基座是音乐盒最重要的三元素之一 (音梳，基座，木盒)，但却很少被人提起，重要性被低估。本篇文章中，让我们用实际设计 Muro Box 的经验，告诉你一个好的音乐盒基座是如何被设计出来的。
音乐盒音质的幕后关键 - 基座
震动的传导决定声音的特征
音乐盒机芯底座的主要功能，是传导音梳被敲击后的震动至木盒，就像小提琴和吉他的「琴桥」传导琴弦的震动至木制琴体。而「传导」这个动作正是决定音质的重要因素。因此基座的材质、尺寸、形状、厚度都必须经过多次测试来确保音乐盒声音品质。接下来我们会讨论这些特征对于声音的影响。
音乐盒基座一定要用金属吗?
有没有好奇为何甚至连最便宜的音乐盒机芯都一定会使用金属基座，塑胶不是更省钱吗？塑胶3D 列印可以吗？金属3D列印可以吗？只要是金属都可以吗？
看似简单的问题，却非常难回答。如果只是让音乐盒有声音，当然每种材料都可以。但如果目标是要让音乐盒的声音好听，也就是我们常说”好听的尾韵”，那限制可就多了。
"尾韵" 与基座重量的关联性
我们指的”尾韵”，特指拨动音梳后，音梳持续震动的时间。一般来说，我们喜欢延长的尾韵，也就是持续较久的声音。我们常常说是其音乐盒 “共鸣” 效果较好。
而尾韵的关键之一，在于音乐盒整体的质量。现代音乐盒因为体积缩小，加上机芯常常放在塑料盒中，造成整体质量较低。所以一般人对小音乐盒的印象，相对于古典大音乐盒，是音量很大但是尾韵较短，声音急促一下就停止，音符延长的效果不明显。
那我们如何解释这种现象呢？质量与声音的关联，可以用水库泄洪来解释。
质量较高的基座，就像是容量较高的水库，可以容纳更多的水，也就是容纳较多音梳震动的能量，然后再慢慢地泄出，也就是尾韵延长的效果。而质量较低的基座，当音梳震幅较高，也就是震动能量较多时，水库容易存满溢流，在声音表现上就是震幅(音量)过大，产生我们称为”破音” 的破碎杂音。而且水库容量低，泄洪较快结束，也就是尾韵时间较短。
尾韵与基座材质的选择
因此基于我们对尾韵的了解，我们可以对基座的材质来进行评估了。
因为尾韵的延长需要增加质量，所以塑胶一定是不可以的，声音会短暂且破碎。这与加工方式无关，所以不论是塑胶射出或是3D列印都不可以。
Muro Box 在最初开发的阶段曾使用3D列印进行样品制作，当时协樱黄总经理在看过我们的样品后，与我们分享了以下的故事。
过去工研院材料化学所曾有人与协樱接洽，希望用最新的高分子材料取代金属作为基座材料。虽然总经理告知基座设计的关键并尝试劝阻，但基于鼓励的态度最终还是协助进行开发。可惜最后结果是尾韵不佳且生产成本暴增一倍，所以后来高分子材料的计画无疾而终。
虽然塑胶重量不足，但也不是所有的金属都适合。例如铝的重量仍太轻 (约 2.7 g/cm³)。黄总经理也与我们分享他们曾经尝试用铸铁开发基座，但是最后失败。原因是虽然重量足够，但铸铁太硬，当作基座其硬度的声音特征不被认可。所以硬度也是考虑因素之一，不是单纯越重越好。
因此古典音乐盒使用黄铜的理由就很明确：1) 比重高，黄铜是容易取得的金属中比重较高的金属 (约 8.5g/cm³)。 2) 硬度适中，做为发声的材料令人感到舒适。但他的缺点也很明确：太贵了。
黄铜无论是材料单价与加工方式的价格都太高，加上表面容易生锈有锈斑，所以现在基本上看不到黄铜制作的音乐盒了。
另外补充，金属3D列印可以用来制作音乐盒基座，但是其成本太高，不可以用来量产。实务上，还不如用CNC铣床加工来的实际，这也是 N40 穆风 黄铜基座的加工方式。
锌合金的历史
所以我们已经了解到近代音乐铃经过了百年的演进，其实基座的材质并不是固定不变的。近年来其实不间断的有人曾尝试过各种材料，包含铜，铝，铸铁，高分子塑胶等特殊材料。
但无论如何尝试，都没有锌合金的综合表现出色。现在锌合金的选定，是经过前人大量测试后所得到的结果。
锌合金质量高 (约 6.5g/cm³) ，软硬适中，易加工等优良的特征，让它成音乐盒应用的首选。但锌合金表面易锈产生灰色斑点，所以一般看到的都是电镀成仿金或是仿铜的样式。锌合金的运用还包括了水龙头，门锁，把手，车子商标，红酒开瓶器等等，产业链完整。所以虽然近年来锌合金价格的剧烈波动已经严重影响到了音乐铃产业的发展，但是大部分的生产商还是坚持使用锌合金来制造音乐铃。
模具师傅专访
Muro Box N20 与 N40 标准版的黑色基座材质为锌合金，为了确保品质，我们找上了开业30余年，并和协樱合作超过25年位在彰化的锌合金加工厂。
我们特地专访了Muro Box 锌合金基座的模具师郭先生，了解到Muro Box 基座的模具是已经接近锌合金加工的误差极限，因此需要以拆建设计的方式，先利用铜模具组做出部分模板后再将所有部分拼装起来，确认尺寸精准无误才能进行开模具的动作（一个模具能够产出至少50万片基座）。
一起观赏锌合金制作的过程
首先要将锌合金原材料放入435摄氏度的熔炉中溶解成液态，再利用压铸机将液态的金属注入至模具中，锌合金就成了 Muro Box 基座的形状。
等待冷却后将零件多于的材料屑一片片拆除并重新放回熔炉，之后再以人力方式用砂纸仔细磨去毛边。确定零件尺寸无误后，先将零件进行洗油动作，以防止油脂等物染物让上漆后颜料掉漆。在基座顶端贴上协樱设计的贴片，目的是确保音梳与基座直接接触，不让烤漆材料影响音梳传到锌合金基座的传导，来确保音色嘹亮。
基座机构对声音的影响
Muro Box 基座的外观是依照传统音乐盒为参考进行设计，理念是「减少多余的设计」，每一个设计细节都有实际的用途。
在这里我希望与各位分享一些关于基座的设计不为人知的关键。
基座为何会有穿孔与凹洞？
有没有仔细观察过音乐盒机芯的设计，为何上面会有凹陷与开口？这是为了声音更好的设计吗？
其实背后的原因正好相反，此种设计单纯是为了节省成本，因为基座越薄，使用的金属越少，就越能降低生产成本。
但是基座如果太薄，就会造成重量不足，反而降低尾韵的效果。因此，真正的技术，就在于怎样减少金属的同时，还能维持相同的音乐品质。这正是台中协樱的强项，也是台湾制与大陆制音乐盒本质上的区别。
至于Muro Box 的基座，由于售价不同，我们没有必要在这里节省成本，所以不论是锌合金基座或是穆风的黄铜基座，整个基座是全实心的，不需要开口与凹洞。
那基座越重是不是越好？
前面有提到基座作为水库的概念，那应该有人就会提出无限重的基座不是更好？结论是没有更好，因为音梳震动的力量如果不足以推动整台音乐盒，那结果声音会变得很小声。
因为声音的大小声，对应的是声波的振幅。如果基座太重，有可能造成音乐盒震动的幅度太小，同样声波的振幅也会太小，听起来就会相对小声。例如N40穆风版本的铜基座如果不是使用双倍的音梳，则相较正常的N40标准版，声音听起来其实是不足的。 N20反而是我们所有机种中声音最大的。
这也是高单价音乐盒听起来都很小声的原因。高单价音乐盒一般基座都较重，所以抑制了音量。小的音乐盒声音反而相对更大声，但是震幅大能量消耗得也快，所以尾韵就比较短了。
因此音乐盒基座的重量必须要匹配所使用的振动板，不是越重越好。这也是音梳上需要加装重垂的一个重要因素。
音梳安装的位置
有想过音乐盒的音梳与滚筒是怎样接触的吗？直觉上，音梳是垂直，放在滚筒的中间的位置对吧？但其实音梳的最佳位置不是这里。
在我们在 N40 穆风 的设计里，音梳与滚筒的夹角为 85度。其实我们在一开始设计时并不知道这个角度的原因，只是为了模仿瑞士品牌音乐盒的夹角设计。但在完成穆风的设计后，我很明确的了解这个角度的优缺点。
此种设计主要原因是为了强化音梳防震片，因为这个角度会增加滚筒凸点与防震片的接触时间，强化防震片的吸震能力。
此外这个角度也让音梳更好组装。因为相同的间距之下，有夹角的音梳被滚筒凸点抬高的高度较少，所以组装时比较容易让高音与低音维持平衡的声音大小。
但这种设计的缺点也很明显，因为音梳的螺丝孔与基座没有垂直，非常不利于生产。如果以量产为考量，这个音梳与滚筒夹角的设计会第一个被舍弃。
那基座形状对声音的影响？
以我的观察，基座的形状对声音是有影响的，但不是很直观。例如图中是 Muro Box 开发时的一个基座工程样品，箭头标示的是锌合金开孔的位置。其中三角形的孔是仿照传统音乐盒的开孔，当时并不懂声音的原理，所以开口原因单纯是装饰用而已。另一个长方形的孔则是留给滚筒的控制讯号线路。
这个设计的问题，是如果声音在锌合金中绕着开口的周长走，正好是1/2波长(λ)的基数倍，则声音会互相抵消，听起来会是某个音阶被”吃掉”的感觉。这应该是设计乐器时一个很常碰到且需要回避的问题。
在注意到这个问题后，我们最终设计的锌合金基座就取消了三角形的开口，但很遗憾滚筒讯号线的开口是必要的不能移除。而铜基座则因为厚度变厚让声音在基座内的路径更复杂，就没有需要再回避这个开口了。
结论：N40穆风版的黄铜基座为了预留黄铜重垂震动的空间，我们仍然维持这个三角形的开孔。针对N20与N40标准版的锌合金基座，这个三角形的开孔已经被移除，以避免影响声音传导。
结语
基座因为开发成本高，确认之后就不会轻易地做设计更变，所以世界上真正设计过音乐盒基座的人其实少之又少，相关设计文件也极度缺乏。在此我们将实际设计Muro Box 基座时所遇见的问题在这里与各位分享，让未来的人能更快做出更好的设计，也算是我们对音乐盒社群做出的一点点贡献吧。
