钢弦吉他的力学和设计规则之支架设计（一）
在设计支架系统中，除了考虑木材的选择，厚度，和支架外，你必须设计几种面板运动的方式，并设计一种主要的面板激发方式。
那就是说，不管其他的你怎么做，你必须设计琴桥的位置。
Fig 5 面板以一个整体上升下降，产生低音。
Fig 6 面板的复合运动产生了高音。
历史上，早期吉他的琴桥不偏不倚地放在下部的中央，琴颈的前12品突出在琴体外（见fig 7）。
在1930年，为了满足音乐家更高把位的需求，钢弦吉他制造者发现，可以通过制作一个14品位置连接琴体的琴颈，来让演奏者可以演奏额外2个品格。
这就引入了移动琴桥的位置，让它更接近音孔，但是忽略了为乐器安装缺角的需求。这是一个权宜之计，也是一个成功的范例。但它也必须要设计支架在新琴桥位置的周围。
如果你在14品琴颈的吉他上，把琴桥安装在之前12品吉他的琴桥位置上，你会受到来自支架的声学干扰，就不是一把那么成功的吉他。
支架的运作涉及到它们的位置，和形状一样重要。
Fig 7 当14品琴颈成为钢弦吉他的标准时，相比于12品琴颈，琴桥离开中心，向音孔方向移动。
支架是一个复杂的，永远不会结束的谜题。我确信，贯穿我的人生，或许还有我的子孙的人生，关于什么支架系统最好的争论也会一直持续下去。
问题的真相是，使用每种可能的支架系统都做出了成功的吉他。华丽的吉他用对称的支架系统制作。美妙的吉他用不对称的支架系统制作。
这指引我相信，支架系统就像烹饪方法一样各有自己的优点。在作为某个背景的一部分，作为深思熟虑的结果，它是最好的。我只能说，我使用x支架，或北美云杉，单独来讲是没有意义的。我会花几分钟的时间再次谈及它。
历史上，吉他使用肠线作为琴弦，相传是由像我们一样的个体欧洲人在小作坊里制作出来的。他们很关注他们在做什么，技巧是由最好的制作者代代相传的。
然而，最早制作钢弦吉他的是美国人，并且几乎全部都是量产琴。直到最近，有了少数独立的制琴师制作钢弦吉他。
之前你们应该已经完整地看过这种吉他面板了：这是马丁吉他面板。在今天这是标准。它是一个模式，是世界上最常用的组建钢弦吉他结构和支架的方式。几乎每个人都复制它。这是x支架吉他面板的somogyi版本。让我告诉你这两个的区别。
不过在说这个之前，我想说，我不是刻意选中马丁吉他的设计，我拥有这块马丁面板是因为，当我需要时马丁非常友好地给了我一块。我向其他公司要面板时，都被拒绝了。
为了阐明我对吉他面板设计的理解，我想告诉你们关于木材的 强度—重量比 还有吉他的基础力学。强度-重量比 是一个表达物体每单位重量有多硬的数值。
我的意见是，它对于了解你使用的木材很重要。我把重量加在某一固定标准尺寸的木材上，然后测量弯曲度；以克为单位测量重量。吉他力学是要学习吉他面板如何运动。
在Hoadley的书中，他说，木材在高度减少20%时，负载承受能力会降低50%。这是个惊人的数据。因此，如果你取一个2*10的楼板粱，再取一个2*8的，后者的负载承受力只有前者的一半。这个强度-高度关系和吉他支架设计有一些关系。
这是一个普通吉他支架的横截面。（见fig 8）通常是径切或接近径切的。支架设计的可能性是无止境的，范围沿着从低平到高细的连续变化。
诸如扇形轮廓 以及 存在顶点的形状，都是非常复杂的。当我制作吉他时，我想要实现的是在选择木材的部分，木材有我想要的强度重量比。我希望木头结实并且轻。
因此我可以为我的支架选择和标准支架不同的材质。其次，我和其他像我一样的制琴师，都关心面板的强度-重量比的最大值。
我们希望制作一把尽量结实，重量尽量轻的吉他。
我们不希望显著地减少支架的高度，因为如Hoadley先生所指出的，这样做的代价是损失相当大的支架强度。但是我们希望减少重量。我愿意邀请你在接下来的步骤中，拿起这两个面板的样板，然后比较每个面板上有多重的木头。
你会发现，其中一个明显比另一个重。我让重量不同的方法是，保留支架的高度，而通过减少宽度来降低重量。这或许减少了一些强度，但我相信这样做相对于减少的重量还是另人满意的。我的做法是，让我的吉他上全部都是细，高的支架。（见 fig 8）
Fig 8 左边是普通钢弦吉他支架的横截面，右边是作者的支架，总体来说大小相同，但明显木头更少。
Fred Dickens:你似乎交换使用硬度和强度的术语。这是你故意的吗？
我把木头切成标准的厚度，比最终的厚度更厚一些，在上面加上一个重量，然后测量有多少弯曲。我把这成为硬度，并且可以和强度互换使用。
关于吉他力学：在钢弦吉他和古典之间有一些根本上的不同，这影响了支架。某种程度上是由于钢弦吉他由更重的金属弦驱动，它倾向于明亮和高音。
另一方面，尼龙弦吉他倾向于重的低音（这是尼龙弦的特性）。制琴师的工作就是加工木材让响应的频谱转变成想要的样子。
制作一把平衡的，有清晰，响亮高音的古典吉他是非常难的：这就要用上全部的技巧。同样地，制作一把有饱满，深沉，另人满意的低音的钢弦吉他，也是非常困难的。
你必须对面板进行很细微的调整才能实现这些。此外，制琴师必须解决如何实现平衡的声音——如何从面板的主要激发点获取能量——琴桥——在两种吉他中，恰当地作用于高频率，低振幅，以及低频率，高振幅的运动。
尽管关于支架系统，设计，分布，还有支架木材的选择，都有说不完的东西，我还是希望你能想起之前那个音乐盒的实验，我们在面板边缘听到了明亮，穿透的声音，在面板中心听到了圆润的声音。
这表明了，如果你希望操纵吉他的高频段响应，你应该关注面板边缘，如果你希望操纵低频，应该关注琴桥周围的区域。（见fig 9）因此你会注意到，我的吉他面板支架的外形，不同于马丁的，尽管它们的布局差不多：我的x位置更下，并且周围的支架更高。
Fig 9 面板的坚硬边缘有助于高频。面板的中心更容易弯曲，并且有助于低频。
在钢弦吉他中，x支架系统几乎总是两条主音粱在交叉点槽接在一起。这是一个重要的受力点，并且这让我们回想起强度-重量比和Bruce Hoadlely的公式。
通过槽接把x支架的两条腿安装在一起的主要作用是，把两条巨大，坚硬的支架变成等价的两条更小更弱的，但仍然厚重的支架。（见fig 10）这种情况一定会影响吉他的响应。
工厂通常的做法是，用棉布粘在 开放式x支架槽的的顶端。
如果你关心硬度—重量比，以及支架的负载承受力，那么我认为，这种在支架上切出巨大槽的做法没有任何意义，只是搬起石头砸自己的脚，在全部工作完成后，必须要通过桥接槽口来恢复它们原始的硬度。
（fig 11）桥接，可以把中断支架的一部分系在另一部分上，这样就会避免面板运动时槽的开开合合。
Fig 10 上方：挖槽前的x支架，在已知重量下的弯曲度。下放：挖槽的支架在相同的重量下，弯曲度明显增加，这表明了硬度显著地减少。
Fig 11 普通结构的x支架，在槽的顶端没有任何连接，弱化了这个尺寸和重量的支架。作者的方式是，在交叉点顶部加上‘帽子’，恢复支架原本的硬度。
尽管x支架表面上被设计成有不错的硬度，但是片刻后你挖了槽，并且不在槽顶加‘帽子’，那么它就会比之前弱很多很多。
让我了解到其重要性的方式，就是测试它。几年前我制作了一把吉他，带有加‘帽子’的x音粱，但是它的声音我不满意。我认为那是支架对我想要的声音来说太硬了，然后我推断我可以获得更好的结果，如果我把x支架削低的话。
我使用一个刨穿过音孔，削掉了3/16”，正好刨掉了‘帽子’的厚度。由新的削低的x支架，以及开放的x支架拼接点，吉他的低音响应彻底地改变了。我改变了过多的x支架的硬度重量比。
我重新在拼接处加上‘帽子’，声音又一次地明显改变了，变得更好。移除和调整少量的木材有着多么惊人的差别啊，只要在正确的位置。刨穿了’帽子’对我来说成为了一个有意义的错误。
现在有很多人都在x支架上加‘帽子’，也包括日本人。顺便说下，他们看起来很关注吉他的细节，甚至是工厂琴，相比于我知道的任何美国生产商。
观众：你有过把修补棉布从x支架的交叉处移除，把它替换成一个木质的桥吗？
有过，不过你必须裁减相当多，以获得一个足够平的粘接表面，来装上一个‘帽子’。这比你想像中的要费更多操作。
你会注意到，我的吉他面板上，即使我的支架横截面是锥形的，他们在交叉点处的横截面也是矩形的：这产生了一个非常紧密和有效的拼接。
（见fig 12）我不会从拼接处移除任何木头，就算支架在拼接前就磨圆了。
Fig 12 X型支架的腿，如果拼接前就塑形，拼接时的连接就会非常不牢靠。在作者的方法中，支架在拼接时仍然是长方形的，然后加‘帽子’，最后才是塑形。
观众：你谈论了支架的形状，不过你能谈论下x支架拼接的角度么？
我思考的方式，是关注和支架位置有关的琴桥运动。它们总是相互关联。
让我们以马丁x支架模式作为例子：琴桥的两边通常连接在x支架的腿上，在fig 13可以看到。你能回想起几分钟前的实验么，敲打琴桥的一侧，就能感觉到另一侧的运动。
在全部的吉他中，这都是一个重要的琴桥运动。在钢弦吉他中，这个耦合取决于x支架的角度，并且允许一定程度的琴桥摆动。这个运动方式让钢弦吉他的声音有创造力。这个声音的产生取决于琴桥-支架耦合的效力。
Fig 13 琴桥和x支架通常的关系。琴桥的末端锚定在x支架的腿上。
这个穿过琴桥的横截面展示了，琴桥末端锚定在x支架上，是如何避免“一侧到另一侧”的琴桥摆动的。这在钢弦吉他中是另人满意的。
“一侧到另一侧”的摆动方式是古典吉他的所青睐的，这是由纵向支架促进的。
在古典吉他中，琴桥有更多的摆动模式的自由运动，因为古典吉他通常有纵向支架，多多少少促进了这种侧向运动。
你们中的一部分人在robert ruck的工作室，可能听他说过，那些具有成角度的扇形支架的型号，有着不同的响应。我相信，这些有角度的支架，是动态地，声学上地复制x支架的锚定作用，相比纵向支架抑制了琴桥的摆动。
因此，如果我们在钢弦吉他上改变x支架的角度，那么就不能完全抑制琴桥的摆动，如果琴桥以这种方式更有活力地自由运动，那么吉他响应频谱会偏向于古典吉他——你会得到一个更高音，更明亮的声音。因此这就是解决问题的方式。
Colin Kaminski：你能否评论下琴桥底板的尺寸，选择，硬度，以及你对这些变化有怎样的音色预期？
几年前我经历过一次非常有意义的意外。我制作了一把吉他，相比于我之前做过的任何吉他，它有着最棒的低音，高音也还可以，不过低音有着华丽的，如蜂蜜一般的饱满音色，能够毫不费力地分辨出泛音。
我把它借给了一个“虐待”吉他的朋友。他一个月后把它带回来，在这段时间，他找了另一个制琴师降低了琴桥。他这种愚蠢的行为无法原谅，我非常伤心。
大体上，这把吉他不再有那样的音色了。
我替换了琴桥。我称量了每样东西：我认为最有用的制琴工具就是“三粱天平”（三柱式天平）了。调整强度-重量比意味着需要知道东西有多重，并且我不希望我的琴桥比确定好的最佳重量范围35g更重或更轻。
不管怎样，另一个制琴师已经搞乱了我的琴桥，所以我换了一个新的上去，以恢复乐器的原始参数 ,但是音色没有提升。
我不知道还能做什么，于是我把吉他悬挂在墙上。一天我走过它旁边，发现窗户的光线在面板的漆面上反射，显现出了一个明显的变形。我马上就意识到了，因为光线聚焦在上面。
面板明显地变形，并且有坑洼，尤其是在琴桥和它周围的部分。开始是平直的木板，由于琴弦的扭转力，在琴桥周围变得弯曲。
这会发生是因为琴桥下方实质上没有任何东西来抵抗这种弯曲。从那时起，我就开始在我的吉他上安装更大的琴桥底板。（见fig 14）
Fig 14 随着时间过去钢弦吉他的普通弯曲。
面板显著地弯曲，是因为使用了小的琴桥底板。
作为制琴师我学到的一件事就是要考虑长远。吉他在一段时间后就不再一样了。
大约1年时间中，木材会下陷，琴弦施加的力会把一些东西拉扯变形。这把吉他变形是因为我安装了一个非常小的琴桥底板，从此以后我再也不这样做了。
它带走了我曾经有过的最美妙的低音，但我从它学到了东西。
观众：你可曾知道是什么导致了那美妙音色的消失么？
不，我从没想清楚任何确定的原因。制琴的一切就是大脑的猜测。我的猜测是由于我注意到了一个突然的，显著的弯曲，在我的琴桥周围，发生了物理上的改变，影响了面板的抗拉强度，也影响了它的运动。
我的反应是为它替换琴桥，是因为它被削低了，并且我之后没有选择安装一个新的琴桥底板。我不相信它已经弯曲变形，如果它在一开始就有更大的琴桥底板就好了——不过重量不同的话，也许它也不会产生同样的音色。
不管怎样，它都可能保持它的声音。我把这把吉他挂在墙上一段时间，卖给了对它感兴趣的人。
这就是制琴的另一个因素了。你喜欢的乐器，其他人可能不喜欢；你可能漠不关心的乐器，别人可能喜欢。所以这个故事有一个好的结局。某人得到了好的吉他，我学到了东西。
