音樂盒的靈魂 - 音梳
UPDATE: 2024/09

音樂盒的靈魂是音梳,因為它的材質,厚度,形狀,加工方式,每一項細節都會影響最後敲擊演奏出來的音色。

本篇將帶您深入了解音樂盒的旋律特色與防震片的設計如何息息相關,以及我們投入在優化音梳耐用度與音質體驗的實驗過程。從一開始 2018 開發的 N20 二十音階的智慧音樂盒,到 2023 年開發的 N40 四十音階的智慧音樂盒,其中的音梳設計也隨之進化來滿足更多專業音樂人,以及頂級音樂盒收藏家的期待。

音樂盒的特色與限制

音樂盒有一個特色,就是一般旋律都比較柔和/緩慢,各位有想過其中的原因嗎?是因為要比較有情調所以旋律放慢嗎?

我認為真正的原因,是因為音樂盒的音梳在機構先天上的限制,不適合快速的連續敲擊,因為在敲擊連續音的時候會產生尖銳的金屬撞擊聲。所以當歌曲有連續音的旋律,又無法用編曲的方式避開的時候,就只能放慢歌曲速度,想辦法把旋律勉強塞進去音樂盒裡。

例如以下影片我們做了音樂盒連續敲擊同一音階的測試。影片中旋律速度其實不快,但沒有防震片的測試中已經可以聽出明顯的雜音,我們稱之為連續音噪音。

防震片的用途

音樂盒中的連續音噪音,就是因為下一個音的金屬點接觸震動中的音梳,產生了金屬碰撞聲。

防震片的用途,就是在下一個音開始之前,用柔軟的彈片當作緩衝,讓音梳停止震動,消除尖銳的碰撞聲。其實大部分的樂器,都各自有針對這種狀況的特殊設計。

例如鋼琴用延音踏板(Damper Pedal)控制音階敲擊後震盪時間(延音)長短,柔順的中止一個音符。音樂盒則是用音梳背後的”防震片”來中止前一個音符。

但音樂盒因為體積小的限制,目前為止並沒有完美的對策。有興趣了解樂器內的延音控制裝置者,可以參考以下這個英文影片說明鋼琴內的damper設計如何控制音階彈奏後的餘韻長短。

防震片的限制

既然防震片可以解決這個問題,為何音樂盒的節奏還是有限制?原因是因為音樂盒防震片的效果有限,比方說原本兩秒內連續音會有雜音,進步成一秒內連續音才有雜音。但以編曲的角度看,這樣還是遠遠的不夠。

此外防震片也有耗損問題。整個音樂鈴裡面,最脆弱的零組件就是防震片。一個有防震片的日本Sankyo紙帶式音樂盒,他的官方播放壽命其實只有約400小時,之後就會因為防震片磨損,品質開始下降。

以下照片為瑞士NICOLE FRÈRES品牌音梳的防震片特寫(尖端的金屬線)。此防震片是金屬材質,照片中可見許多音階的防震片已經變形,耐久度是一個嚴重的考驗。

連續敲擊的噪音,是所有想要設計音樂盒的人都無法迴避的問題。

瑞士NICOLE-FRERES品牌音樂盒的音梳防震片
瑞士NICOLE FRÈRES品牌音樂盒的音梳防震片

噪音不使用防震片的解法

那既然這樣,難道沒有其他不用防震片的解法嗎?我認為是有的。例如在不管成本的情況下,大型的音樂盒常常會有雙碟片/雙音梳的設計,我認為部分原因就是為了解決這個問題。有興趣觀看大型高級音樂盒用雙音梳演奏的效果者,可以看看這個以下這部影片。

一般認知是用雙音梳來增加雙倍音量,但其實不只如此。我的了解,雙音梳的設計是為了兩個目的:連續音與裝飾音(sublime harmony )。

與連續音有關,是因為同一個音階,可以從分別從多個不同的位置發出聲音,也就是迴避了連續音時,必須快速敲擊同一個震動中金屬的問題,可以用不同位置輪流敲擊。

Muro Box 架構上可以使用這種設計,但最終並未採用。很簡單就是因為成本的問題。我們的確收到很多顧客關於這個的開發請求,只要未來有機會,我們就會執行。敬請期待。

裝飾音(Sublime Harmony )

而裝飾音則不同,是為了增加特殊的聲音效果。多音梳的頂級音樂盒常會有一種莊嚴肅穆的 “嗡嗡” 聲,好似聲音來回震盪的聲音,其實不只是因為共鳴箱的體積大聲響效果好,其實最主要的原因,是因為有多個音梳,所以音樂盒可以同時發出相同但是頻率稍微錯開的兩個音。

明確的說,是同時發出差距 14 cents (100 cents = 1 semitone) 的兩個音階。有興趣的人可以觀看以下的影片解釋,我們推出的 N40 穆風 採用相同的設計,本篇文章中也會介紹我們設計的細節。(感謝我們的N40 穆風客戶 Siegfried Pattyn提供的資訊,如有興趣了解這位來自比利時的客戶為何能分享如此專業的音樂盒機構知識,請見這篇他寫的故事。) 

Muro Box 使用的是特製版本的音梳

Muro Box 所使用的音梳,實際上是以協櫻所生產的,Sankyo 品牌20音階紙帶音樂盒的音梳為基礎,經由我們自行改良升級過後的特製版本。主要的改良方向分為兩個部分,關於解決連續敲擊雜音問題的防震片,與 N40 調音相關的黃銅重捶。

我們在音梳的開發上面投注了多年的時間與巨大的心力。這篇文章,就是紀錄這片小小的音梳上,所發生的種種事情。

(註:本篇更新於2024/09,包含我們因為 N40 開發對音梳所做的更動)

Sankyo-音樂盒音梳防震片的特寫
Sankyo-音樂盒音梳防震片的特寫。材質為塑膠,使用膠黏的方式黏在震動板的前端。雖然適用於傳統音樂盒,但是在 Muro Box 的應用上卻因為耐久度不足無法被使用。

Muro Box 振動板的開發歷程

回到音樂盒連續敲擊的速度限制。我們在設計的初期,詢問了編曲老師的意見,訂出高速連續單音的標準為每秒鐘四拍,也就是每秒鐘,同一個音要可以連續敲四下。

這種速度雖然不能用音樂盒撥放重金屬搖滾,但一般的流行歌曲是綽綽有餘的。的確有不少顧客來請求我們進一步增加更高的速度,但每秒四拍要沒有噪音已經是個巨大的挑戰。我們在當初並沒有意識到要達到這標準的難度,不然為了開發更順利一些,我們一定會定更低的標準。

但對於連續音的噪音是沒有退路的,因為連續音所造成的噪音聲響影響重大,大大的降低了音樂盒的體驗。對聆聽者來說,甚至會以為這是音樂盒機械故障所造成的雜音。

以下這部影片紀錄了早期樣品機的演奏音質。影片中仍使用 Sankyo 標準規格的塑膠防震片,當時尚未重新設計防震片來解決連續敲擊單音所產生的噪音問題。

我們在開發初期,因為會產生噪音的零件數之不盡,所以曾經誤判這個噪音是因為其它的機構缺陷造成的,所以沒有優先去處理。當時天真的認為隨著開發的進程進入量產後,因為零件生產精度會進一步提升,問題會自然消失。但不幸地,直到產品接近最後量產的出貨階段時,我們才驚覺大錯特錯。

事實是如此讓人崩潰。光是要讓可程式化音樂盒動起來就已經如此困難,竟然連音梳都需要重新設計?音梳不應該是兩百年未變的成熟設計嗎?但不改善這個噪音,難道我們必須降低音樂的曲速,讓音樂盒回到一百年前的標準?

Muro Box 解決防震片問題的過程

由於我們的振動板是以 Sankyo 的紙帶音樂盒為原型開始設計,所以我們在初期就知道 Sankyo 的原始防震片設計不足以應付我們的需求。一開始嘗試稍微改變塑膠防震片的形狀與厚度,希望能夠加強吸震的效果。很快我們就知道這不可行。如果行的通,原始的震動板早就這樣設計了。

那轉念一想,如果是舊的防震片PET材質吸震不足,那我就更改材料,加強吸震不就好了?可是材料一改變,所代表的就是我們必須獨自尋找供應商做樣品測試。

我們剛開始時透過一家模切廠的協助,開了模具後測試了各種塑膠材質。PVC,麥拉,PC,想盡辦法,將他們廠內所有可用的材料都用盡,卯起勁來做各種密集的測試。結果碰上各種問題,斷裂,磨損,變形,不能膠合。不要說解決雜音了,繞了一大圈比原來還差。不得不相信前人研究的成果,還是得用回原來的PET材料。

第一次嚴重的失敗

終於,數不盡的來回奔波,日夜煎熬,音樂盒終於迎來的第一次出貨日子(註:這段故事發生在我們2018年的第一次嘖嘖群眾募資)。不幸幾天後,音梳的防震片就出了大紕漏。第一批收到的顧客開始有人回報,在使用僅幾天後,防震片就從音梳上脫落。我們固定PET用的膠,仍然無法達到音樂播放器的長時間使用標準。

我們當下立即停止繼續出貨,讓音樂盒重新接受壓力測試並再次改善品質。我們的新標準是以連續16天,每天演奏24小時來當作驗收門檻,這也協櫻公司建議的實驗天數。

我們開始無止盡的測試各種工業用膠,瞬間膠,AB膠,UV膠,所有可以取得的膠都被我們拿來做測試。但音樂盒的音梳條件太嚴苛了,接觸面積小,長時間震動與摩擦,又必須承受瞬間撞擊的力量,而且還是最難的塑膠與金屬的異材質膠黏。所有的方法都失敗了。

整個團隊都很洩氣。真的很難忍受,幾年來無窮盡的困難與打擊,連最後一刻都不放過我們。

從零再次開始的金屬防震片

到此為止我們已經花了數個月,以日本 Sankyo 品牌的原始防震片設計為基礎,測試不同的防震片材質規格,但仍然無法達到我們要求的標準。因此我們已經了解到,只有跳脫出既有的框架之外,才有可能解決問題。所以我們決定完全捨棄既有的設計,重新想解決的方法。

於是我們捨棄了以塑膠的材質來吸震方法,改以金屬彈片增加耐久度。中間夾層使用複合材質來做吸震材料,消除雜音。

協櫻的作業員正在為音梳調音。
每一片音梳都經過極仔細的調音與處理。
全球首創可編曲的智慧音樂盒Muro-Box-測試金屬防震片
圖中我們將金屬製的防震片膠黏在音梳前端做折彎角度測試。

由於我們已經徹底捨棄了過去的防震片設計,所以沒有任何參考資料可以仿效,能夠做的就是測試,測試,再測試。我瘋狂的測試能夠取得的各種材料。不鏽鋼,碳鋼,黃銅,紫銅,青銅,鈹銅,鈦合金,甚至各種電鍍的排列組合。我常在想,也許我之前博士受到的研究訓練就是為了今天吧。

我知道其他人看我的眼神已經漸漸奇怪,他們不理解一個小小的彈片與音樂盒有何關係,只知道這個人坐在這裡已經半年了,地上堆著成山的金屬廢料,看不出來到底他想要做什麼。

不完美,但足以讓我繼續前進

半年的時間過去了,雖然不良率仍然非常高,但我們終於找出了一種防震片材質與組裝方式的組合,讓我們可以消除連續敲擊雜音的同時,也可以維持足夠的使用壽命。雖然音梳還是常常隨機發出未知原因的異常聲音,但我們以篩選的方式過濾不良品,還是達到了一個品質與良率的妥協點。

智慧音樂盒Muro Box內的音梳片背面,在每個音階的末端有貼著一層薄薄的防震片
Muro Box N20 音樂盒內的音梳片背面,在每個音階的末端有貼著一層薄薄的不鏽鋼防震片,並通過各種耐力測試與聲音檢測

再次從零開始

目前我們有三位全職員工在負責組裝音樂盒與生產/加工其中的零件。照片中右側的是蔡先生,他是我們最資深的品管作業員負責檢測所有組裝後音質是否達標與調整其中有問題的零件。
目前我們有三位全職員工在負責組裝音樂盒與生產/加工其中的零件。照片中右側的是蔡先生,他是我們最資深的品管作業員負責檢測所有組裝後音質是否達標與調整其中有問題的零件。

時間回到 2024 年初。我們因為 N40 的開發對音梳做了調整,沒想到竟讓防震片的問題再次爆發。

之前不良率高還可以用挑選的方式解決,但現在 N40 機種因為黃銅重槌的新設計改變了重量,而且一台有兩片與四片音梳,讓整機組裝不良率異常提升,重工已經不能解決問題。

問題的真正根源,其實是我們對音梳設計的不了解。經過這幾年顧客的反饋,我們才真正開始了解好的聲音應該是如何,而這一點在N40機種出貨時一次爆發。因為N40的售價不允許我們對聲音妥協,我們陷入了震動板品質不達標,無限重工,無法出貨的窘境。

重新檢視防震片的設計

無可奈何之下,我又跳回了生產的第一線。三個月的時間裡,我無盡的組裝防震片,拆掉防震片重新組裝,再拆掉重新組裝防震片…. 我們不了解問題在哪裡,明明看起來一樣,為何這片音梳就會有雜音?能做的只能不斷重複組裝,期待能夠發現雜音出現的規律,找到隱藏的線索。

然而不能出貨已經嚴重到讓人放棄求生意志。員工一度很有默契地互相迴避關於出貨的問題,他們知道我已經晚上睡在辦公室,很久沒回家了,不願意再給我額外的壓力。

因為始終無法解決問題,我其實也曾想降低標準出貨,因為我們的噪音問題其實一般人盲測是聽不出來的。只要我們不說,大概率不會有任何問題。沒想到,我們的品管竟然跳出來拒絕出貨,他的堅持讓我哭笑不得。沒辦法,只能低頭繼續想辦法。

說明防震片的問題

我們面臨其實是防震片的兩難問題 (Dilemma),也就是吸震強度大的同時,防震片本身就會造成雜音。反之為了降低防震片的雜音,吸震的強度就不足。

我們的設計是用金屬彈片做為滾筒上撞針接觸時的緩衝,而"吸震能力”的大小"就在於前端開口的大小。開的大,彈片可以變形的距離較多,就可以吸收更多撞擊力量。

但,開口一旦太大,彈片前端與音梳前端的相對位置變的很難控制,就會造成雜音。

簡單說就是,如果防震片太凸出就會讓音梳變太長,聲音會變得太大聲,這個問題較輕微,聽起來只是比較大聲,還不到噪音的地步。但反之如果位置太淺,撞針會先撞到防震片,脫離後,繼續又第二次撞擊到音梳,產生一個明顯的異音,這個異音就無法接受。

這一切都發生在音梳前端 0.1mm 的範圍之內,而且不要小看一點點異音,人耳的聽覺比視覺還敏銳的太多了,這0.1mm 的距離是聽得出來的。

全球首創可編曲的智慧音樂盒Muro Box-防震片專利的示意圖
Muro Box 防震片的示意圖。金屬防震片與震動板前端夾有減震軟墊以吸收滾筒凸點的撞擊力量。

過往嘗試的解決方式

我們之前一直糾結於如何精準的控制防震片的位置剛好在那個點 (sweet spot)。一台N40穆風有44個音階上有安裝防震片,就算我一個音的不良率只有1/10,我組裝完一次成功的機會只有 (9/10)^44 = 0.00969,也就是少於1% 的機會我會一次成功。這實在是太低了,所以我們就陷入無限重工的輪迴,也就是我們之前的慘狀。

備註:N40 穆風版使用 4 片20 音階的音,總共有80根音梳齒,每片音梳只有低音區 11 個音階的空間可安裝防震片,所以高音區沒有安裝防震片,因此一台 N40穆風版只有 11*4 = 44 片防震片。

防震片最終的解決方式

這就是我們最終的方案,我們更改了防震片的機構,從而抑制了防震片本身所造成的雜音。
這就是我們最終的方案,我們更改了防震片的機構,從而抑制了防震片本身所造成的雜音。

關鍵在於放棄之前糾結的點,既然位置控制已經到了極限,那就放棄吧。我們轉而去針對另一個造成異音的原因,也就是兩次的撞擊聲,去解決它。

也就是如果撞擊兩次是問題,我們只要想辦法讓他只撞一次就好。我們只要改變防震片的形狀,讓他 “不可能” 再撞到音梳就好。

簡單說,我們讓防震片前端翹起, 住振動板的前端。這樣從頭到尾振動板就完全沒有接觸撞針的機會,永遠都是隔著防震片接觸。

發現解決方法的過程

各位應該看起來這個思考的方式很合邏輯,我們一步一步從問題中找到解決方案。但其實不然,我們這個解決方式是碰巧發現的。

真實的情況是我們經歷反覆的失敗,無限的重工,生產部門的人都已經快崩潰,這時負責我們金屬沖壓零件的荃盛興業的王老闆,提出我們必須從根本解決問題,於是開始修改防震片模具讓我們做新的測試。我們第一次測試的其實是下圖,仿造古典音樂盒圓弧鋼絲線的設計。這個設計失敗的原因是防震片在撞擊後會自己抖動發出聲音,而且單純靠金屬片吸震的效果也不足。

「仿造古典音樂盒圓弧鋼絲線」防震片設計
這是Muro Box-N40智慧音樂盒修改防震片的測試之一:使用「仿造古典音樂盒圓弧鋼絲線」的防震片設計,雖然測試失敗,但卻讓我更意識到原始設計其實更接近成功。

在我回報測試失敗後,我也從中意識到我們原始的設計其實更接近成功,於是我提議的解決方式是在原設計的基礎上,前端折彎一個小的角度,讓撞針可以順著防震片 ”平緩滑行” 到震動板,這樣就可以減緩第二次撞擊的聲音。

但沒想到王老闆沒聽懂我的描述,方向完全相反,反向折了一個接近垂直的角度,讓撞針直直砸向震動板。果然一測試之下情況比以前還糟糕,撞擊聲幾乎還壓過了音樂,完全聽不進去。

這次測試開模具可是花了大錢,如此結果讓我一度進入放空恍神的狀態。活要見人死要見屍,不可能一句話失敗了就了事。我本著一定要給王老闆一個交代的態度,拿著新樣品思考著到底還有沒有突破困境的方式。終於我想起了一路走來反覆被驗證的道理 “事情解決的方式都藏在不可能的方法中”:既然長的都這樣了,不然就乾脆就更凸出一點點,讓他把防震片包起來吧?

沒想到這個折彎錯的角度,竟然讓我打開了完全不同的思考方式。也就是最終這個防震片包覆振動板的方案,是誤打誤撞,從失敗的方案中無意間發現的。

新機種 N40 對於振動板的設計更變

N40 音梳的設計更動主要有兩個部分:音階的選擇與黃銅重垂。

音階的選擇上,我們為了讓傳統30音階紙帶式音樂盒的編曲能夠在N40上直接使用,而做出了不連續音階的選擇。並為了低音更好聽,我們在音梳上加裝了重垂。

而 N40【穆風】及【標準版】最大的不同,就是兩者皆有40個音階,穆風卻有80根音梳的齒,演奏時產生sublime效果是其最大的特色,而它的原理到底為何?

這裡我們將公開N40振動板特殊設計的開發過程。

來聽看看有無Sublime Harmony的設計,讓音樂盒演奏聽起來如何不同吧!

以下影片用同一首歌 “古老的大鐘” 當作三款音樂盒比較音質用,最先出場的是 N40 穆風版音樂盒,第二出場的是 N40 標準版音樂盒,最後出場的是 N40 標準版。 完整的智慧音樂盒各款式機種比較,請見哪一款音樂盒適合我

N40 是否要開發新的振動板?

首先感謝 Siegfried Pattyn 先生跟我們提出了 Sublime Harmony 這個概念。極簡的說,Sublime Harmony的原理,就是讓兩個頻率稍微錯開的聲音疊加在一起,因為聲音波型相加相消的物理特性,會讓合音依照頻率的差距,不斷變大變小聲,會有一種聲音在抖動的錯覺。

當時我們乍聽到其實也是不明所以,完全不了解其運作的原理,為何-14 cents 就會有聲音抖動的效果?因此這個概念在一開始時只是放在心裡,並沒有採用。

所以最初規劃的 N40 方案,其實是委託協櫻開發一片長達12公分的新音梳,一次支援40個音階。當然滾筒也需要重新開發。

但仔細推敲後,突然頓悟,目前 N20 滾筒的設計,直接用反裝二片震動板的方式,就可以使用現有的音梳與滾筒機構,達到 Sublime Harmony 的配置。這樣看來,重新開發12公分的音梳片不是必要的啊。

全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-N40 穆風版
全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-N40 穆風版

重新開發音梳聲音會更好?

那振動板長度與聲音的差別呢?12 cm 的振動板會不會比兩片 6cm 的振動板更好?我的結論是音梳本身的總寬度並不是影響聲音的關鍵,每個音的齒型才是聲音特徵的關鍵。

Muro Box 的音梳根源是使用在三協的20音階打孔紙音樂盒,因此 Muro Box 的聲音特徵較為厚重:
1.要配合打孔紙的洞寬度,所以音齒較寬 (3mm)。
2.原始設計為了不額外加裝鉛錘為目標,音齒為了增重刻意設計較厚以增加音齒自重,且根部切削的較薄。

所以同為源自三協的振動板,三協品牌的高音階數音樂盒卻沒有這些限制,所以通常音齒寬度較細,音齒根部較厚,聲音特徵會比較高亢(尖銳)。

所以在我終於領悟到音梳聲音特徵的原理之後,就沒有堅持一定要重新開發一片12公分的40音階振動板。因為我們的機構限制,每一個音階的間隔為 3mm 無法改變,而且協櫻目前不能在音梳使用鉛錘,所以音齒的厚度也不會有大幅改變。只要這兩點沒有改變,兩片短音梳與一片長音梳的聲音效果就會是相近的。

音階降低有兩種手段,一是將音梳的尖段加重 (如同傳統音樂盒的使用的鉛塊 (Lead Weights)),二是將音梳的根部削薄
音階降低有兩種手段,一是將音梳的尖段加重 (如同傳統音樂盒的使用的鉛塊 (Lead Weights)),二是將音梳的根部削薄

最終選定多音梳的方案

由於多片音梳的音樂盒很少見,首先我們思考的問題,就是為何現有的音樂盒機種不這樣做?

多音梳配置其實很常見,只是因單價通常較高,所以流通率較低而不常在市面上見到罷了。例如下圖是位於台中現代音樂鈴博物館內的館藏,為兩個 50音階的基座組成的100音階音樂盒。很明顯就是為了 Sublime Harmony 而做出的設計。這台音樂盒標價是11萬新台幣。

所以在衡量開發困難度後與風險後,我們決定使用現有 N20 音樂盒震動板當作起點,以 Sublime Harmony 當作主訴求的方式設計 N40 新機種。

兩個 50音階的基座組成的100音階音樂盒。
兩個 50音階的基座組成的100音階音樂盒。兩個基座底下隱藏著連動兩個基座的機構,其中只有一台基座可以上發條,但同時帶動兩個滾筒等速旋轉。這很明顯就是為了 Sublime Harmony 而做出的設計。

N40標準版的音階設計為不連續的F3~C7

音階設定其實我們有提出過不同的方案,例如下圖就是在設計初期讓顧客投票時我們給出的選項。

我們最一開始的時候曾經是以 Muro Box-N40(0) 作為音階選擇,但後來考慮支援市面上已有的30音音樂盒曲目 (Music Box Maniacs為最大曲庫) ,所以最終的方案改為 Muro Box-N40(1)。

Muro Box N40 與 紙卷音樂盒還有Muro Box N20的音階比較

音階的特徵是從D4至C7連續包含了每個全音和半音,而低音的部分F3-C4間不連續,捨棄了部分半音。

擁有大範圍半音的40音音樂盒,在cover其他歌曲的表現上更能還原全曲,而自行創作上也有更多的選擇。在旋律及和弦的應用上,都擴充了能運用的音。但40個音還是有其限制,因此在音的考慮上,我們以C大調和a小調這兩個調,來設定音樂盒編曲最適用的音階。這兩個調是簡譜最常使用的調,對一般初學者來說也是最友善的。

當然您還是可以在40音音樂盒做出其他調的歌曲。低音域沒有的音,可在其他音域找到。

全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-N40音階選擇

N40的音梳音階並非順階,而是交錯的

你知道嗎?N40 【標準版】的兩片音梳或【穆風】的四片音梳它的音階是交錯排列,左邊從低音Fa開始,下一個音-低音Sol則排到右邊的音梳上,以此類推,N40的40個音是交錯排列,而非像一般鍵盤樂器是順勢排列。

此種排列方式並非硬性的規定,但卻是最適合調音的方式,也就是生產上這是最佳的排列方式。

請看以下我們用動畫演示「音階交錯排列」的實際情況:

全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-N40 音階交錯排列演示
第幾個音246810121416182022242628303234363840
音名G2B2D3E3F#3G#3A#3C4D4E4F#4G#4A#4C5D5E5F#5G#5A#5C6
原本頻率196.0247.0293.7329.6370.0415.3466.2523.3587.3659.3740.0830.6932.31046.51174.71318.51480.01661.21864.72093.0
-14 cent 頻率194.4245.0291.3326.9367.0412.0462.4519.1582.6654.0734.0823.9924.81038.11165.21307.91468.11647.81849.72076.1
第幾個音13579111315171921232527293133353739
音名F2A2C3D#3F3G3A3B3C#4D#4F4G4A4B4C#5D#5F5G5A5B5
原本頻率174.6220.0261.6311.1349.2392.0440.0493.9554.4622.3698.5784.0880.0987.81108.71244.51396.91568.01760.01975.5
-14 cent 頻率173.2218.2259.5308.6346.4388.8436.5489.9549.9617.3692.9777.7872.9979.81099.81234.51385.61555.41745.81959.6

黃銅重垂的開發細節

全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-黃銅重垂細節

因為N40音階低音的部分音齒重量不足,如果不增重直接調音會讓音齒根部太薄,強度不足音梳容易變形,且低音聲音也會偏弱。因此振動板我們要做的事情是在音梳最低音的兩個音加上黃銅的重垂(Tuning Weight)。

其實這個做法有兩個問題:
(1)為何要用黃銅
(2)重垂如何固定在音齒上

使用黃銅的主因是鉛被禁止使用

用黃銅的原因是因為我們無法使用有鉛製程,所以不能用鉛。而質量比重較重的材質,常見的就是黃銅,容易取得且加工性能穩定。但不使用鉛就會影響固定的方式。傳統的重垂與音梳結合的方式是用黏(Epoxy Adhesive)的或是用焊接(Soldering)的方式。

我們不能接受用黏的方式,因為這是應急修補而不是穩定量產的方式。

而傳統焊接的方式我們也不能使用。原因是因為音梳有經過熱處理加強硬度,如果過度加熱會因為退火(Annealing)材質變軟而影響聲音。傳統使用鉛可以的原因是因為鉛的熔點攝氏327度低於音梳的退火溫度攝氏400度,所以只要溫度控制穩定,還是可以在避免音梳退火的情況下焊接半融的鉛塊。而黃銅的熔點卻高達900度以上,在低於退火溫度無法溶解銅塊,且只用錫焊(tin)固定的強度是不足的,連接處無法承受反覆的震動會鬆脫。

全球首創可編曲的智慧音樂盒 Muro Box-N40 音梳片底下有加裝純黃銅製的重捶

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。

結語

幸好受到很多人的鼓勵和支持,與我們配合廠商無底限的協助。我們重新定義了製程與材料,讓現在的音梳片遠遠的超越原始設計,真正的達成了所有傳統音樂盒所不能迄及的超高規格。

其實這裡記錄的只是音梳片開發過程的一小部分。但相信大家可以感受到,有不可思議的努力與資源被投入來解決各種問題。

但這就是為何 Muro Box 如此的特別,如此的得來不易的原因。Muro Box是太多人努力後的心血結晶,發生無數奇蹟後才能誕生。

協櫻的張廠長與智慧音樂盒Muro Box創辦人一起觀察樣品機的壓力測試結果
很感謝協櫻的張廠長每天都跟我們報告Muro Box的壓力測試結果,我也親自去台中協櫻的廠房與他討論可能的解決方式。