近十年來樂器行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢調(diào)查研究報告（三）

趙春婷

（接上期）

（2）碳纖維材料替代木材

碳纖維，是指碳的質(zhì)量分數(shù)占到90%以上，既有碳素材料的結(jié)構(gòu)特性又有纖維形態(tài)特征的一種高性能纖維，被廣泛應(yīng)用于航空航天、機械設(shè)備、建筑交通、文體醫(yī)療等領(lǐng)域。直到21世紀初，碳纖維復合材料才逐漸被運用到樂器制造領(lǐng)域。

碳纖維在樂器制造領(lǐng)域中的應(yīng)用具有其必要性和優(yōu)越性。傳統(tǒng)樂器大多采用木材作為原材料，并且對木材的材質(zhì)要求非常高。首先，對木材的質(zhì)量要求較高，要選用無開裂、無節(jié)子、無蟲眼的木材;其次，對木材的密度、年輪寬度、年輪數(shù)及微觀特征也有具體的要求。由此，可選擇的適合制作樂器的木材只局限于少數(shù)的幾種或者是這些種類木材的原木中的某些部位。例如，一般情況下，生產(chǎn)樂器共鳴板的原木出材率在10%左右。再加上世界性木材資源匱乏的現(xiàn)狀，適合制作樂器音板的木材資源更是匱乏。目前，國內(nèi)鋼琴生產(chǎn)企業(yè)所面臨的最大問題是，木材尺寸穩(wěn)定性達不到技術(shù)要求，原因主要是由于木材的耐濕熱性能差。雖然可以通過技術(shù)高溫處理或二次干燥處理等措施來平衡木材吸水性，但工藝卻相對復雜，直接影響樂器產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，尋找新的可替代木材的樂器用材料具有現(xiàn)實意義。早在1985年英國國際復合材料工業(yè)最具知名度、影響力和權(quán)威性的專業(yè)學術(shù)刊物《加強塑料》就報道了一種構(gòu)造新穎、技術(shù)領(lǐng)先的“無音品”膠合滑音碳纖維電吉他已在英國和國際市場露面，并在音樂界引起反響。

21世紀初，日本京都工藝纖維大學前川善一郎教授專門研究對比了碳纖維復合材料與其它材料的振動參數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，碳纖維復合材料具有較高的比動態(tài)彈性模量及較小的對數(shù)衰減系數(shù)，其不僅具有優(yōu)異的振動特性，并且這種振動特性還是可以根據(jù)要求任意設(shè)計?？傮w來說，碳纖維復合材具有比模量高、彎曲強度大、耐疲勞性能好，受環(huán)境溫度濕度影響小、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)可設(shè)計性、耐腐蝕、耐高溫、聲學品質(zhì)穩(wěn)定性好等特點。因此，它逐漸被樂器制造行業(yè)所接受。碳纖維復合材料曾被運用到民謠吉他、電吉他、小提琴、鋼琴的制造中。

連云港神鷹碳纖維自行車有限責任公司徐艷等人申請了名為《一種碳纖維增強復合材料制作吉他的方法》（專利號：CN201310387616.4）的發(fā)明專利，并于2015年12月23日得到專利的授權(quán)。這種碳纖維吉他主體選用國產(chǎn)碳纖維和少量玻纖進行復合，其特點是在剛的基礎(chǔ)上不乏柔性，讓碳纖維吉他產(chǎn)生悠揚的美妙音質(zhì);吉他的面板和背板仿照木材聲學原理，采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并針對琴頸和琴箱底部進行補強處理，具有音色優(yōu)美、不變形、不受潮、不開裂等特點，這種新材料的采用使吉他煥發(fā)了新的光彩，給樂器的制作開拓出一條新道路。

北京樂器研究所在已有的前期開發(fā)鋼琴擊弦機替代材料的基礎(chǔ)上，成功地將碳纖維復合材料應(yīng)用到鋼琴擊弦機零件的制造中，以替代了市場上部分型號的木質(zhì)擊弦機，并在生產(chǎn)中得到成功應(yīng)用。由于鋼琴產(chǎn)品規(guī)格型號的繁多，用一種規(guī)格的碳纖維復合材料擊弦機是不能覆蓋所有鋼琴擊弦機產(chǎn)品的;所以，本項目旨在開發(fā)一系列立式鋼琴的碳纖維復合材料的擊弦機，以滿足大多數(shù)鋼琴生產(chǎn)企業(yè)的要求。該項目研究主要有三個方向，一是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將碳纖維復合材料立式鋼琴擊弦機系列化，滿足各種鋼琴規(guī)格的要求;二是開發(fā)通用型的復合材料立式鋼琴擊弦機，盡可能地覆蓋目前市場上面各企業(yè)的主打產(chǎn)品;三是利用復合材料擊弦機的可注塑性及模具設(shè)計的便利性，通過設(shè)計復合材料擊弦機的造型來增加其藝術(shù)性及可觀賞性，這種藝術(shù)造型的擊弦機不僅可以應(yīng)用在傳統(tǒng)鋼琴上，還可以應(yīng)用在目前日益發(fā)展成熟的數(shù)碼鋼琴產(chǎn)品中，將音樂、藝術(shù)、運動有效直觀地結(jié)合起來，而這些恰恰是木質(zhì)擊弦機很難達到的。

（3）新型仿象牙復合材料

仿象牙復合材料應(yīng)用于樂器制造行業(yè)中，目前還未有先例。北京樂器研究所經(jīng)過多年的相關(guān)技術(shù)的調(diào)研與前期試驗積累，于2019年申報了北京市科委自主立項項目《防滑、吸汗仿象牙色鋼琴鍵片的開發(fā)》，并獲批。目前，該項目利用丙烯酸脂和丙烯酸羥基脂進行共聚，并通過聚醚多元醇-聚氨酯共混，制備了具有親水、親膚熱塑性樹脂基體材料。同時通過樹脂基體與多孔、吸水性填料進行復合，使得材料具有良好的透氣性、吸水排汗的性質(zhì)，解決現(xiàn)有仿象牙琴鍵材料因手汗聚集而影響手感的弊端，開發(fā)出了一種具有象牙質(zhì)感，同時對水分具有“呼吸”作用的新型仿象牙復合材料琴鍵材料。同時，項目也是對傳統(tǒng)古典鋼琴制作工藝的復興，具有較高的歷史價值。

4.人工智能技術(shù)的引入

2019年，中央音樂學院創(chuàng)建“音樂人工智能與音樂信息科技系”，并于同年首次招收“音樂人工智能與音樂信息科技系”方向博士生。中央音樂學院院長俞峰教授與清華、北大專家組建跨學科雙導師培養(yǎng)制，著力培養(yǎng)音樂與理工科交叉融合的復合型拔尖創(chuàng)新人才。人工智能對于樂器行業(yè)技術(shù)升級主要體現(xiàn)在數(shù)碼（電子）樂器的技術(shù)升級改造上。早在上個世紀90年代初，傳統(tǒng)樂器就已經(jīng)在國內(nèi)嘗試電子化，如電子琴、電子鼓、電鋼琴等。時間來到21世紀，電子手風琴、電子管風琴等研發(fā)技術(shù)已經(jīng)初現(xiàn)成果。同時，中國民族樂器亦開始嘗試電子化，例如電子古箏、電子琵琶等，在這一領(lǐng)域，羅蘭公司做出了突出的貢獻。2018年9月，在第五屆“網(wǎng)易未來科技峰會”上，視感科技旗下產(chǎn)品Poputar智能吉他、Populele智能尤克里里在此次展會上亮相。Poputar 智能吉他通過琴頸LED燈指示左手按弦位置，依靠節(jié)奏游戲引導APP右手彈法⑨，完全改變了傳統(tǒng)的演奏方式，為初學者提供了更為便捷的學習途徑，有助于吉他的更進一步的普及。

5.3D技術(shù)的運用

自本世紀初，3D技術(shù)即已經(jīng)進入中國技術(shù)市場，其主要目的是為滿足個性化的設(shè)計，主要應(yīng)用航空航海、軍事等高精尖的行業(yè)。近年技術(shù)逐步下沉，用于民用，尤其用于文創(chuàng)領(lǐng)域，節(jié)省大批量生產(chǎn)后修版所帶來的浪費。樂器行業(yè)也在2010年前后開始引入3D打印技術(shù)。北京樂器研究所于2013年即利用市財政科研經(jīng)費購置了3D打印機，用于電鋼琴的元器件及小部分外殼配件。2014年中國（上海）國際樂器展覽會上，利用3D打印技術(shù)，打印出了長笛、排簫、哨子、MIDI控制器等，這些“打印”出來的樂器及控制器都具有演奏（使用）的功能。2019年P(guān)LAM北京國際樂器展“國際創(chuàng)新樂器與音樂科技發(fā)展論壇”上汪洪又在現(xiàn)場展示了3D打印的東琴和改良的二胡。3D打印技術(shù)為樂器制造注入新技術(shù)及新材料的來源，為樂器制造升級技術(shù)提供先決條件。

通過對近十年樂器行業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的調(diào)查研究，結(jié)合這幾年的行業(yè)的專利申請總體情況、新材料、替代材料的研發(fā)、跨學科總體狀況等方面的分析認為：

首先，提高企業(yè)專利申請的專業(yè)性、系統(tǒng)性、針對性、價值性;

其次，建立樂器產(chǎn)品質(zhì)量評價體系。目前，樂器聲學研究中，樂器聲學品質(zhì)的客觀評價方法已經(jīng)逐漸體系化，建立樂器聲學品質(zhì)客觀評價體系指日可待。樂器聲學主觀評價早已建立專家?guī)?，但目前還要出具完備的樂器主觀評價的準則，并更新現(xiàn)有專家?guī)?。此外，樂器產(chǎn)品質(zhì)量評價體系還需要檢測機構(gòu)、標準化委員會、第三方機構(gòu)的合作，出具相關(guān)準則。

再次，從現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代音樂文化服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。例如，珠江鋼琴近年來的經(jīng)營模式，可以說有點、有面，點是時間節(jié)點，適時跨入新的行業(yè)、新的領(lǐng)域。面是宏觀規(guī)劃，放在整個制造行業(yè)謀求發(fā)展。珠江鋼琴發(fā)展的每一個階段都是制造企業(yè)所要經(jīng)歷的，我們是重新建立一個制造企業(yè)，重新走一遍所有的階段還是直接跳到現(xiàn)階段。當下，許多樂器企業(yè)研發(fā)智能化樂器，在展會上展示其讓人眼花繚亂的感官刺激。殊不知，智能化的概念不是一個簡單的智能化樂器，而是在樂器背后的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、教育軟件開發(fā)、教育軟件課程的開發(fā)等等一系列配套系統(tǒng)。因此，可以說，擺在制造業(yè)面前的情況就是，現(xiàn)代服務(wù)業(yè)將成為經(jīng)濟發(fā)展的支柱。

目前，落實到實際工作，是建立一個樂器制造+現(xiàn)代音樂文化的平臺。這個平臺需要整合社會力量，包括政府、業(yè)界、商界、學界和第三部門，甚至可以包括消費者，來共同建立發(fā)展平臺。一是建立信息網(wǎng)絡(luò)和交流，通過設(shè)立網(wǎng)站，不斷傳播行業(yè)動態(tài)，發(fā)布行業(yè)發(fā)展指數(shù)等：二是促進相關(guān)部門的內(nèi)部資源整合，現(xiàn)代服務(wù)業(yè)牽涉到許多政府部門，不僅需要政策的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，更需要人才、知識的廣泛交流。市政府可以建立促進現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的聯(lián)席辦公會議制度，定期研究和部署、規(guī)劃現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展。三是大力發(fā)展民間機構(gòu)，通過第三部門力量推動現(xiàn)代服務(wù)業(yè)快速發(fā)展。中國樂器協(xié)會（CMIA）在這方面走在了前端，2016年，其聯(lián)合中國教育學會音樂教育分會（CSME）、中國音樂家協(xié)會管樂學會（CASBE）、中央音樂學院（CCOM） 建立了全國音樂教育服務(wù)聯(lián)盟之一平臺⑩。全國音樂教育服務(wù)聯(lián)盟是非法人機構(gòu)的全國性音樂教育服務(wù)平臺。其宗旨是：認真貫徹落實黨和國家音樂教育的方針政策，各個行業(yè)協(xié)（學）會、音樂院校和樂器制造企業(yè)及琴行培訓機構(gòu)跨界合作，共同研究音樂教育市場的環(huán)境、特點和新需求，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，相互支持原有的優(yōu)秀品牌項目，同時研究拓展新的服務(wù)項目。

綠色環(huán)保意識迎來樂器行業(yè)新時代、知識產(chǎn)權(quán)助力樂器科技創(chuàng)新、人工智能技術(shù)為樂器行業(yè)技術(shù)升級帶來新契機、3D技術(shù)為樂器制造技術(shù)升級及樂器新材料更新提供先決條件、行業(yè)三級科技合作項目體系建立推動“產(chǎn)學研”相結(jié)合、企業(yè)規(guī)模性技術(shù)改造為樂器行業(yè)技術(shù)提升注入強心劑等六大看點，呈現(xiàn)出近十年來樂器行業(yè)技術(shù)發(fā)展的勃勃生機。

注釋：

⑨參見《2019中國音樂產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告——音樂科技與裝備專題報告》，《音樂產(chǎn)業(yè)面對面》，2019-07-14。

⑩參見《全國音樂教育服務(wù)聯(lián)盟正式啟動》（羅蘭數(shù)字音樂教育，東方創(chuàng)業(yè)網(wǎng)2016-08-12）