阿瑪悌與史特拉底瓦里名琴迷人音色帶有人聲特質
化學系戴桓青副教授論文刊登美國國家科學院院刊

對於小提琴家與愛樂者而言，安德烈･阿瑪悌(Andrea 1505-1577)與史特拉底瓦里(Stradivari 1644-1737)的名字就是名琴的代名詞。臺灣大學化學系戴桓青副教授的研究團隊發現，這兩位大師的小提琴都具備模擬人聲的音色特質。

兩位巴洛克時代的大師，都出自義大利北方的小鎮克里蒙納(Cremona)。阿瑪悌是小提琴的發明人，其音色特質與曲線造型都大受歡迎。在其後的四百年內，小提琴型制的變化相當有限。史特拉底瓦師承於阿瑪悌家族的第三代傳人，小提琴在他的手中達到了的巔峰，不論是音色或是外觀，後人始終難以超越。

阿瑪悌與史特拉底瓦里名琴的優美音色，一向都是演奏家與鑑賞家們讚賞的對象。但在科學上我們卻不了解它們的音色具備哪些特性。這樣的研究有兩項瓶頸難以克服，一是不易徵得多把名琴參與研究，二是現代科學對於弦樂器的音色好壞了解有限。所幸，臺南的奇美博物館擁有世界上最豐富的名琴收藏，協助戴桓青的研究團隊錄製了十五把巴洛克名琴的音階樣本。

如果現代科學對於提琴音色的了解有限，那麼古人的看法呢？戴桓青副教授注意到，巴洛克小提琴大師Geminiani曾寫道，理想的小提琴音色應該要匹敵最完美的人聲(“rival the most perfect human voice”)。於是臺大團隊錄製了男性與女性的歌聲，與名琴進行比較，以語音分析軟體進行頻譜分析。

人類的聲音，來自聲帶的震動，然後經過聲道的共振放大。聲道的共振峰來自於駐波的形成，與聲道的長度有關。女性的聲道比男性短，共振峰頻率也較高。經過分析發現，阿瑪悌所發明的小提琴，其共振峰頻率近似於男中音。但是史特拉底瓦里則進一步將共振峰頻率提升，甚至達到女低音的程度。史特拉底瓦里名琴一向以甜美、明亮的音色著稱，較高頻的共振峰可能是背後的原因。

人的聲道就像是一個管樂器，自然會形成駐波。小提琴則不是管樂器，但是阿瑪悌卻設計出獨特的音箱與琴橋的振動組合，足以發出類似聲道的共振峰。戴教授認為，這就是阿瑪悌的天才之處，而他在研發小提琴時或許刻意模仿人聲。後代有許多人試圖改造小提琴的基本結構，卻無一成功，因為音色走了樣。後人只能在阿瑪悌的基礎上進行微調，而史特拉底瓦里是其中佼佼者。我們還不清楚史特拉底瓦里如何將共振峰頻率提升。史特拉底瓦里的琴面比較平，阿瑪悌的則隆起較高，這一點肯定是重要的。但提琴的弧度容易模仿，史特拉底瓦里的音色卻難以被複製，可見還有其他重要因素。近期的名琴研究著重於史特拉底瓦里的塗漆與木材分析，使人們漸漸相信，史特拉底瓦里曾運用特殊的塗漆配方與木材處理方法來調整音色，而相關的鍊金術知識都已經失傳了。未來的研究應當致力探索於材料性質與音色之間的關聯性。戴桓青研究團隊在2017年也曾發表名琴木材的研究論文，指出化學處理與老化的重要性，刊登於美國國家科學院院刊。

戴教授認為，史特拉底瓦里的明亮音色，源自於較高的共振峰頻率，但是也只達到女低音的程度。未來是否可以提升到女中音與女高音的程度，而那樣又會不會好聽，都是未知數。至於其他的弦樂器，例如中提琴、大提琴、吉他，甚至是二胡、西塔琴與三味線，是否可以運用同一原理加以改良，也有待研究。其實現代科學對於歌聲好不好聽的客觀理解程度很低，若是能更加了解人聲的奧秘，未來才更有可能進行樂器的改良。此篇論文的共同作者還包含化學系的碩士生沈晏平與大學部林哲宏，以及奇美博物館的鍾岱廷顧問。

期刊名稱：美國國家科學院院刊 Proceedings of the National Academy of Sciences, USA
論文連結：http://www.pnas.org/content/early/2018/05/16/1800666115
線上刊登日期：2018/5/21
DOI： https://doi.org/10.1073/pnas.1800666115
論文題目：Acoustic evolution of old Italian violins from Amati to Stradivari
作者：戴桓青1、沈晏平1、林哲宏1、鍾岱廷2
所屬機構：1國立臺灣大學化學系、2奇美博物館
國際媒體相關報導：英國衛報、英國泰晤士報