2007 年，耐克推出了一款名为 Sumo 的发球杆。它因其方形杆头形状以及击球时发出的标志性声音而立即被识别。噪音是响亮的“当当”声，许多球员觉得很烦人。“Sumo 的频率成分在 2,000-3,000 赫兹之间非常强，”宾夕法尼亚州立大学工程学院声学教授 Daniel A. Russell 说道。“这正是人耳对声音最敏感的区域。”
从性能角度来看，方形发球杆实际上有一些切实的优势。将重量移到杆头角落可以减少当球没有击中杆面上的甜点时发生的扭转。围绕重心的旋转减少意味着即使在击球不理想的情况下，也能打出更直的球。但回顾评论，很明显声音（以及在较小程度上是美学）是许多球员的交易破坏者。
为了避免未来的刺耳声音，耐克在 2015 年找到了 Russell，希望利用他当时 16 年来对体育用品声学（包括从棒球棒到网球拍的各种物品）的研究历史。该公司最终将在 2016 年完全退出高尔夫制造业务，但 Russell 继续深入研究高尔夫球杆声音的世界。
这款注定失败的方形发球杆的教训并没有被其他大型高尔夫球杆制造商忽视。“在 2000 年代初期到中期，有很多方形发球杆，”泰勒梅高尔夫公司的高级研究工程师 Brandon Woolley 说。“它们发出的声音很大，很刺耳。如果你在发球台听到有人击球，可以从两个球洞外认出它们。”2017 年，你不会在商店货架上找到任何方形发球杆。
试图清晰地描述完美的高尔夫球杆声音是一项困难且有时令人发笑的任务。球杆设计师使用“clacky”和“thwack”等词。听力学家使用“tink”和“thonk”等术语。我甚至遇到过一家大型零售体育用品商店的销售人员将一款流行的高尔夫球杆称为“splanky”。但是，尽管用词可能很有趣，但对于试图向球员推销装备的球员和公司来说，其影响是相当严重的。2015 年，仅在美国，高尔夫装备销售就达 25.5 亿美元，但球员即使球杆有可能提高他们的成绩，也不会购买听起来不好的球杆。
响亮的“叮”声
声音在 1959 年随着 Ping 1A 推杆的推出而成为高尔夫球杆制造商关注的焦点。1A 由 Karsten Solheim 设计，其刀片部分中空，有助于增大甜点并减少失误次数。击球时，它还发出标志性的响亮——或者更确切地说，叮当——的声音。这款推杆的性能巩固了其声誉，但其声音启发了 Ping 这个品牌，该品牌一直延续至今，成为一个装备帝国。
当时，声音只是一个附带效应，但现代球杆制造商在调整球杆声音方面非常谨慎。“几乎在我们用电脑模拟出原型后，我们就会尝试预测它会发出什么样的声音，”泰勒梅设计流程的 Woolley 说。“我们会测试各种配置下的每个原型，直到所有最终部件都就位。”
Callaway 在其球杆声学方面也经历了同样严格的过程，从计算机建模开始，然后在预生产的球杆进入现实世界。Callaway 木杆研发总监 Evan Gibbs 表示：“一旦我们有了实体原型，我们就会用麦克风测量声音，并使用相当复杂的软件来分析信号。”为了捕捉原始声音数据，该公司有时会让球员击球，有时则使用一个大摆锤将金属球撞击到杆面上，让工程师捕捉产生的频率。整个过程在一个消声室中进行，该室设计用于防止杂散振动弄脏数据。
除了声音之外，研究人员还会捕捉每次击球的大量其他诊断信息，以更全面地了解球杆的性能。一些公司使用专有相机，但也有先进的市售选项，例如 Russell 在宾州州立大学使用的 Track Man。这款价值 19,000 美元的设备使用雷达来测量杆头速度、发射角度、球的旋转以及其他关键统计数据等大量变量。
在所有情况下，各种商业和自定义声音软件都会分析录音，但球杆还会经过球员和参与开发过程的人员的主观测试。“我们不一定会将声音播放给焦点小组或类似群体听，”Woolley 说。“首席工程师和对产品有切身利益的研发主管会走过来听，并确保他们认为声音不错。”
声音与喧嚣
关于高尔夫击球可以追踪的变量数量令人震惊，但就声学而言，有几个关键要素：频率、振幅（通常称为音量）和持续时间。这些要素之间的关系对于获得良好的声音至关重要；如果其中一个出了问题，击球可能会迅速从令人满意的“叮当”声变成令人作呕的“砰”声。
“频率可能是我们测量的最重要方面，”Woolley 说。“我们尽量保持在 3,000 赫兹以上。如果低于此，我们会发现声音开始变差。”
球杆的频率也与它的感知音量交织在一起，这归因于一个称为等响曲线的现象。具有特定频率的声音会响亮，即使它们保持一致的分贝水平，仅仅因为耳朵对可听频谱的特定部分更敏感。这就是为什么有些手机铃声比其他铃声更容易听到的原因之一，即使它们都以相同的音量播放。
一次典型的发球杆击球会产生 80 分贝到大约 110 分贝的声音压力，这大致相当于一个尖叫的杰克锤。一旦这个数字超过 116 分贝，就会开始引入 长期听力损伤的风险。
声音的持续时间因球员而异。“你可能会发现有些球杆的持续时间太短，让它们听起来有点像塑料，”Woolley 说。“如果它们响得太久，就会产生音叉一样的效果，感觉会很奇怪。”典型的持续时间范围大约在 50 到 150 毫秒之间。
紧握并击打
发球杆发出的绝大部分声音并非来自杆面，而是来自空心杆头内部壁面的残余回响。美国高尔夫球协会（USGA）的规定规定，杆头浸入水中时，其排水量不得超过 460cc。大多数制造商为了追求更远的距离，将其推向了极限。这为振动和产生声音提供了大面积。
“为了满足美国高尔夫球协会的最大性能要求，大多数发球杆的杆面共振频率在 4,500 到 5,000 赫兹之间，”Russell 说。大多数杆面是钛合金的，其设计主要受性能驱动。然而，工程师们有一些技巧可以调整杆头其余部分的音效。
“我们使用的关键技术之一是肋骨，”Woolley 说。事实上，泰勒梅拥有多项关于在发球杆头内表面纵横交错使用金属肋骨的专利。随着杆头壁变薄以减轻重量，它们也更容易振动，需要进行阻尼。“我们使用（肋骨）来加固杆头的某些部分，以提高我们更喜欢的频率范围。”泰勒梅对肋骨的排列如何具体影响声音守口如瓶，但如果你打开其中一个杆头，很容易看到肋骨。
除了内部子结构外，泰勒梅还开始使用一种称为 Geocoustic 的鞋底技术。鞋底（杆头底部表面）的一部分有一个轻微的凹陷，这使得杆面更大，而不会超过美国高尔夫球协会的容积限制。突出凸曲面和鞋底上的一些外部肋骨的组合增加了刚性并抑制了振动，从而将频率推向了更理想的范围。
许多现代发球杆现在都包含碳纤维等复合材料，这极大地改变了球杆的整体声音性能。“复合材料增加了另一个复杂层，”Woolley 说。泰勒梅 2017 年的两款旗舰 M1 和 M2 发球杆都有复合材料的冠部，这减少了可能像钟或音叉一样发出声音的钛的用量。
虽然复合材料的使用现在被视为声学方面的一大优势，但在该领域也有警示故事。像 Callaway Big Bertha C4 这样的早期复合材料发球杆因听起来“沉闷”或像“砰”一样而受到评论家批评。
提高铁杆
虽然发球杆倾向于发出最响亮、最容易辨认的声音，但铁杆的声学同样重要，并且需要同样巧妙的工程设计。
许多职业球员使用纤细的刀片式铁杆，它们是锻造的、更小的、更厚的，因此它们的声音本质上是高音调且短暂的。然而，普通球员往往倾向于使用更大的腔式背部铁杆，后者提供更大的甜点，但对球的飞行轨迹控制较少。
根据 Woolley 的说法，随着球杆设计的演变，腔式背部铁杆的面部在近年来变得越来越薄。这种重量在杆头中的重新分配有助于增大甜点并为球提供更好的发射角度以增加距离。但是，它也导致整体声音效果不佳，共振过多。制造商会调整杆背上的品牌标志的尺寸、形状和材料，以试图控制频率。
“当然，标志是为了好看，”Woolley 解释道。“但这些标志背后有大量的工程设计，可以帮助加固和抑制杆头的某些部分。”
推杆
虽然发球杆和球道木发出的响亮声音吸引了很多关注，但 Russell 已将注意力转向了推杆更为柔和的声音。“人们会说推杆‘硬’或‘快’，或者另一方面，‘软’或‘慢’。这些术语都是由互动声学得出的，”Russell 解释道。撞击声的频率和响度与球员对球杆性能的描述相关。
“推杆的优势在于，与发球杆相比，它们可以非常重，所以通常没有这些薄壁结构会长时间发出回响和振动，”Woolley 说。“在推杆中获得好声音更容易。”但他接着说，随着推杆设计的日益奇异，公司越来越有动力监测每款球杆的声学效果，以保持在球员偏好的声音范围内。
挥杆音乐
虽然分析高尔夫球杆声音涉及大量硬科学，但最终确定最终音调并非一个简单明了的决定。
“工程声音的一个问题是，不同球员的喜好存在一些差异，”Woolley 笑着用。“我敢肯定，一定有人觉得那些方形发球杆听起来很酷。”
声音感知会受到从球员年龄到球场海拔高度的各种因素的影响。Callaway 的 Gibbs 说：“在日本，高尔夫球手通常比其他市场的球手更喜欢他们的发球杆发出更大声、持续时间更长的声音。”
将声音用作营销工具也不仅仅于此。一项 经常被引用的 2005 年研究表明，高尔夫球杆的声音与其整体“感觉”之间存在很强的相关性，“感觉”是一个有些模糊的指标，但在高尔夫世界中是一个无处不在的概念，它包含了特定球杆的各种元素。
“在玩家偏好和玩家对质量的感知方面，有三件事很重要：它们的感觉、它们的声音，以及球的初始感知轨迹，”Russell 解释道。根据他的经验，这会产生切实的心理效应。“有时你会和球员聊天，他们会说，‘哇，这个球很有力量，’但实际上它并没有飞得更远。”
