百達翡麗的三問表:也許是國內第一篇分析樂音頻譜圖的文章

2021-01-17 工業設計李存

古往今來,人們一直在探索計算時間的方法。機械懷表和座鐘發明之後,工匠們又面另外一個問題:如何在夜晚掌握時間。要知道那在時,電力尚未發明,更別提電燈了,人們要想在夜晚知道時間,必須先點蠟燭。報時鐘表應運而生,報時鐘表經歷了「兩問表」(只能報「小時」和「刻」),最終出現了「三問表」:可以報出三種不同的聲音:低音通常鳴報小時,高低合音鳴報刻鐘,高音則鳴報分鐘。假設時間為02:49,三問報時腕錶將發出兩聲低音表示2點,三聲高低合音表示45分(3刻),以及四聲高音表示4分。

三問表代表著制表工藝的巔峰。而在為數不多可以製造三問表的品牌當中,百達翡麗一直被公認為其中的佼佼者。

上個世紀50年代英國Archigram學派提出了機械美學的思想,強調邏輯性、流程、技術與結構,原因乃是每個人(尤其是男人)的由來已久的心底的機械情結。機械美學認為機械本身的合乎功能、技術邏輯的構造和外表具有一種樸素的不加雕飾的美,其中,機械手錶是機械美學最佳代言人,而最能代表機械手錶最精湛工藝的,則是世界十大名表之首的百達翡麗。截止至2018年, 在世界前10的表類拍賣記錄中,7款由百達翡麗腕錶或懷表保持。其在2014年推出的大師弦音腕錶Ref. 5175(Grandmaster Chime Ref. 5175),更是百達翡麗有史以來生產的最複雜機械腕錶、擁有20項複雜功能。

三問表的設計與製造極其複雜。在三問表狹小的空間裡,要有序的容納至少500種零件,包括很多微小且形狀不一的齒條、蝸形凸輪、凸輪和齒輪。下面我們通過視頻,來了解百達翡麗三問表的報時機芯的原理 。如下視頻,其基本原理是通過音錘敲擊音簧(沿表殼內緣環繞的鋼圈)產生不同的音調進行報時。每個部件都必須符合極為嚴苛的製造精度。為了找出最理想的合金材質,百達翡麗與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)以及日內瓦工學院合作研發多年,使用各種合金進行試驗並嚴格檢測各元素的不同比例。

三問表最有趣的一點是,即使採用相同的結構設計、相同的金屬表殼,每一枚三問表都會在音質上有細微差別,就好像人的指紋一樣,每一枚的鳴音都獨一無二。

複雜的零件也為制表師帶來挑戰。如下面裝配三問表的視頻,必須將音簧裝入腕錶並調整到最佳位置,才能產生最純淨的聲音。他們必須先將音簧固定到機芯,啟動擊錘,然後憑藉其敏銳的聽力才能準確校準音簧。如果音調稍有瑕疵,就要再次卸下彈簧。組裝一枚百達翡麗三問報時腕錶通常需要200至300小時,這需要反覆的調試,才能將腕錶調節到最佳狀態:

為了實現最完美的報時聲音,百達翡麗獨家開發了測試和分析三問表報時鳴音的技術:錄製手錶在隔音室中的報時鳴音,生成該手錶的樂音頻譜圖(sound map),通過分析聲音的波形來檢測音簧是否存在瑕疵。從而確保所有百達翡麗三問報時腕錶都有一致的聲音結構。接下來,通過聆聽和分析百達翡麗的樂音頻譜視頻,告訴大家為什麼百達翡麗的三問表是最動聽的報時聲音。

衡量三問表聲音品質的標準包括四個方面:1、音強(sound intensity)反映聲音強度;2、敲擊規整性(strike regularuty):決定了三問表的韻律,優異的三問表發音穩定;3、聲音的豐富度(acoustic richness):體現了手錶能產生諧波的數量,也決定了每個的聲音獨特的品質;4、振動持續時間(vibration duration):優秀的三問表報時聲音持續時間久。只有將這四個方面都校準到最完美狀態,才能實現鳴音的飽滿悅耳,清脆而不渾濁,甚至達到入耳餘音嫋嫋,不絕如縷的感覺。在上面百達翡麗樂音頻譜圖視頻中,樂音圖的每一條「豎線」的峰值點,代表了最高頻率的音符,從音符的聲音頻率分布可以看出,該樂音音強很高。頻率上的點的數量,體現了聲音的豐富度,每一個點都代表了一個音符,可以看出,從相對低頻到高頻,都有分布,說明其聲音豐富度很高,低音和高音交織產生細膩和富有層次感的聲音 。其次,視頻中時、刻、分內,音錘敲擊音簧產生的頻譜幾乎都是一致的,說明了樂音發聲的穩定性。再看樂音圖下方的「點(音符)」似乎有「拖尾」的現象,這其實反映了振動的持續時間:在下一個音符開始之前,每一個音符都有足夠的時間漸失。這樣才會給人耳產生餘音嫋嫋的感覺。另外值得注意一點是,中間代表「刻」的頻譜圖形,並不僅僅是「小時」和「分」拼圖圖形的疊加,因為高、中、低頻各個頻率的聲音交織在一起,「化學反應」產生了新的波形,聲音更富變化。為了實現圖示完美的聲音頻譜,每個音錘的重量和位置必須與相應的音簧完美匹配。此外,更重要的是,控制每個音錘的彈簧力度必須與音錘重量保持精確比例,否則會因音調太弱或太強而產生濁音。百達翡麗曾在2000年推出的Star Calibre 2000懷表,採用五音簧與五音錘的設計,並且能真正敲擊出標準的西敏寺鐘聲(Westminster Carillon),這是制表業的一項新創舉,也將三問表的報時發揮到了極致。

圖:威斯敏斯特教堂鐘聲,是英國倫敦威斯敏斯特宮大本鐘報時用的樂曲,也是國際通行的一種報時音樂,有時也被稱作劍橋鐘聲。

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