為什麼吉他通常由雲杉和雪松製成

歷史上，世界上最好的原聲吉他都是由優質木材製成的，例如雲杉、雪松和紅木。這是傳統的說法還是已經被科學證明了？

部分答案在於木材的特性。 20 世紀 70 年代末進行的一項綜合研究評估了 25 種木材（超過 87 個木材樣本），這些木材曾用於製造吉他、小提琴和鋼琴等高品質樂器。根據 Daniel W Haines 的文章《論樂器木材》。

「楓木適合小提琴背板，就像紅木適合吉他背板一樣。傳統豐富了吉他的製作方式：如何從樹上砍伐木材以及個人對木材種類的偏好。這是為什麼？我們相信答案在於這些木材的一些與音樂相關的機械特性，特別是剛度、密度和振動阻尼。

“低密度、高楊氏模量（木材剛度）和低阻尼有助於實現高 L 值。” L值有效衡量木材在一定共振水準下的表現。卡迪夫大學的伯納德·理查森博士今天仍在繼續研究木材的特性，並表示這種方法有一些限制。

他說，輻射比——聲功率減去阻尼影響的另一種衡量標準——是衡量木材特性的更好標準。此比率（技術上是剛度和密度之比的度量）更好地描述了聲輻射中高於其諧振頻率的模式的耦合。

下圖顯示了海恩斯測試的幾種用於製造吉他（和小提琴）的木材樣本的輻射率。它表明，一些受歡迎的木材，如歐洲雲杉和西部紅雪松，排名特別高，儘管樣本之間存在很大差異。

雲杉與雪松：輻射比強

雲杉有許多不同類型，但海恩斯稱歐洲雲杉是樂器製造商的首選（他稱之為“Picea excelsa”——一個現已過時的科學術語，已被 Picea abies 取代）。

「這種木材通常紋理細密，顏色鮮豔，比其他雲杉樹種更受樂器製造商的歡迎，」海恩斯報告道。

歐洲雲杉樣本的輻射率與海恩斯測試的 87 個樣本中的任何一個樣本一樣高，也與西加雲杉和西部紅雪松樣本一致。

「喜歡 Cedar 的人都知道它對音質的重視，因為它很容易分裂和凹陷。與雲杉相比，這種木材密度較小，硬度較低，最重要的是，不易受潮。吉他的背板傳統上是由紅木製成的，而小提琴則由楓木製成。

海恩斯將這種選擇歸因於與楓木相比，紅木的阻尼品質較低。這有助於提高吉他的耐用性，這與小提琴相反。

海恩斯可能誇大了這一情況。能量從琴弦到吉他琴身的傳遞是能量損失的限制因素，而琴弦的損失是主要因素，尤其是在較高頻率時。

音質不僅僅是木材品種的函數

用於製造樂器的木材類型並不一定會產生美妙的聲音，它甚至會有自己的音色。即使在相同的木材種類和吉他製作過程中，也有很多因素在起作用。

制琴師特雷弗·戈爾 (Trevor Gore) 估計，同一物種的木材的材料特性可能會相差兩倍。 「因此，一種樹種的材料特性與其他樹種有相當大的重疊，這意味著如果組件通過音調容差而不是尺寸容差進行精心設計和工程，則可以替換對聲學影響很小的木材樹種， 」他在一篇文章中寫道。文章《吉他用木材》發表在《美國聲學學會雜誌》上。海恩斯的測試部分反映了這一點。例如，歐洲雲杉的一個樣本的輻射比為 15，而另一個樣本（用於製作小提琴琴頭）的輻射比為 10。

海恩斯推測，木材的較差性能是由於圖案中的顆粒（木纖維中的波紋）造成的，這可能會增加木材的密度（以及內部阻尼，反映在較低的噪音值上）。理查森博士目前正在測試輕質雪松木和雲杉木，它們表現出相似的特性。 「我懷疑差異會變得很小，」他說。 “重要的是實際的身體特徵，而不是物種。”

雖然細胞層面的平均雪松塊壁較薄，導緻密度和剛度較小（密度是主要因素），但這些一般差異可以輕鬆改變。 “我有過切割良好的雲杉樣本，其密度比雪松低——它們的生長方式很奇怪。”

相同木材品種之間發現的其他差異包括顆粒尺寸（取決於木材生長區域）和密度。根據海恩斯的說法，夏季深色木材或晚材年輪的密度遠高於早春早淺色木材的密度。

木材的切割方式也對其聲學特性有重大影響。根據理查森博士介紹，傳統的木材切割方法是四分之一切割，保持紋理和纖維盡可能筆直，以最大限度地提高強度。這最大限度地提高了所選木材（無論是什麼品種）的輻射比。

「很少有不呈螺旋狀生長的雲杉樹，因此很難將全寬度的木板在其整個寬度上分段佈置，」他說，或者使纖維平行於木板。經過最好處理的木材總是會做出妥協，而大多數木材的砍伐是為了最大限度地提高商業收益，而不是聲學標準，甚至會做出更大的妥協。