バイオリンの構造振動特性と音色特性の対応

        テーマNo.2013  
        
                          ***  良いバイオリンを創る  ***  


  1.はじめに

 オールドバイオリンをこぞって求める風潮があるが、現実にはそれがコピーモデルであったり、フェイクであったり、修理改造品であったりして、健全なかたちで現存するオリジナル楽器は少なくなっている。

 形あるものはいずれ壊れる。長期にわたって酷使すれば楽器も疲れて鳴らなくなるのである。二十一世紀はアマチュアにとってもプロにとっても、良いオリジナルバイオリンを手に入れることが難しくなっている。今こそ、製作者や楽器メーカーは良いバイオリンを創ることを目指すべきである。

ガルネリウスもストラディヴァリウスも作られた当時は、三〇〇年余経った現在のオールドの味はなかったものの、相当良い楽器であったようである。特にその当時の楽曲を弾くには最高レベルのものであったと思われる。先ずこれをモデルにしてその域に迫り、これにオールドの味を促進的に付加することであろう。

まず、当時と現状の作り方を分析して、良いバイオリン創作の為のプロセスを想定してそれを再現性の高いものに確立することである。次に、目標とする良いバイオリンを創る為の音響解析課題、構造振動解析課題を設定して、それを最適化して特性の積み上げをしていくことになる。これは一朝一夕にはできない大変な仕事である。


  2.良いバイオリンとは

オールドバイオリンの骨董的価値、希少価値は別として、バイオリンの音響的価値のライフカーブ(図1)を想定して話を進める。


  図1 バイオリンの音響的価値の

ライフカーブ

 ストラディヴァリウス(S)とガルネリウス(G)の生の音はめったに聞くことができない。数少ない経験ではあるが、バイオリニストが新作の試作バイオリンと自分の愛器と比較して弾くのをバイオリニストの立場ですぐ近くで聞いたり、ホールの客席で聞いたりしたことがある。バイオリニストは客席でどのように聞こえるか気にするものである。バイオリニスト自身の使い慣れた弓で弾いた時のSとGに共通した特徴は、よく整備された健全なものについて言えることだと思うが、?雑音(余分な音)がしないこと。?傍では大きい、やかましい音はしない、いわゆる傍鳴りがしないが遠くまで音が飛ぶ。いわゆる遠音が効くこと。?限りなく弱い音から発音できること。?音の立ち上がりが早く、よく抜けること。をその特徴として共感している。新作のバイオリンと比べればこれらは他のいわゆるオールドバイオリンといわれるバイオリンにも共通しているといえよう。いずれも新作バイオリンにはない特徴である。しかし調整や状態にもよるが、それぞれの固体に固有の欠点もあるのでオールドならばすべて良いということにはならない。SとGでその好みの違いとなる特徴としてGは音量が大きく良く鳴って音域のバランスが良く、音色は落ち着いたものである。Sは音量と音色が音域(弦)により特徴的で、時としてはそのことは欠点にもなるのだが、高域の華やかさ、低域の荒々しさが好まれ活かされている。こうした特徴は主にその形態の差異による。しかしながら、こうした楽器の特徴は演奏するバイオリニストにとっては演奏意図や奏法にも影響する重大なことであるが、観客にとっては実際のコンサートで聞き比べることはないし、ホール音響の特性もあって楽器の特徴まではわかり難いものである。客席ではバイオリンが何であれその演奏が良ければそれでいいのである。ただし、良い条件で収録されたものを聴くとその特徴がわかるものもある。またよく調整された複数のGとSを約10台ずつ著名な奏者が同じ楽曲を同じ条件で、オンマイクで収録したCDがあるが、これを聴くと共通的な特徴とそれぞれの特色を確認することができる。

 以上の要件のほかにも良いバイオリンとしての音響特性の要件はあるわけで、

・ 音量のバランスが良いこと

・ 音色が特徴的で美しいこと

・ レスポンスが良いこと(立ち上がり)

・ 音に芯があること(よく抜ける、クリア)

・ 鳴らない音や変な音色の音がないこと

等、時代とともにその価値観は変わるとしても、これらは良い楽器としての基本的な要件である。ただ、バイオリンにおいてはこれらの要件が、調整の仕方や状態、特に新作の初期の状態では変わりやすいものである。新作では少なくとも数ヶ月のエイジングが必要とされる。従って音響的に良いバイオリンとは、初期のエイジングを経て、よく調整された状態でこのような基本的要件を満たすものであろう。GもSも初期の段階でこれらの要件を満たして高い評価を得ていたと思われる。もちろん音響的な特性だけでなく、当時のバイオリニストの奏法に十分答える演奏性の高いものであったであろう。新作バイオリンもさらに年月を経て良い状態で使われていった場合に古木化効果が進んでオールドバイオリンの資質である?〜?が成長していくものであろう。個体差はあるものの現存する健全なGやSや他のオールドもこのライフカーブ(G,SとOld)に沿って成長してきているのであろう。

オールドは厳選素材をじっくり枯らして使用しているはずで、めざす新作バイオリンも材料選別と初期性能アップを加速してライフカーブ(New G,S)の軌道に乗せなければならない。


  3.バイオリン市場とメーカーの動向

視点を現在において国内と海外の市場動向を見ると、市場のニーズは二つあり、ひとつは安価な普及品が求められており、主に中国で量産されている。もうひとつはオールドに代わる、高価な手工バイオリン(New Old)である。ヨーロッパだけでなくアメリカや日本国内でもこれを目指して製作活動をしている職人は多い。イタリアのクレモナでは毎年その技と作品の出来栄えを競う製作者コンクールが開かれ、入賞者の作品は新人でも100万円以上はする。著名な製作者になると200〜300万円もする。またバイオリンのオークションで新作でも高値がつくものもある。400万円以上の値がついた例もある。しかしそこでは演奏性や音響特性といった奏者の要因も入る音楽性の評価ではなく、バイオリンとしての外観や出来栄えの価値観が評価されるのである。こうしたバイオリンはオールドを労わるためにセカンドバイオリンとして購入され、練習に使われる。中には作人の実績からその成長性に期待して先行投資的に買われるケースもあるようである。

GやSの製作された当時の演奏性能であって、オールドの持つ音響特性も兼ね備えた、外観がモダンで美しくて、100万円で売れるようなものが安定的にできないものだろうか。


  4.良いオリジナルバイオリンを創るための音響解析と構造振動解析の課題

 良いバイオリンを創るためにはバイオリンのことを知らなければならない。幸いなことにバイオリンについての研究報告や記述した書籍は多い。今まで多くの科学者がバイオリンの音響について研究しており、いくつかの現象や、構造振動特性や音響特性が解明されている。しかしいずれも個別の要因に関するもので、まだ解明されていないことも多いし、こうして作れば良いバイオリンができるということを実証した報告は見たことはない。

バイオリン関係の特許も散見され、なかには新しい構造要因に関するものもあるが、なるほどと思う特許も、実際にそれを具現化するためにはそれ以外の製作要因が再現されなければ効果は交絡してしまって有効性の検証は難しくなる。「高音域の鳴り難い音を鳴らすにはトレブルバーが必要である」という、故、糸川秀雄博士の発明になる特許があり、それを苦労して作って、メニュウインに弾いてもらったら誉められというご自身の著書があるが、この話もその要素を入れたバイオリンを作るのに相当苦労しており、バイオリンとしての出来が不明で、トレブルバーの効果が狙いどおりに発揮されたかどうかは疑問である。

良いバイオリンを創るために進めなければならない研究テーマとしては、

・ ウルフトーンの出にくい楽器と、出やすい楽器の構造振動要因

・ 胴のキヤビティレゾナンス特性;体積形状とfホ←ル

・ バイオリンの音色と音量の遠達性

・ 構造振動特性の経年変化

・ 材質と塗装と音響特性

・ バスバーの作用効果の解明と改良

・ 魂柱の作用効果の解明と改良

等が挙げられる。こうしたテーマの研究を進めていくためには、その製作工程を音響特性の形成過程に従ってモデル化して、再現性のある形で作れるように構築することが先ず必要である。


  5.楽器本体の設計・製作過程の音色形成モデルの提案

楽器本体の音色形成に関する設計製作過程のモデルを図2に示す。

  図2 設計製作過程と音色形成

この中でいくつかの要素が一体不可分となっているものもある。また各過程はその前後の関連で試行を繰り返すこともある。このモデルの運用にあたっては各ステップごとに特性が把握され評価されることが肝要である。工程の流れの中で上位の要素を替える場合は、それに伴って改めて下位の工程を適正化しなければならない。形状寸法と構造強度が再現できるようになったところで、材料処理や塗装仕様により音質を改善することができ、特性改善の積み上げができる。あいまいな手工工程をミニマム化することが肝要である。


  6.まとめ

開発効率アップのためには、3次元(3D)形状設計を前提にして工程設計を行い、工程内で解析評価ツールを活用することである。最終的に音色と演奏性に関する評価は大切であり、より科学的な解析評価システムが望まれる。そして先ずはリバースエンジニアリングに徹することで、技術が磨かれ蓄積されて、より良いバイオリンを創ることができるようになろう。

健全なSとGを壊れないうちに楽器博物館に送り込んで眠らせたいものである。


                                                                                           (楽器創造館 村上和男)


         テーマNo.2011  

                 * * *  ストラディバリは良い楽器なのか  * * *          


   1.まかり通る「常識」

ここに述べさせていただく内容にどの程度頷いていただけるかどうかは読者の皆様にお任せする他はないのだが今回はバイオリンという楽器の世界で長らく「常識」とされていることが果たして信ずべきことなのかどうかをこの「よもやま話」シリーズのひとつにとりあげてみたい。

まず「常識」に従って良いとされている順に楽器を並べてみよう。世界で一番良い楽器はストラディバリかガルネリであり(モデル名、製作年代、使用履歴などでさらに詳しく価値付けされる)、次に良い楽器はほぼこれらと同時代にイタリアで作られたオールドバイオリンである。次はドイツ、オーストリア、フランス、などイタリア以外のヨーロッパ諸国で作られた古い楽器、あるいはストラディ時代よりも新しい時代になってから作られた楽器である。最後の方にやっと近代の「新作バイオリン(といっても製作後数十年以上経ているものが多い)」であり最後の最後が、今日世界の生産量の90%を占める中国製バイオリンである。最高と最低の間の市場価格は十万倍もある。多くのバイオリン奏者は一流と評価を受けるようになるとこぞって自分自身の愛器としていつかは最高価格の楽器を購入出来ることを夢見ている。また現代のバイオリンメーカーの側でも自作の楽器がストラディバリやガルネリを超えること、あるいは同等であることはあり得ないとして諦めており、その「コピーモデル」と呼ぶことが許される楽器を作ることを最高目的としている。この話にはいささか反対する製作者も居ることと思う。しかし彼らも表向きには「常識」に逆らわずにいる。逆らったことを言えば信じてもらえないことを知っているからである。簡単に言えばバイオリンは300年前の伝統を受け継ぐイタリア製が良い、古いものが良く新しいものほど性能が劣るとされ、新作バイオリンが300年前に作られた楽器を越えることが出来ないという「常識」がまかり通り疑われていないのだ。テレビ番組や著書で「ストラディの音を求めて・・・」「クレモナの秘密を・・・」といったタイトルのものがかなり頻繁に見受けられるがこの奇妙とも思える「常識」が真実かどうかを科学的に検証しようとはせずに話を完結させているものばかりである。いったい誰がこの「常識」を正しいと決めたのであろうか。

その答えは簡単である。世界一流の演奏家を含めたほとんどすべての演奏家、音楽専門家、教育者、音楽評論家が多少の個人差はあれ、総じてこれに反対しない意見だからである。彼らの先生、その先生の先生たちから彼ら全員が同じことを繰り返し聞いたことがあるからである。この分野の権威者でない一般の人々は、自分自身が彼ら以上の評価力がある耳を持ち合わせていないと考えるので「常識」を正しいとする他はない。

演奏家も含めて「自分自身でテストしてみた結果そう思う」という人の話を詳しく聞いてみるとすべてが、お茶を濁すくらいの小規模なテストをやっただけであり、自分で弾くことで「常識」が一応確認できただけと言っても良い。バイオリンを数台並べて比較試奏して評価することは本日も楽器店の試奏室や音楽ホールなどあちこちで行われていることであろう。そして、「このストラディはE線の輝きがちょっと不足しているように感ずるが弾き込めばきっと良く鳴るようになりますよ」とか「やはり結局は値段なりの音が出ますね」などと云い合うことでその評価は終わりになっているであろうことはその場に立ち会わなくとも容易に想像が出来る。しかし、このような儀式とも呼べるテストはすべての偏見(先入観)を排除した科学的に信頼性が高いテストとはほど遠いものだ。「常識」という先入観にとらわれたテストは一月号で述べたこの種のテストに必要不可欠な「ブラインド度」がほぼゼロなのでその結果が「真実」である可能性は薄いのである。

だが先入観を排除した信頼性の高いテストをいざ行うとなるとお金と時間がかかる。まずストラディバリやガルネリをテスト用に十分な数(たとえば3台ずつ)および比較対象となる楽器(たとえばイタリアンオールド、ヨーロピアンオールド、アメリカの新作、日本の新作、中国の新作を各3台)を調達するだけでもコストがかかるので現実的にはほぼ不可能である。仮に調達したところで次に比較用の楽器すべてを最高条件で最良の状態に調整せねば公平でない。弦、駒、弓に関連する要因でバイオリンの音に影響するものは数多いので各要因自体およびそれらの組み合わせを考慮した最良状況に揃える作業は簡単ではない。たとえば駒の傾斜や高さ、弓への松脂の塗り方だけ取ってみても厳密を期すとすれば容易ではない。さらにこの問題を追求することに興味を持って長い時間を費やしてくれるバイオリン奏者(出来れば世界一流の奏者)を見出すことにも苦労しそうだ。加うるに説得力あるテストの段取りを計画できる熱意のある技術者が得がたい。居たとして彼(彼女)が作ったお金のかかるテストを実行するのは大変なことだ。したがってこのような時間と費用がかかる実験は誰も企画しないし実行されないままだ。多くの一流バイオリン奏者や関連分野の専門家に「常識」を疑う動機はなく「常識」に従うことになんら問題を感じていない。かろうじて楽器メーカーだけが自社の商品の本当の性能確認、改良ポイントの明確化などのために動機がある。しかしバイオリンメーカーは一般に小規模なので世界中のどのメーカーも本格的なテストを行ったことはこれまでにはなかったと推定される。つまり信頼性が十分に高いテストは歴史上一回もなされていないと思えるのである。「真実」はヴェールにつつまれたままであり「常識」は安泰なのである。今後ヴェールをはがしたいなら現実的には今述べたような理想的に近いテストは無理としてもある程度は信頼性があるような小規模化したテストを積み重ねて行くほかはないであろう。


   2.「常識」は真実なのか?

「常識」を正しいとする納得できる理由があれば科学者としてもひとつの疑念がふっきれて安心する。しかしながらこの誰も逆らおうとしない「常識」を科学的に見ると疑う余地が大いに見つかる。

約300年前の製作者ストラディバリやガルネリは良い音の出る楽器の作り方を本当に知っていたのだろうか。客観的にはとてもそのようには信じ難い。当時は音響学や振動工学の科学的知識のレベルが低く、現在は入手できる高性能の精密機械や計測器がない。形状寸法を正確に作る機械加工技術、材料を処理して特性を調整する化学技術、特性を管理する技術など、バイオリン製作に必要とされるどの技術をとっても現代に比較してはるかに劣っていた。さらに製作直後の音はともかく300年後の現代にちょうど良い音にする技術などを保有していたとは到底思えない。百歩譲って、ストラディバリやガルネリなどの昔の名工達は神がかった超人であり、楽器作りに必要な技術を当時調達できる器具などを用いただけで現代知識・現代装置が実現出来るレベル以上にマスターしていたとしよう。しかし現存する彼らの楽器のほとんど全部について云えることは、外観からはとても分かりにくいのだが歴代の所有者達が後世の修理業者に依頼した補修加工が施されその多くがオリジナルの状態とはかけ離れた状態になっている事実である。例えば表板・裏板ともに大きな継ぎ板が数多く貼られていたり(写真参照)、塗装面が全面または部分的に再塗装されたり、指板とスクロール部だけがオリジナルでその他は後世の部材で作られた楽器もある。それでもストラディやガルネリの製作者マークやサインが残っていれば本物として市場では高値で取引され、それを購入させられる奏者が居るのである。


写真1.外観からは分からないが表板の裏側を見ると後世に修理された多くの形跡が見えるストラディバリ。

写真2.発音性能に最重要なf孔周辺部の拡大図。大きな継ぎ板を貼って修理されている。

一方、ストラディ伝説を支持する仮説としては音響放射特性に寄与が大きいバイオリンのボディの表板と裏板が300年経ってちょうど良い具合に古木化されて(腐る前の枯れの状態)振動しやすくなったので音が良く出るとの論がある。科学的な検証はまだ出来てないが一見納得性がありそうである。しかしこれに対しても、良く鳴るストラディの最近の測定結果で表板の厚みがf孔付近の広い範囲で1.8ミリ未満という意外な薄さで作られているということが分かり古木化効果よりも響板の厚み寸法の方が大きくしているのではないか、古木効果の仮説はもっともらしい作り話ではないかとの論も出てきた。響板の薄さについては(これも後世の修理業者が鳴りを確保するために薄く削った結果とする説もあるが)設定値をそのようにすれば現代技術では不可能なことではない。また木材の古木化による効果があったとしても楽器ごとに統計的なバラツキがあるはずで全てが音放射に都合よく変化したとする仮説は納得出来ないのではないだろうか。このあたりはもっと科学的に詰める余地がある。短期間で古木化と同等の効果を得るための促進処理の研究を行っているメーカーもあるが仮に成功したとしても寄与率が大きいとは限らない。いずれにしても古木化効果説は修理された継ぎ接ぎだらけの楽器には適用出来まいし、ストラディバリ自身、自分の楽器が300年後に良い音が出るようになることの予知は出来ていなかったことは100%間違いないであろう。

ストラディ伝説を語るときによく取り上げられる「クレモナのニスの秘密」については多くの人が興味を持ち各種の研究文献があるのだが塗膜厚さが厚い場合でも30ミクロン程度であり板厚の百分の一しかないこと、当時の塗料調合や塗装作業のバラツキを考えると響板の振動や音響特性への寄与率はごくわずかと予想されるので客観的に見れば現代技術で実現できないような魔術があったとはとても思えない。


   3.「常識」が覆る日は来るのか?

「常識」を信じているプロ奏者は、愛器となった高価な楽器から最高の音を出すためその楽器に適合する演奏技術を時間をかけて磨いてしまう。その訓練の結果、元の楽器がとびきり良いわけではないのだが奏者が満足出来る音が出るようになった場合は多かろう。これが「ストラディはさすが良い音だ」とされる理由ではないだろうか。もちろん有無を言わせぬ科学的証拠をつきつけたわけではないから100%の断定は出来ないが前節のような考察からは科学者としては「ストラディの奇跡は迷信である」とする説に軍配を上げたくなるのは筆者だけだろうか。

この説がやがて世の中に認められる可能性があるのは次のことが起こったときが唯一の場合であろう。優れた楽器製作者・研究者が有志の一流演奏家と協力して「ストラディを凌ぐ新作バイオリンを作るプロジェクト」に取り組み、複数台の楽器を完成させ、信頼性高い評価テストを行い「完成した新作バイオリンはストラディバリよりも良い結果が出た」と世間に発表すること、次いで世界トップクラスの演奏家がその話に刺激を受けてそれぞれ追加テストを行い異口同音に「今後の自分のコンサートにはこの新作バイオリンを使う。その理由は最良の音楽を聴衆に聞いてもらいたいからである」と云うようになったときである。それは決してあり得ないことではないと思うのだが・・・

                                                                                            (楽器創造館 永井洋平) 



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