不同弦材的古箏音響比較

[摘?要]古箏已有兩千多年的歷史，隨著每個(gè)時(shí)代音樂文化審美的發(fā)展，其在音色表現(xiàn)上也不斷地被完善著。弦材是影響音色形成的關(guān)鍵要素之一。現(xiàn)今常見的弦材有兩種：一種是尼龍鋼絲弦，另一種是鋼絲弦。本文將從聲學(xué)角度出發(fā)，通過聲學(xué)軟件查看頻譜和波形圖，分析頻域特性和時(shí)域特性，用數(shù)據(jù)說明兩種弦材琴弦造成的音響差異，進(jìn)而詮釋兩種弦材各自適合表現(xiàn)的音樂風(fēng)格。

[關(guān)鍵詞]古箏;琴弦;音響特征;聲學(xué)測(cè)量

[中圖分類號(hào)]J632.3?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A?[文章編號(hào)]1007-2233（2022）08-0148-06

[基金項(xiàng)目]四川省2020年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202-010654005S）。

[作者簡(jiǎn)介]楊雨霄（1997—?），女，四川音樂學(xué)院實(shí)驗(yàn)藝術(shù)學(xué)院碩士研究生。（成都?610000）

箏從戰(zhàn)國(guó)時(shí)期發(fā)展至今，隨不同時(shí)代對(duì)音樂審美的改變，形制不斷被完善，音色表現(xiàn)也不同。琴弦的材質(zhì)是影響古箏音色的關(guān)鍵之一。從古至今制弦的材料多種多樣，如：動(dòng)物材料、蠶絲、尼龍絲、鋼絲以及現(xiàn)常用的尼龍鋼絲。雖然現(xiàn)今古箏使用最多的是尼龍包裹鋼絲材質(zhì)的琴弦，但在演奏傳統(tǒng)箏樂時(shí)，鋼絲弦箏更受演奏者們的喜愛。兩種琴弦因材質(zhì)不同，音色表現(xiàn)上也有差異，文章通過對(duì)比兩種材質(zhì)琴弦的音響特征，對(duì)不同弦材音色的差異做出客觀評(píng)價(jià)，希望在今后的演奏中，根據(jù)不同流派的需求，適當(dāng)?shù)剡x擇不同材料的琴弦，從而突出箏曲的風(fēng)格特點(diǎn)。

一、弦材簡(jiǎn)述

（一）鋼絲弦

自明清以來，我國(guó)沿海地區(qū)城市與海外交流頻繁，金屬制弦的傳入使箏得到了借鑒，其中鋼絲弦因張力大、余音長(zhǎng)、表現(xiàn)力豐富被大量使用，與此同時(shí)，箏樂開始被冠以“流派”的概念。傳統(tǒng)箏樂被分為九大流派，使用鋼絲弦箏較多的是河南箏、山東箏、潮州箏、客家箏四個(gè)箏派。鋼絲弦箏演奏傳統(tǒng)箏曲的優(yōu)勢(shì)在于：鋼絲弦樂音的余音悠長(zhǎng)，且清晰明亮，利于余音的保留所產(chǎn)生的“余韻”;琴弦張力較大，輕輕一按便有十分明顯的按滑音效果，減小左手負(fù)擔(dān)，保障韻味;因金屬材質(zhì)的特點(diǎn)，不同于絲弦的古樸淡雅，鋼絲弦的音色有著明亮的金屬特征。這些特征符合這個(gè)時(shí)代對(duì)箏樂的審美，鋼絲弦因此成為了傳統(tǒng)箏曲的代表。

（二）尼龍鋼絲弦

新中國(guó)成立后，我國(guó)與外國(guó)交流日益頻繁，西方音樂慢慢滲透國(guó)人的聽覺審美，單一的傳統(tǒng)音樂已不能滿足大眾的聽覺審美需求，為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，民族樂器的改良被推上浪潮。古箏的改良主要從擴(kuò)大音域、音量及音色方面入手。其中，音色的改良尤為重要。影響音色的因素有很多，包括形制、材料等，弦質(zhì)的選擇最為重要，20世紀(jì)60年代末，在上海音樂學(xué)院王巽之先生的指導(dǎo)下生產(chǎn)出了以鋼絲為弦芯，外裹尼龍絲的尼龍纏鋼絲箏弦。弦質(zhì)得到改良后的古箏，其音色兼具鋼絲弦箏的華麗明亮以及絲弦箏的古樸溫婉，琴弦音色柔和、張力適中，十分利于現(xiàn)代箏曲的創(chuàng)作，此種新型箏的問世，在業(yè)界內(nèi)受到了大力的支持與肯定。

二、測(cè)量與分析

（一）音色的概念界定

中國(guó)音樂學(xué)院韓寶強(qiáng)教授在《音的歷程：現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》一書中，參照有關(guān)詞典對(duì)音色的概念作出以下定義：“音色，樂音的品質(zhì)特征，能夠?qū)⒁舾摺⒁魪?qiáng)和音長(zhǎng)都相同的兩個(gè)音，區(qū)別開來的一種聲音屬性?！盵1]人的聽覺系統(tǒng)只能在某一個(gè)范圍內(nèi)正確地判斷出其中的物理變化，而主觀聽覺不一定能對(duì)樂器聲學(xué)特性的變化形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)應(yīng)變化，因此要將樂器聲學(xué)特性中的細(xì)節(jié)特征清晰顯現(xiàn)出來，就需要借助客觀聲學(xué)軟件從頻域和時(shí)域的角度對(duì)其進(jìn)行分析。樂器聲學(xué)特性中，音色涉及到的物理參量就包括時(shí)域和頻域，時(shí)域指音頻信號(hào)隨時(shí)間的變化特性，頻域指音頻信號(hào)中包含的頻率分布特性。頻域中樂音諧音的頻率排列關(guān)系以及時(shí)域中諧音的能量變化共同構(gòu)成了音色。

（二）聲音時(shí)間包絡(luò)分析

聲音的時(shí)間包絡(luò)（Time Envelope）是音色的一個(gè)重要組成部分，是聲音在時(shí)域角度的音色表現(xiàn)。樂音的時(shí)間包絡(luò)可分為四個(gè)階段：起振時(shí)間（Attack Time）、衰減時(shí)間（Decay Time）、持續(xù)時(shí)間（Sustain Time）、釋放時(shí)間（Release Time），簡(jiǎn)稱ADSR。起振時(shí)間是指聲音從無(wú)聲狀態(tài)到振動(dòng)峰值的時(shí)間;衰減時(shí)間是指當(dāng)聲音達(dá)到峰值后迅速墜入到持續(xù)音量的時(shí)間;持續(xù)時(shí)間是指衰減后聲音維持音量的時(shí)間;釋放時(shí)間是指聲音從持續(xù)音量到人耳無(wú)法感知的時(shí)間。持續(xù)時(shí)間更多體現(xiàn)在拉弦樂器上，琴弓在琴弦上摩擦?xí)r間越久，保持時(shí)間越長(zhǎng)，反之越短;而彈撥樂器的振動(dòng)體被激發(fā)后不能像拉弦樂器那樣得到能量的持續(xù)供給，因此箏的樂音在動(dòng)態(tài)變化上總體呈現(xiàn)的是起振、衰減、釋放這三個(gè)過程。

（三）測(cè)量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及條件

本次測(cè)量中使用的尼龍鋼絲弦是上海民族樂器一廠制作的B型弦;鋼絲弦是無(wú)錫市琴弦廠的錫山牌古箏琴弦;古箏是上海民族樂器一廠制作的QHFH01型號(hào)。此次實(shí)驗(yàn)是在同一臺(tái)共鳴體上更換兩種弦材的琴弦，對(duì)其進(jìn)行錄音，兩種琴弦分別從三個(gè)音區(qū)中選取一個(gè)樂音樣本進(jìn)行聲音采樣，并使用聲學(xué)軟件Sonic Visualiser進(jìn)行音色的對(duì)比分析。Sonic Visualiser可以將音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析注解，并查看它們的頻譜和波形圖，使得音頻文件呈現(xiàn)視覺效果，用于分析某個(gè)瞬態(tài)的諧音分布及能量，利用頻譜對(duì)比諧音的數(shù)量和強(qiáng)度來進(jìn)行頻域分析，利用波形圖對(duì)比二者起振時(shí)間的快慢進(jìn)行時(shí)域分析。

（四）頻譜分析

人耳對(duì)“音色”的感知是通過分析聲音的諧音列結(jié)構(gòu)和起始狀態(tài)來獲得的，這兩種因素中任何一個(gè)發(fā)生變化都會(huì)對(duì)人耳的“音色”感知造成影響。每個(gè)樂音音色的異同，主要由諧音列的數(shù)量和強(qiáng)度這兩個(gè)要素來定的。筆者在事先錄制好的聲音采樣文件中，選取高、中、低三個(gè)音區(qū)里一個(gè)散音的樂音樣本，使用聲學(xué)軟件Sonic Visualiser，從頻域的視角，觀察兩種琴弦諧音分布的差異，對(duì)兩種弦材空弦音的聲學(xué)特征進(jìn)行對(duì)比分析。選取測(cè)量的樂音涵蓋了古箏的三個(gè)音區(qū)，分別是位于高音區(qū)6弦D，對(duì)應(yīng)鋼琴琴鍵小字二組d;中音區(qū)10弦E，對(duì)應(yīng)鋼琴琴鍵小字一組e;低音區(qū)12弦B，對(duì)應(yīng)鋼琴琴鍵小字組b。

1.不同弦材發(fā)聲的頻域分析

a.6弦d2音音響比較

對(duì)比兩種琴弦高音區(qū)小字二組d的諧音，鋼絲弦諧音能量均高于尼龍鋼絲弦的諧音能量，在1700Hz—2900Hz之間，鋼絲弦比尼龍鋼絲弦多了一個(gè)2391Hz的諧音，且這個(gè)諧音能量比鋼絲弦1781Hz能量大，也大于尼龍鋼絲弦2941Hz的諧音能量，鋼絲弦音色較明亮;觀察頻譜，尼龍鋼絲弦第一諧音能量帶寬較寬，音色叫圓潤(rùn)，但尼龍鋼絲弦高頻能量衰減較緩慢，說明尼龍鋼絲弦音色也有明亮的特點(diǎn)。因此，高音區(qū)的鋼絲弦音色明亮，尼龍鋼絲弦的音色雖有明亮的特點(diǎn)，但相比之下更圓潤(rùn)。

對(duì)比中音區(qū)小字一組e的諧音，尼龍鋼絲弦600Hz—990Hz諧音能量最大，尼龍鋼絲弦第二諧音是兩種琴弦所有諧音能量中最大的，說明尼龍鋼絲弦鋼絲弦中高頻能量較突出音色明亮;鋼絲弦1000Hz以上頻率都比尼龍鋼絲弦頻率高，且鋼絲弦1600Hz以上諧音的能量比尼龍鋼絲弦1600Hz以上諧音的能量大，鋼絲弦的第七諧音在頻譜中能量較突出，頻響不均勻，“金屬音”明顯。因此，相比之下，中音區(qū)的鋼絲弦音色更明亮，且有明顯“金屬音”特點(diǎn)。

c.12弦b音音響比較

對(duì)比低音區(qū)小字組b的諧音，二者第一諧音能量帶寬都較寬，音色都有較圓潤(rùn)的特點(diǎn);鋼絲弦除第二諧音，其余諧音能量均大于尼龍鋼絲弦的諧音能量，且鋼絲弦高頻諧音數(shù)量豐富，音色更明亮;鋼絲弦高頻諧音數(shù)量豐富，未在表1-3中標(biāo)注的諧音分別是：第五諧音1266Hz（-29dB）、第六諧音1523Hz（-36dB）、第七諧音11781Hz（-36dB）、第八諧音2048Hz（-41dB）、第九諧音2250Hz（-39dB）、第十諧音2824Hz（-36.5dB），從頻譜圖中可看到，第十諧音能量在中高頻段突出，有“金屬音”特點(diǎn)。因此，低音區(qū)尼龍鋼絲弦個(gè)鋼絲弦音色雖圓潤(rùn)，但鋼絲弦更明亮，且“金屬音”特點(diǎn)明顯。

2.不同弦材發(fā)聲的時(shí)域分析

觀察表2-1可以看到，低音區(qū)鋼絲弦起振時(shí)間比尼龍鋼絲弦起振時(shí)間晚27.5秒，中音區(qū)鋼絲弦起振時(shí)間比尼龍鋼絲弦起振時(shí)間晚40秒，低音區(qū)鋼絲弦起振時(shí)間比尼龍鋼絲弦起振時(shí)間晚5.5秒，三個(gè)音區(qū)的鋼絲弦都比尼龍鋼絲弦的起振時(shí)間要晚。正是因?yàn)殇摻z弦比尼龍鋼絲弦起振時(shí)間要晚，所以能鋼絲弦的余韻比起尼龍鋼絲弦更長(zhǎng)，尤其在中音區(qū)，二者時(shí)間差是最大的，所以在演奏中，彈到中音區(qū)部分的時(shí)候，鋼絲弦能比尼龍鋼絲弦更能做出左手的濃厚韻味。

結(jié)?論

通過以上從頻域和時(shí)域的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，鋼絲弦在諧音數(shù)量上都比尼龍鋼絲弦的數(shù)量豐富，高頻排列更加密集，且鋼絲弦比尼龍鋼絲弦起振時(shí)間要晚，余韻更長(zhǎng)，正因?yàn)檫@些特點(diǎn)，鋼絲弦更多使用在演奏傳統(tǒng)箏曲中，而尼龍弦諧音數(shù)量較少，頻率排列較松散，且起振時(shí)間較快，余音較短，音色更加柔和、圓潤(rùn)、渾厚，更適合演繹高難度的現(xiàn)代作品。此次研究，筆者通過從聲學(xué)的角度對(duì)兩種弦材琴弦的音響特征做出客觀評(píng)價(jià)，希望在今后的演奏中，可根據(jù)不同流派的需求，選擇更能突出箏曲風(fēng)格特點(diǎn)的弦材，而不是拘泥于一種音色，或者可以探索目前沒有出現(xiàn)的材料，帶給音樂更多豐富的色彩。

注釋：

[1]韓寶強(qiáng).音的歷程：現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論[M].北京：人民音樂出版社，2016：45.

（責(zé)任編輯：莊?唯）