Muro Box−N40 进度报告#8 -
N40音阶设定与声音的设计
各位好，
关于这次的进度更新，我们想与各位讨论N40音域范围的选择原因，与装饰音效果的喜好调查。最后我们想要了解您对吉他造型共鸣箱的购买意愿。请各位务必在文章最后回答我们的问卷，让我们做出设计的最佳决策。
这次将是群募上线前最后一次的问卷调查。下次进度更新将是展示我们实际设计的细节，所以请把握现在这个最后机会，告诉我们你的想法。
好了，我们立即开始吧！
关于之前音域范围的问卷结果：
题目:是否同意将N40标准版的音阶设计为不连续的F3~C7? (如下图的Muro Box N40 (3)所示?
本音阶设定主要目的是支援市面上已有的30音音乐盒曲目(Music Box Maniacs为最大曲库)，可以输出其曲库乐曲到Muro Box App让N40用户免费聆听。
根据2023/07/20统计结果：
76位英文读者之中有57位 (约75%)同意，另有10位(约13.1%)不同意，有9位选(约11.8%)：我有其他想法。
28位中文读者之中有21位 (约75%)同意，另有4位(约14.2%)不同意，有3位(约10.7%)选：我有其他想法。
我们为何选Muro Box-N40 (3)这个音阶安排法
这次40音的音阶订定为表列的第(3)种，我们将这40个音标示在键盘上，让大家更清楚看出用到哪些全音和半音：
音阶的特征是从D4至C7连续包含了每个全音和半音，而低音的部分F3-C4间不连续，舍弃了部分半音。
拥有大范围半音的40音音乐盒，在cover其他歌曲的表现上更能还原全曲，而自行创作上也有更多的选择。在旋律及和弦的应用上，都扩充了能运用的音。但40个音还是有其限制，因此在音的考虑上，我们以C大调和a小调这两个调，来设定音乐盒编曲最适用的音阶。这两个调是简谱最常使用的调，对一般初学者来说也是最友善的。
当然您还是可以在40音音乐盒做出其他调的歌曲。低音域没有的音，可在其他音域找到。
低音的部分的抉择
1.为了与30音打孔音乐盒相容：
与第(0)种全部连续且没有空音的音阶相比，我们选择第(3)种将低音的范围扩大到F3，其最大主要的原因就是为了和市面上30音音乐盒相容。目前30音打孔音乐盒的音阶制定的实际最低音为F3，所以我们也将最低音设置在相同的音。
注：市售音乐盒的音域表中，虽看到30音音乐盒的所列的最低音是C3，但其实这是错误的，请见30 paper strip F Scale 所列的音，才是30音音乐盒实际的音，最低音是F3。以上资讯出自： https://musicboxmaniacs.com/news/music_box_guide
2.为了将音域变宽，增加编曲伴奏的选择：
在编曲的时候，音乐盒可以使用的编曲技巧，其中一种就是音域的转变，高变低或低变高，因此音域横跨近4个八度时，伴奏和旋律的音域变化就有更多排列组合。
我们选择「古老的大钟」这首温暖优美且耳熟能详的曲子来呈现音域变宽的应用。曲子总共八个段落，我们安排了不同段落对应不同音域－低音区、中音区、高音区以及全区。
低音区：约落在音域3、4，声音厚实温润，听起来沉稳。
中音区：约落在音域4、5，声音饱满清脆，听起来明亮。
高音区：约落在音域5、6，声音高亢响亮，听起来清甜。
同样的段落，在不同的音域也可以营造不同的气氛，这也很常运用在编曲中。来听看看我们用模拟音乐盒的音色，演奏这首歌的八个段落在不同音域下的效果：
另外，低音我们在音域3的部分选择了全音F.G.A.B，是因为C大调和a小调的歌曲时常使用的F大三和弦(Fa La Do)、G大三和弦(Sol Si Re)、A小三和弦( La Do Mi)。
和弦音都会用到这些音，而这些低音有作为和弦音和根音的两种功能，我们判断低音域这几个全音用到的机会比其他有半音的组合还高。
Am = A Minor Third Chord
F Δ = F Major Third Chord
G Δ = G Major Third Chord
3.为了让旋律有更多音符发挥
后来在做取舍时，决定保留高音音域全部的音，是为了把握旋律与cover原曲的还原度。一般来说大家最熟悉一首歌的部分就是旋律，在D4~A7都是连续音的状况下更容易达成旋律的还原。因此没有选择第(1)、(2)种，这两种音域虽然更往下扩大，但牺牲了C#4.D#4.A#6三个音，尤其是A#6有可能会影响到歌曲旋律的还原。
4.音梳低音制作的限制
至于不选择低于F3以下的音，则是因为目前我们的配合供应商音梳的制作方式限制，制作出的音梳声音不达音乐盒标准，也就是听起来不清脆，会影响音乐盒整体的演奏表现。
更明确的说，要将音梳的音阶降低有两种手段，一是将音梳的尖段加重(如同传统音乐盒的使用的铅块(Lead Weights))，二是将音梳的根部削薄。由于我们的音梳供应商协樱为了满足ROHS已经改用无铅制程 (Lead-free process)，所以我们并没有使用铅块的选项。但是现有音梳在调往更低音时，音梳的根部已经太薄，强度不足无法继续切割。就算勉强完成，也失去的音乐盒特有的清脆特征。所以目前在两种方式目前都不可行的情况，我们无法将音阶调整为F3以下。
未来解决的方式会是我们必须自行开发全新无铅制程的增重方式。如果读者您有特殊的加工方式可以建议给我们，请务必告知让我们试试看。
高音部分的安排
为什么选择舍去C#4，增加C7
考虑到编曲上使用到的频率，增加C7不仅扩充了高音，让旋律的表现上多了一个音可以使用，在编曲的结尾时，最后一个音停在该调主音且升高一个不同音域，可增加结束的感觉同时又让人感受到歌曲的尾韵（请试听以下音档，感受用最高音结束的效果）。
而C#4所在音域是伴奏的低音，出现频率较少，若真的在伴奏中有碰到不可取代的时候，还能高八度找到C#5来使用，因此我们做了这样的抉择。
关于装饰音(Sublime Harmony)
顶级音乐盒常会有一种庄严肃穆的”嗡嗡”声，好似声音来回震荡的声音，其实不只是因为共鸣箱的体积大声响效果好，其实最主要是因为有多个音梳，所以音乐盒可以同时发出相同但是频率稍微错开的两个音。明确的说，是同时发出差距 14 cents (100 cents = 1 semitone) 的两个音阶，因为 cents的调整都是往下降的，以下我们称这个方法为“降 cent”。
我们现在制作40音的音乐盒也在考虑，是否传承顶级音乐盒运用多个音梳频率错开的方式，在演奏时产生装饰音(sublime harmony)。请听看看影片中的音乐盒带有装饰音的演奏效果：
「降cent」的数值不同会产生什么样的效果呢？我们实际用同一段旋律搭配不同cent来比较一下效果，以下为模拟音乐盒音色演奏-萧邦/降D大调圆舞曲，作品64之1《小狗圆舞曲》Valse du petit chien的段落：
0为不降 cent，听起来就是单一个声音，而相差越多，造成的双音共鸣的效果也就越大。但相差40 cent声音就已经偏差过大，影响音准。
我们在研究及测试音梳的过程中，运用了以下的网站换算相关的数值，若您对cents和音频的关系有兴趣，可至网站查询：http://www.sengpielaudio.com/calculator-centsratio.htm
关于装饰音物理上的解释，可以查看以下这个文件 (THE PHYSICS OF MUSIC AND MUSICAL INSTRUMENTS)，第三章，p38 的 Beats章节。 ：http://kellerphysics.com/acoustics/Lapp.pdf
由于网址目前似乎已经失效，所以我们提供以下原始备份供您参考：https://murobox.com/wp-content/uploads/2023/07/Lapp.pdf
此文章相当精彩，我个人是忍不住一次熬夜看完了他，强力推荐。与音乐盒直接相关的章节请看第七章。
在此我也分享一下我对音乐物理的想法。我相信作为研究方便分析，可能都将乐器过于简化为属于某一种类别。例如音乐盒被分类为打击乐器(percussion instruments) 与 体鸣乐器 (Idiophone)。但事实上我在设计音乐盒的时候，我很明确可以说声音的特色是整体的，不只是拨音梳的方式，与零件材质，整体造型，甚是所在空间都有关联。比如说我们音乐盒使用了吉他造型的共鸣箱，得到了吉他声音的特性，那这时我们音乐盒是打击乐器，还是弦乐器(string Instruments)？
也就是与其我们争论音乐盒是属于哪种乐器，不如讨论这是不是我喜欢的声音就好，您说是吗？
N40音梳及音箱设计，请你提供意见！
感谢你耐心看到这里，一同参与N40的研发旅程！看完以上的进度报告，对于现正进行音梳和音箱的设计，你有什么想法呢?请填写问卷，帮助我们得到更多的建议！
