音乐盒为何是这样设计的,正是Muro Box品牌能提供给您的独特音乐盒体验。