音乐盒的灵魂是音梳，因为它的材质，厚度，形状，加工方式，每一项细节都会影响最后敲击演奏出来的音色。
本篇将带您深入了解音乐盒的旋律特色与防震片的设计如何息息相关，以及我们投入在优化音梳耐用度与音质体验的实验过程。从一开始2018 开发的N20 二十音阶的智慧音乐盒，到2023 年开发的N40 四十音阶的智慧音乐盒，其中的音梳设计也随之进化来满足更多专业音乐人，以及顶级音乐盒收藏家的期待。
音乐盒有一个特色，就是一般旋律都比较柔和/缓慢，各位有想过其中的原因吗？是因为要比较有情调所以旋律放慢吗？
我认为真正的原因，是因为音乐盒的音梳在机构先天上的限制，不适合快速的连续敲击，因为在敲击连续音的时候会产生尖锐的金属撞击声。所以当歌曲有连续音的旋律，又无法用编曲的方式避开的时候，就只能放慢歌曲速度，想办法把旋律勉强塞进去音乐盒里。
例如以下影片我们做了音乐盒连续敲击同一音阶的测试。影片中旋律速度其实不快，但没有防震片的测试中已经可以听出明显的杂音，我们称之为连续音噪音。
音乐盒中的连续音噪音，就是因为下一个音的金属点接触震动中的音梳，产生了金属碰撞声。
防震片的用途，就是再下一个音开始之前，用柔软的弹片当作缓冲，让音梳停止震动，消除尖锐的碰撞声。其实大部分的乐器，都各自有针对这种状况的特殊设计。
例如钢琴用延音踏板(Damper Pedal)控制音阶敲击后震荡时间(延音)长短，柔顺的中止一个音符。音乐盒则是用音梳背后的”防震片”来中止前一个音符。
但音乐盒因为体积小的限制，目前为止并没有完美的对策。有兴趣了解乐器内的延音控制装置者，可以参考以下这个英文影片说明钢琴内的damper设计如何控制音阶弹奏后的余韵长短。
既然防震片可以解决这个问题，为何音乐盒的节奏还是有限制？原因是因为这种防震片效果仍然有限，比方说原本两秒内连续音会有杂音，进步成一秒内连续音才有杂音。但以编曲的角度看，这样还是远远的不够。
此外防震片也有耗损问题。整个音乐铃里面，最脆弱的零组件就是防震片。一个有防震片的日本Sankyo纸带式音乐盒，他的官方播放寿命其实只有约400小时，之后就会因为防震片磨损，品质开始下降。
以下照片为瑞士NICOLE FRÈRES品牌音梳的防震片特写(尖端的金属线)。此防震片是金属材质，照片中可见许多音阶的防震片已经变形，耐久度是一个严重的考验。
那既然这样，难道没有其他不用防震片的解法吗？我认为是有的。例如在不管成本的情况下，大型的音乐盒常常会有双碟片/双音梳的设计，我认为部分原因就是为了解决这个问题。有兴趣观看大型高级音乐盒用双音梳演奏的效果者，可以看看这个以下这部影片。
一般认知是用双音梳来增加双倍音量，但其实不只如此。我的了解，双音梳的设计是为了两个目的：连续音与装饰音(sublime harmony )。
与连续音有关，是因为同一个音阶，可以从分别从多个不同的位置发出声音，也就是回避了连续音时，必须快速敲击同一个震动中金属的问题，可以用不同位置轮流敲击。
Muro Box 架构上可以使用这种设计，但最终并未采用。很简单就是因为成本的问题。我们的确收到很多顾客关于这个的开发请求，只要未来有机会，我们就会执行。敬请期待。
而装饰音则不同，是为了增加特殊的声音效果。多音梳的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，其实最主要的原因，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。有兴趣的人可以观看以下的影片解释，我们推出的 N40 穆风 采用相同的设计，本篇文章中也会介绍我们设计的细节。 (感谢我们的N40 穆风客户 Siegfried Pattyn提供的资讯，如有兴趣了解这位来自比利时的客户为何能分享如此专业的音乐盒机构知识，请见这篇他写的故事。)
Muro Box 所使用的音梳，实际上是以协樱所生产的，Sankyo 品牌20音阶纸带音乐盒的音梳为基础，经由我们自行改良升级过后的特制版本。主要的改良方向分为两个部分，关于解决连续敲击杂音问题的防震片，与 N40 调音相关的黄铜重捶。
我们在音梳的开发上面投注了多年的时间与巨大的心力。这篇文章，就是纪录这片小小的音梳上，所发生的种种事情。
(注：本篇更新于2024/09，包含我们因为 N40 开发对音梳所做的更动)
回到音乐盒连续敲击的速度限制。我们在设计的初期，询问了编曲老师的意见，订出高速连续单音的标准为每秒钟四拍，也就是每秒钟，同一个音要可以连续敲四下。
这种速度虽然不能用音乐盒拨放重金属摇滚，但一般的流行歌曲是绰绰有余的。的确有不少顾客来请求我们进一步增加更高的速度，但每秒四拍要没有噪音已经是个巨大的挑战。我们在当初并没有意识到要达到这标准的难度，不然为了开发更顺利一些，我们一定会定更低的标准。
但对于连续音的噪音是没有退路的，因为连续音所造成的噪音声响影响重大，大大的降低了音乐盒的体验。对聆听者来说，甚至会以为这是音乐盒机械故障所造成的杂音。
以下这部影片纪录了早期样品机的演奏音质。影片中仍使用 Sankyo 标准规格的塑胶防震片，当时尚未重新设计防震片来解决连续敲击单音所产生的噪音问题。
我们在开发初期，因为会产生噪音的零件数之不尽，所以曾经误判这个噪音是因为其它的机构缺陷造成的，所以没有优先去处理。当时天真的认为随着开发的进程进入量产后，因为零件生产精度会进一步提升，问题会自然消失。但不幸地，直到产品接近最后量产的出货阶段时，我们才惊觉大错特错。
事实是如此让人崩溃。光是要让可程式化音乐盒动起来就已经如此困难，竟然连音梳都需要重新设计？音梳不应该是两百年未变的成熟设计吗？但不改善这个噪音，难道我们必须降低音乐的曲速，让音乐盒回到一百年前的标准？
由于我们的振动板是以 Sankyo 的纸带音乐盒为原型开始设计，所以我们在初期就知道 Sankyo 的原始防震片设计不足以应付我们的需求。一开始尝试稍微改变塑胶防震片的形状与厚度，希望能够加强吸震的效果。很快我们就知道这不可行。如果行的通，原始的震动板早就这样设计了。
那转念一想，如果是旧的防震片PET材质吸震不足，那我就更改材料，加强吸震不就好了？可是材料一改变，所代表的就是我们必须独自寻找供应商做样品测试。
我们刚开始时透过一家模切厂的协助，开了模具后测试了各种塑胶材质。 PVC，麦拉，PC，想尽办法，将他们厂内所有可用的材料都用尽，卯起劲来做各种密集的测试。结果碰上各种问题，断裂，磨损，变形，不能胶合。不要说解决杂音了，绕了一大圈比原来还差。不得不相信前人研究的成果，还是得用回原来的PET材料。
终于，数不尽的来回奔波，日夜煎熬，音乐盒终于迎来的第一次出货日子(注：这段故事发生在我们2018年的第一次啧啧群众募资)。不幸几天后，音梳的防震片就出了大纰漏。第一批收到的顾客开始有人回报，在使用仅几天后，防震片就从音梳上脱落。我们固定PET用的胶，仍然无法达到音乐播放器的长时间使用标准。
我们当下立即停止继续出货，让音乐盒重新接受压力测试并再次改善品质。我们的新标准是以连续16天，每天演奏24小时来当作验收门槛，这也协樱公司建议的实验天数。
我们开始无止尽的测试各种工业用胶，瞬间胶，AB胶，UV胶，所有可以取得的胶都被我们拿来做测试。但音乐盒的音梳条件太严苛了，接触面积小，长时间震动与摩擦，又必须承受瞬间撞击的力量，而且还是最难的塑胶与金属的异材质胶黏。所有的方法都失败了。
整个团队都很泄气。真的很难忍受，几年来无穷尽的困难与打击，连最后一刻都不放过我们。
到此为止我们已经花了数个月，以日本 Sankyo 品牌的原始防震片设计为基础，测试不同的防震片材质规格，但仍然无法达到我们要求的标准。因此我们已经了解到，只有跳脱出既有的框架之外，才有可能解决问题。所以我们决定完全舍弃既有的设计，重新想解决的方法。
于是我们舍弃了以塑胶的材质来吸震方法，改以金属弹片增加耐久度。中间夹层使用复合材质来做吸震材料，消除杂音。
由于我们已经彻底舍弃了过去的防震片设计，所以没有任何参考资料可以仿效，能够做的就是测试，测试，再测试。我疯狂的测试能够取得的各种材料。不锈钢，碳钢，黄铜，紫铜，青铜，铍铜，钛合金，甚至各种电镀的排列组合。我常在想，也许我之前博士受到的研究训练就是为了今天吧。
我知道其他人看我的眼神已经渐渐奇怪，他们不理解一个小小的弹片与音乐盒有何关系，只知道这个人坐在这里已经半年了，地上堆著成山的金属废料，看不出来到底他想要做什么。
半年的时间过去了，虽然不良率仍然非常高，但我们终于找出了一种防震片材质与组装方式的组合，让我们可以消除连续敲击杂音的同时，也可以维持足够的使用寿命。虽然音梳还是常常随机发出未知原因的异常声音，但我们以筛选的方式过滤不良品，还是达到了一个品质与良率的妥协点。
时间回到 2024 年初。我们因为 N40 的开发对音梳做了调整，没想到竟让防震片的问题再次爆发。
之前不良率高还可以用挑选的方式解决，但现在N40 机种因为黄铜重槌的新设计改变了重量，而且一台有两片与四片音梳，让整机组装不良率异常提升，重工已经不能解决问题。
问题的真正根源，其实是我们对音梳设计的不了解。经过这几年顾客的反馈，我们才真正开始了解好的声音应该是如何，而这一点在N40机种出货时一次爆发。因为N40的售价不允许我们对声音妥协，我们陷入了震动板品质不达标，无限重工，无法出货的窘境。
无可奈何之下，我又跳回了生产的第一线。三个月的时间里，我无尽的组装防震片，拆掉防震片重新组装，再拆掉重新组装防震片…. 我们不了解问题在哪里，明明看起来一样，为何这片音梳就会有杂音？能做的只能不断重复组装，期待能够发现杂音出现的规律，找到隐藏的线索。
然而不能出货已经严重到让人放弃求生意志。员工一度很有默契地互相回避关于出货的问题，他们知道我已经晚上睡在办公室，很久没回家了，不愿意再给我额外的压力。
因为始终无法解决问题，我其实也曾想降低标准出货，因为我们的噪音问题其实一般人盲测是听不出来的。只要我们不说，大概率不会有任何问题。没想到，我们的品管竟然跳出来拒绝出货，他的坚持让我哭笑不得。没办法，只能低头继续想办法。
我们面临其实是防震片的两难问题 (Dilemma)，也就是吸震强度大的同时，防震片本身就会造成杂音。反之为了降低防震片的杂音，吸震的强度就不足。
我们的设计是用金属弹片做为滚筒上撞针接触时的缓冲，而＂吸震能力”的大小＂就在于前端开口的大小。开的大，弹片可以变形的距离较多，就可以吸收更多撞击力量。
但，开口一旦太大，弹片前端与音梳前端的相对位置变的很难控制，就会造成杂音。
简单说就是，如果防震片太凸出就会让音梳变太长，声音会变得太大声，这个问题较轻微，听起来只是比较大声，还不到噪音的地步。但反之如果位置太浅，撞针会先撞到防震片，脱离后，继续又第二次撞击到音梳，产生一个明显的异音，这个异音就无法接受。
这一切都发生在音梳前端 0.1mm 的范围之内，而且不要小看一点点异音，人耳的听觉比视觉还敏锐的太多了，这0.1mm 的距离是听得出来的。
我们之前一直纠结于如何精准的控制防震片的位置刚好在那个点 (sweet spot)。一台N40穆风有44个音阶上有安装防震片，就算我一个音的不良率只有1/10，我组装完一次成功的机会只有(9/10)^44 = 0.00969，也就是少于1 % 的机会我会一次成功。这实在是太低了，所以我们就陷入无限重工的轮回，也就是我们之前的惨状。
备注：N40 穆风版使用4 片20 音阶的音，总共有80根音梳齿，每片音梳只有低音区11 个音阶的空间可安装防震片，所以高音区没有安装防震片，因此一台N40穆风版只有11*4 = 44 片防震片。
关键在于放弃之前纠结的点，既然位置控制已经到了极限，那就放弃吧。我们转而去针对另一个造成异音的原因，也就是两次的撞击声，去解决它。
也就是如果撞击两次是问题，我们只要想办法让他只撞一次就好。我们只要改变防震片的形状，让他 “不可能” 再撞到音梳就好。
简单说，我们让防震片前端翘起，”包” 住振动板的前端。这样从头到尾振动板就完全没有接触撞针的机会，永远都是隔着防震片接触。
各位应该看起来这个思考的方式很合逻辑，我们一步一步从问题中找到解决方案。但其实不然，我们这个解决方式是碰巧发现的。
真实的情况是我们经历反覆的失败，无限的重工，生产部门的人都已经快崩溃，这时负责我们金属冲压零件的荃盛兴业的王老板，提出我们必须从根本解决问题，于是开始修改防震片模具让我们做新的测试。我们第一次测试的其实是下图，仿造古典音乐盒圆弧钢丝线的设计。这个设计失败的原因是防震片在撞击后会自己抖动发出声音，而且单纯靠金属片吸震的效果也不足。
在我回报测试失败后，我也从中意识到我们原始的设计其实更接近成功，于是我提议的解决方式是在原设计的基础上，前端折弯一个小的角度，让撞针可以顺着防震片”平缓滑行” 到震动板，这样就可以减缓第二次撞击的声音。
但没想到王老板没听懂我的描述，方向完全相反，反向折了一个接近垂直的角度，让撞针直直砸向震动板。果然一测试之下情况比以前还糟糕，撞击声几乎还压过了音乐，完全听不进去。
这次测试开模具可是花了大钱，如此结果让我一度进入放空恍神的状态。活要见人死要见尸，不可能一句话失败了就了事。我本着一定要给王老板一个交代的态度，拿着新样品思考着到底还有没有突破困境的方式。终于我想起了一路走来反覆被验证的道理“事情解决的方式都藏在不可能的方法中”：既然长的都这样了，不然就干脆就更凸出一点点，让他把防震片包起来吧？
没想到这个折弯错的角度，竟然让我打开了完全不同的思考方式。也就是最终这个防震片包覆振动板的方案，是误打误撞，从失败的方案中无意间发现的。
N40 音梳的设计更动主要有两个部分：音阶的选择与黄铜重垂。
音阶的选择上，我们为了让传统30音阶纸带式音乐盒的编曲能够在N40上直接使用，而做出了不连续音阶的选择。并为了低音更好听，我们在音梳上加装了重垂。
而N40【穆风】及【标准版】最大的不同，就是两者皆有40个音阶，穆风却有80根音梳的齿，演奏时产生sublime效果是其最大的特色，而它的原理到底为何？
这里我们将公开N40振动板特殊设计的开发过程。
以下影片用同一首歌”古老的大钟” 当作三款音乐盒比较音质用，最先出场的是N40 穆风版音乐盒，第二出场的是N40 标准版音乐盒，最后出场的是N40 标准版。 完整的智慧音乐盒各款式机种比较，请见哪一款音乐盒适合我。
首先感谢 Siegfried Pattyn 先生跟我们提出了 Sublime Harmony 这个概念。极简的说，Sublime Harmony的原理，就是让两个频率稍微错开的声音叠加在一起，因为声音波型相加相消的物理特性，会让合音依照频率的差距，不断变大变小声，会有一种声音在抖动的错觉。
当时我们乍听到其实也是不明所以，完全不了解其运作的原理，为何-14 cents 就会有声音抖动的效果？因此这个概念在一开始时只是放在心里，并没有采用。
所以最初规划的 N40 方案，其实是委托协樱开发一片长达12公分的新音梳，一次支援40个音阶。当然滚筒也需要重新开发。
但仔细推敲后，突然顿悟，目前 N20 滚筒的设计，直接用反装二片震动板的方式，就可以使用现有的音梳与滚筒机构，达到 Sublime Harmony 的配置。这样看来，重新开发12公分的音梳片不是必要的啊。
那振动板长度与声音的差别呢？ 12 cm 的振动板会不会比两片 6cm 的振动板更好？我的结论是音梳本身的总宽度并不是影响声音的关键，每个音的齿型才是声音特征的关键。
Muro Box 的音梳根源是使用在三协的20音阶打孔纸音乐盒，因此 Muro Box 的声音特征较为厚重：
1.要配合打孔纸的洞宽度，所以音齿较宽 (3mm)。
2.原始设计为了不额外加装铅锤为目标，音齿为了增重刻意设计较厚以增加音齿自重，且根部切削的较薄。
所以同为源自三协的振动板，三协品牌的高音阶数音乐盒却没有这些限制，所以通常音齿宽度较细，音齿根部较厚，声音特征会比较高亢(尖锐)。
所以在我终于领悟到音梳声音特征的原理之后，就没有坚持一定要重新开发一片12公分的40音阶振动板。因为我们的机构限制，每一个音阶的间隔为 3mm 无法改变，而且协樱目前不能在音梳使用铅锤，所以音齿的厚度也不会有大幅改变。只要这两点没有改变，两片短音梳与一片长音梳的声音效果就会是相近的。
由于多片音梳的音乐盒很少见，首先我们思考的问题，就是为何现有的音乐盒机种不这样做？
多音梳配置其实很常见，只是因单价通常较高，所以流通率较低而不常在市面上见到罢了。例如下图是位于台中现代音乐铃博物馆内的馆藏，为两个 50音阶的基座组成的100音阶音乐盒。很明显就是为了 Sublime Harmony 而做出的设计。这台音乐盒标价是11万新台币。
所以在衡量开发困难度后与风险后，我们决定使用现有 N20 音乐盒震动板当作起点，以 Sublime Harmony 当作主诉求的方式设计 N40 新机种。
音阶设定其实我们有提出过不同的方案，例如下图就是在设计初期让顾客投票时我们给出的选项。
我们最一开始的时候曾经是以Muro Box-N40(0) 作为音阶选择，但后来考虑支援市面上已有的30音音乐盒曲目(Music Box Maniacs为最大曲库) ，所以最终的方案改为Muro Box-N40(1)。
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。
你知道吗？ N40 【标准版】的两片音梳或【穆风】的四片音梳它的音阶是交错排列，左边从低音Fa开始，下一个音-低音Sol则排到右边的音梳上，以此类推，N40的40个音是交错排列，而非像一般键盘乐器是顺势排列。
此种排列方式并非硬性的规定，但却是最适合调音的方式，也就是生产上这是最佳的排列方式。
请看以下我们用动画演示「音阶交错排列」的实际情况：
| 第幾個音 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 | 36 | 38 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 音名 | G2 | B2 | D3 | E3 | F#3 | G#3 | A#3 | C4 | D4 | E4 | F#4 | G#4 | A#4 | C5 | D5 | E5 | F#5 | G#5 | A#5 | C6 |
| 原本頻率 | 196.0 | 247.0 | 293.7 | 329.6 | 370.0 | 415.3 | 466.2 | 523.3 | 587.3 | 659.3 | 740.0 | 830.6 | 932.3 | 1046.5 | 1174.7 | 1318.5 | 1480.0 | 1661.2 | 1864.7 | 2093.0 |
| -14 cent 頻率 | 194.4 | 245.0 | 291.3 | 326.9 | 367.0 | 412.0 | 462.4 | 519.1 | 582.6 | 654.0 | 734.0 | 823.9 | 924.8 | 1038.1 | 1165.2 | 1307.9 | 1468.1 | 1647.8 | 1849.7 | 2076.1 |
| 第幾個音 | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 | 29 | 31 | 33 | 35 | 37 | 39 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 音名 | F2 | A2 | C3 | D#3 | F3 | G3 | A3 | B3 | C#4 | D#4 | F4 | G4 | A4 | B4 | C#5 | D#5 | F5 | G5 | A5 | B5 |
| 原本頻率 | 174.6 | 220.0 | 261.6 | 311.1 | 349.2 | 392.0 | 440.0 | 493.9 | 554.4 | 622.3 | 698.5 | 784.0 | 880.0 | 987.8 | 1108.7 | 1244.5 | 1396.9 | 1568.0 | 1760.0 | 1975.5 |
| -14 cent 頻率 | 173.2 | 218.2 | 259.5 | 308.6 | 346.4 | 388.8 | 436.5 | 489.9 | 549.9 | 617.3 | 692.9 | 777.7 | 872.9 | 979.8 | 1099.8 | 1234.5 | 1385.6 | 1555.4 | 1745.8 | 1959.6 |
因为N40音阶低音的部分音齿重量不足，如果不增重直接调音会让音齿根部太薄，强度不足音梳容易变形，且低音声音也会偏弱。因此振动板我们要做的事情是在音梳最低音的两个音加上黄铜的重垂(Tuning Weight)。
其实这个做法有两个问题：
(1)为何要用黄铜
(2)重垂如何固定在音齿上
用黄铜的原因是因为我们无法使用有铅制程，所以不能用铅。而质量比重较重的材质，常见的就是黄铜，容易取得且加工性能稳定。但不使用铅就会影响固定的方式。传统的重垂与音梳结合的方式是用黏(Epoxy Adhesive)的或是用焊接(Soldering)的方式。
我们不能接受用黏的方式，因为这是应急修补而不是稳定量产的方式。
而传统焊接的方式我们也不能使用。原因是因为音梳有经过热处理加强硬度，如果过度加热会因为退火(Annealing)材质变软而影响声音。传统使用铅可以的原因是因为铅的熔点摄氏327度低于音梳的退火温度摄氏400度，所以只要温度控制稳定，还是可以在避免音梳退火的情况下焊接半融的铅块。而黄铜的熔点却高达900度以上，在低于退火温度无法溶解铜块，且只用锡焊(tin)固定的强度是不足的，连接处无法承受反覆的震动会松脱。
為此，我們提出固定的新方式是使用卯接的方式固定黃銅塊。也就是在音齒前端打孔，黃銅穿孔之後直接卡在音齒上。
幸好受到很多人的鼓励和支持，与我们配合厂商无底限的协助。我们重新定义了制程与材料，让现在的音梳片远远的超越原始设计，真正的达成了所有传统音乐盒所不能迄及的超高规格。
其实这里记录的只是音梳片开发过程的一小部分。但相信大家可以感受到，有不可思议的努力与资源被投入来解决各种问题。
但这就是为何 Muro Box 如此的特别，如此的得来不易的原因。 Muro Box是太多人努力后的心血结晶，发生无数奇迹后才能诞生。
