论文部分内容阅读
1 引言
自从1951年芬达电乐器制造公司推出了首款大批量生产的电贝司，名为“精确贝司”（Precision Bass），通常简称为“p贝司”[1]（如图1[2]）。至今，电贝司的发展已经走过了60多个年头。在这60多年里电贝司得到了充分的发展，与乐手的配合也越来越默契。探究电贝司发展的核心，需要从认识电贝司的发声原理开始。
2 电贝司的发声原理
电贝司的发声原理与电吉他的发声原理基本一致。首先由人拨动琴弦，产生琴弦的振动。琴弦的震动的幅度对应着音程。由于电贝司各弦粗细不同，张力也就不同，各弦的音程也就不同。品位的存在使得各弦的发声更加丰富，按住不同的品位，琴弦能够产生震动的长度就会发生变化，发出的声音也会变化。通过不同的品位与不同粗细的弦之间组合，就可以得到丰富的振幅，也就是我们听到的音程。但是，这时的信号仅仅是机械震动信号，作为电声乐器，电贝司还需要将机械震动信号转换为电信号。这就需要拾音器的介入。
机械震动信号转换为电信号是通过磁导体在磁场中运动得到的。弦的震动引起磁导体的运动，磁导体的运动导致磁场的变化，磁场的变化将会引发电流的变化。这样信号的转化过程就完成了。这一过程发生在拾音器中，所以电贝司的好坏在一定程度上取决于拾音器的好坏。
之后电信号流向音箱，此时信号比较微弱，会存在噪声。因此通常乐手会额外购置效果器，效果器除了可以放大电流外还可以改变音色和叠加音响效果。当然这是额外的配置，不属于电贝司自身的系统。
根据发声原理，可以把电贝司分为发声系统、捕获声音系统和传递声音系统。其中发声系统的优劣在于电贝司本身的材料属性（电贝司琴身主要为木质，以枫木为佳，琴弦主要为不锈钢或是镍，变化相对较少），而捕获声音和传递声音系统的好坏很大程度是取决去拾音器的，因此电贝司发展的核心就是拾音器技术的发展。
3 拾音器技术发展的简要TRIZ分析
1932年铝制夏威夷电吉他使用了第一款电磁拾音器[3]，由两个马蹄形磁铁和一个线圈组成，虽然体积相比现在的要庞大，但是可谓是革命性的发明。从TRIZ理论的角度来分析，这项发明运用了40条发明创造原理的第18条原理—由电震动代替机械震动，从而实现了声音信号的转化，为今后的拾音器技术发展奠定了基础。从今天的角度来看，这款拾音器自身没有电源，只是被动的接受声音信号，所以属于被动拾音器。尽管此时的电信号是模拟信号，但是由于被动拾音器内没有模拟电路，因此无法对信号进行运算。主动拾音器的出现很好的解决了这一问题。
第一款主动拾音器诞生于20世纪70年代。主动拾音器解决了被动拾音器的噪声问题。主动拾音器由于加入了电池，可以修饰电信号，声音更加响亮。这里同样体现了TRIZ理论的反馈原理与替代机械系统原理。相比1932年的产品，拾音器体积更小，效果更好。进入21世纪，随着数字信号的广泛应用，数字拾音器应运而生，进一步除去噪声，缩小拾音器的体积。
根据TRIZ理论中的技术进化模式分析，拾音器技术的进化发展如图2所示。可以发现电贝司的进化就是步步实现理想化的过程，即百分之百吸收琴弦的振动信号。具体体现在不断提高系统的可控性，也就是不断提高对声音信号的控制。例如，主动电路出现后，去除噪音信号的处理能力不断加强。除此之外，还体现在宏观系统向微观系统进化方面，由开始的宏观机械系统向着更微观的电磁系统，再到最后的数字虚拟系统进化。
4 基于物场模型与技术系统进化模式的电贝司发展分析
4.1物场模型
根据电贝斯的基本功能，确定相关元素为：
S1—声音；S2—弦；F—机械力。建立电贝斯的物场模型（如图3）。
由于电贝斯包含3个系统，为了更好的分析问题，我们逐个系统的建立物场模型。
对于发声系统，确定的相关元素为：
S1—声波；S2—弦；F—人拨动弦的机械力。
对于捕获声音系统来说，相关元素如下：
S1—电磁波；S2—声波；F—电磁场。
而对于传递声音系统相关元素分析如下：
S1—数字信号；S2—电磁波；F—某种转换场。
通过分析我们发现，电贝司的发展就是不断的改良F场的应用，通过场的替换来不断提高声音信号转换的效率与完整度。
对于捕获声音系统和传递声音系统来说，第一款电贝司运用的场仅仅是电磁场，效率很低，属于效应不足模型。因此应用标准解法5，加入另外一场。也就是在被动拾音器的基础上，加入电池，加入另外的电场来提高效应。数字拾音器的出现则是应用了标准解法4，即用另外一个场替换原来的场，具体体现在传递声音阶段，用数字信号场替换了电磁场，进一步提高效应。
然而纵观电贝司的发展，发声系统中无论是S1声音，S2弦还是F人拨动弦的机械力，基本上没有发生变化。仅有的变化也只是在材料和形态层面的，在技术原理层面没有根本性的变化。
针对现在最新的数字信号的电贝司，综合电贝司的发声过程，建立其物场模型（如图4）。
依照理想化模型的标准来看，数字化的电贝司依然是效应不足模型。根据TRIZ理论有三个标准解法解决这一问题，标准解法4、5、6。它们分别是用另外一个场来代替原来的场，增加另外一个场来强化有用的效应，和增加1个物质，并加上另外1个场来提高效用。通过上述分析我们得知标准解法4和5在发展的过程中起到了很大作用。这三种中解法将如何继续在未来发展中应用，需要借助技术系统进化模式分析得到。
4.2技术系统进化模式
根据系统向微观系统技术进化路线模型（如图5），可以分析发现技术进化的最好形式就是有场主导的模式。由拾音器参与的捕获声音系统与传递声音系统已经进化到了最高形式。然而对于发声系统来说，弦的调节是依靠蜗轮蜗杆机构实现的，弦的固定依靠的是螺纹连接（如图6）。技术进化最多处在多铰接阶段，相对原始，有很大发展空间。这一结果与物场模型中的分析结果相吻合。根据物场模型中的标准解法4，那么未来的发声系统将用一种场来代替现有的弦来进行发声。如果根据标准解法5，将引入一种场来协助现有的弦发声系统。如果根据标准解法6，将用一种新的物质代替现有的弦，并且这种新物质将在场的作用下发出声音。 5 未来电贝司发展的趋势
随着NUI（自然用户界面）技术不断发展，无弦贝斯的出现将成为可能。电贝司的人机交互将进入下一个高级阶段。NUI是基于传统的人类本能的交互模式，因此也更加符合人的行为习惯。也就是说未来的贝司手不用改变其以往的演奏习惯（比如和弦的指法等）就能适应无弦贝司的演奏。NUI在电贝司中的应用本质上就是应用标准解法4，用一种场代替了原来的弦。通过贝司手手指在指板品位上的按压，NUI就能感受到信号，并且传递信号。这种信号已经是数字信号，可以进行后续的处理，而传统的捕获声音系统将失去其作用。因此，无弦贝司将会是没有拾音器的电贝司。由于舍弃了拾音器，电贝司的琴身结构将会发生根本性的改变，未来无弦电贝司的造型对于工业设计师来说有极大的发挥空间，未来电贝司的造型将是多元化的，不可预测的。
当然，现阶段的NUI还存在一定问题的，相比现在的电贝司其效果还是不尽如人意的。由于乐器的特殊属性，传统的物理操作依然是不可替代的，尤其是一些特殊的弹奏技巧。但是无弦贝斯概念是电贝司的未来发展的一个可能方向。传统电贝司在短时间内不会消失，就象手动变速箱不会被自动变速箱取代一样，传统贝司还会沿着自身的进化路线进化，不断进行细微的调整和改进。传统有弦电贝司很长时间内将不会失去乐迷和乐手的喜爱。
6 结论
通过对电贝司发声原理的分析，把电贝司分为发生系统、捕获声音系统和传递声音系统。电贝司的技术核心就是拾音器技术，通过对拾音器技术发展的分析发现拾音器的进化是有规律可循的。拾音器的发展经过了电磁拾音器到压电拾音器到最近的数字拾音器，电贝司的进化实质是朝着声音信号损失越来越少的方向发展，也可以说是理想化程度逐步深化提高的过程。通过对电贝司的物场模型分析，分析电贝司三系统中的发声系统还处在技术进化较为原始的阶段，单铰接，双铰接的情况还是存在的。另外两个系统已经进化到了场的层次，也是技术进化模型中的最高层次，可以进化的空间相对较小。因此未来电贝司发声系统的技术进化将是电贝司发展的突破口和重点所在。基于NUI技术的无弦电贝司的出现将成为可能，而且其拾音器也可能会消失，这将从根本上改变电贝司的造型，更加丰富多彩。
参考文献
[1]孙放.电鸣乐器的兴起及其科学技术背景电鸣乐器的诞生[D].上海：华东师范大学哲学系，2011.
[2]贝斯的发展史.http：//bass.baike.com/article-73221.html
[3]电吉他与摇滚乐私史.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_6fbfa8d30100s3bf.html
[4]朱力.应用TRIZ理论物-场模型分析方法解决汽车清洗问题[J]. 新技术新工艺，2008.
[5]谢鹏波.基于TRIZ理论之物—场模型分析法优化自动供水系统[J]. 科技传播，2012.
[6]周长青， 彭伟. TRIZ理论物-场模型的演化及其应用[J]. 轻工机械，2010.
[7]孙冠宇.电贝司的创造与发展[J].黄河之声，2010.
[8]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用[M].北京：化学工业出版社，2004
责编/王蒙
自从1951年芬达电乐器制造公司推出了首款大批量生产的电贝司，名为“精确贝司”（Precision Bass），通常简称为“p贝司”[1]（如图1[2]）。至今，电贝司的发展已经走过了60多个年头。在这60多年里电贝司得到了充分的发展，与乐手的配合也越来越默契。探究电贝司发展的核心，需要从认识电贝司的发声原理开始。
2 电贝司的发声原理
电贝司的发声原理与电吉他的发声原理基本一致。首先由人拨动琴弦，产生琴弦的振动。琴弦的震动的幅度对应着音程。由于电贝司各弦粗细不同，张力也就不同，各弦的音程也就不同。品位的存在使得各弦的发声更加丰富，按住不同的品位，琴弦能够产生震动的长度就会发生变化，发出的声音也会变化。通过不同的品位与不同粗细的弦之间组合，就可以得到丰富的振幅，也就是我们听到的音程。但是，这时的信号仅仅是机械震动信号，作为电声乐器，电贝司还需要将机械震动信号转换为电信号。这就需要拾音器的介入。
机械震动信号转换为电信号是通过磁导体在磁场中运动得到的。弦的震动引起磁导体的运动，磁导体的运动导致磁场的变化，磁场的变化将会引发电流的变化。这样信号的转化过程就完成了。这一过程发生在拾音器中，所以电贝司的好坏在一定程度上取决于拾音器的好坏。
之后电信号流向音箱，此时信号比较微弱，会存在噪声。因此通常乐手会额外购置效果器，效果器除了可以放大电流外还可以改变音色和叠加音响效果。当然这是额外的配置，不属于电贝司自身的系统。
根据发声原理，可以把电贝司分为发声系统、捕获声音系统和传递声音系统。其中发声系统的优劣在于电贝司本身的材料属性（电贝司琴身主要为木质，以枫木为佳，琴弦主要为不锈钢或是镍，变化相对较少），而捕获声音和传递声音系统的好坏很大程度是取决去拾音器的，因此电贝司发展的核心就是拾音器技术的发展。
3 拾音器技术发展的简要TRIZ分析
1932年铝制夏威夷电吉他使用了第一款电磁拾音器[3]，由两个马蹄形磁铁和一个线圈组成，虽然体积相比现在的要庞大，但是可谓是革命性的发明。从TRIZ理论的角度来分析，这项发明运用了40条发明创造原理的第18条原理—由电震动代替机械震动，从而实现了声音信号的转化，为今后的拾音器技术发展奠定了基础。从今天的角度来看，这款拾音器自身没有电源，只是被动的接受声音信号，所以属于被动拾音器。尽管此时的电信号是模拟信号，但是由于被动拾音器内没有模拟电路，因此无法对信号进行运算。主动拾音器的出现很好的解决了这一问题。
第一款主动拾音器诞生于20世纪70年代。主动拾音器解决了被动拾音器的噪声问题。主动拾音器由于加入了电池，可以修饰电信号，声音更加响亮。这里同样体现了TRIZ理论的反馈原理与替代机械系统原理。相比1932年的产品，拾音器体积更小，效果更好。进入21世纪，随着数字信号的广泛应用，数字拾音器应运而生，进一步除去噪声，缩小拾音器的体积。
根据TRIZ理论中的技术进化模式分析，拾音器技术的进化发展如图2所示。可以发现电贝司的进化就是步步实现理想化的过程，即百分之百吸收琴弦的振动信号。具体体现在不断提高系统的可控性，也就是不断提高对声音信号的控制。例如，主动电路出现后，去除噪音信号的处理能力不断加强。除此之外，还体现在宏观系统向微观系统进化方面，由开始的宏观机械系统向着更微观的电磁系统，再到最后的数字虚拟系统进化。
4 基于物场模型与技术系统进化模式的电贝司发展分析
4.1物场模型
根据电贝斯的基本功能，确定相关元素为：
S1—声音；S2—弦；F—机械力。建立电贝斯的物场模型（如图3）。
由于电贝斯包含3个系统，为了更好的分析问题，我们逐个系统的建立物场模型。
对于发声系统，确定的相关元素为：
S1—声波；S2—弦；F—人拨动弦的机械力。
对于捕获声音系统来说，相关元素如下：
S1—电磁波；S2—声波；F—电磁场。
而对于传递声音系统相关元素分析如下：
S1—数字信号；S2—电磁波；F—某种转换场。
通过分析我们发现，电贝司的发展就是不断的改良F场的应用，通过场的替换来不断提高声音信号转换的效率与完整度。
对于捕获声音系统和传递声音系统来说，第一款电贝司运用的场仅仅是电磁场，效率很低，属于效应不足模型。因此应用标准解法5，加入另外一场。也就是在被动拾音器的基础上，加入电池，加入另外的电场来提高效应。数字拾音器的出现则是应用了标准解法4，即用另外一个场替换原来的场，具体体现在传递声音阶段，用数字信号场替换了电磁场，进一步提高效应。
然而纵观电贝司的发展，发声系统中无论是S1声音，S2弦还是F人拨动弦的机械力，基本上没有发生变化。仅有的变化也只是在材料和形态层面的，在技术原理层面没有根本性的变化。
针对现在最新的数字信号的电贝司，综合电贝司的发声过程，建立其物场模型（如图4）。
依照理想化模型的标准来看，数字化的电贝司依然是效应不足模型。根据TRIZ理论有三个标准解法解决这一问题，标准解法4、5、6。它们分别是用另外一个场来代替原来的场，增加另外一个场来强化有用的效应，和增加1个物质，并加上另外1个场来提高效用。通过上述分析我们得知标准解法4和5在发展的过程中起到了很大作用。这三种中解法将如何继续在未来发展中应用，需要借助技术系统进化模式分析得到。
4.2技术系统进化模式
根据系统向微观系统技术进化路线模型（如图5），可以分析发现技术进化的最好形式就是有场主导的模式。由拾音器参与的捕获声音系统与传递声音系统已经进化到了最高形式。然而对于发声系统来说，弦的调节是依靠蜗轮蜗杆机构实现的，弦的固定依靠的是螺纹连接（如图6）。技术进化最多处在多铰接阶段，相对原始，有很大发展空间。这一结果与物场模型中的分析结果相吻合。根据物场模型中的标准解法4，那么未来的发声系统将用一种场来代替现有的弦来进行发声。如果根据标准解法5，将引入一种场来协助现有的弦发声系统。如果根据标准解法6，将用一种新的物质代替现有的弦，并且这种新物质将在场的作用下发出声音。 5 未来电贝司发展的趋势
随着NUI（自然用户界面）技术不断发展，无弦贝斯的出现将成为可能。电贝司的人机交互将进入下一个高级阶段。NUI是基于传统的人类本能的交互模式，因此也更加符合人的行为习惯。也就是说未来的贝司手不用改变其以往的演奏习惯（比如和弦的指法等）就能适应无弦贝司的演奏。NUI在电贝司中的应用本质上就是应用标准解法4，用一种场代替了原来的弦。通过贝司手手指在指板品位上的按压，NUI就能感受到信号，并且传递信号。这种信号已经是数字信号，可以进行后续的处理，而传统的捕获声音系统将失去其作用。因此，无弦贝司将会是没有拾音器的电贝司。由于舍弃了拾音器，电贝司的琴身结构将会发生根本性的改变，未来无弦电贝司的造型对于工业设计师来说有极大的发挥空间，未来电贝司的造型将是多元化的，不可预测的。
当然，现阶段的NUI还存在一定问题的，相比现在的电贝司其效果还是不尽如人意的。由于乐器的特殊属性，传统的物理操作依然是不可替代的，尤其是一些特殊的弹奏技巧。但是无弦贝斯概念是电贝司的未来发展的一个可能方向。传统电贝司在短时间内不会消失，就象手动变速箱不会被自动变速箱取代一样，传统贝司还会沿着自身的进化路线进化，不断进行细微的调整和改进。传统有弦电贝司很长时间内将不会失去乐迷和乐手的喜爱。
6 结论
通过对电贝司发声原理的分析，把电贝司分为发生系统、捕获声音系统和传递声音系统。电贝司的技术核心就是拾音器技术，通过对拾音器技术发展的分析发现拾音器的进化是有规律可循的。拾音器的发展经过了电磁拾音器到压电拾音器到最近的数字拾音器，电贝司的进化实质是朝着声音信号损失越来越少的方向发展，也可以说是理想化程度逐步深化提高的过程。通过对电贝司的物场模型分析，分析电贝司三系统中的发声系统还处在技术进化较为原始的阶段，单铰接，双铰接的情况还是存在的。另外两个系统已经进化到了场的层次，也是技术进化模型中的最高层次，可以进化的空间相对较小。因此未来电贝司发声系统的技术进化将是电贝司发展的突破口和重点所在。基于NUI技术的无弦电贝司的出现将成为可能，而且其拾音器也可能会消失，这将从根本上改变电贝司的造型，更加丰富多彩。
参考文献
[1]孙放.电鸣乐器的兴起及其科学技术背景电鸣乐器的诞生[D].上海：华东师范大学哲学系，2011.
[2]贝斯的发展史.http：//bass.baike.com/article-73221.html
[3]电吉他与摇滚乐私史.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_6fbfa8d30100s3bf.html
[4]朱力.应用TRIZ理论物-场模型分析方法解决汽车清洗问题[J]. 新技术新工艺，2008.
[5]谢鹏波.基于TRIZ理论之物—场模型分析法优化自动供水系统[J]. 科技传播，2012.
[6]周长青， 彭伟. TRIZ理论物-场模型的演化及其应用[J]. 轻工机械，2010.
[7]孙冠宇.电贝司的创造与发展[J].黄河之声，2010.
[8]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用[M].北京：化学工业出版社，2004
责编/王蒙