不同弦材的古箏音響比較
——以尼龍鋼絲弦和鋼絲弦為例

楊雨霄

箏從戰國時期發展至今，隨不同時代對音樂審美的改變，形制不斷被完善，音色表現也不同。琴弦的材質是影響古箏音色的關鍵之一。從古至今制弦的材料多種多樣，如：動物材料、蠶絲、尼龍絲、鋼絲以及現常用的尼龍鋼絲。雖然現今古箏使用最多的是尼龍包裹鋼絲材質的琴弦，但在演奏傳統箏樂時，鋼絲弦箏更受演奏者們的喜愛。兩種琴弦因材質不同，音色表現上也有差異，文章通過對比兩種材質琴弦的音響特征，對不同弦材音色的差異做出客觀評價，希望在今后的演奏中，根據不同流派的需求，適當地選擇不同材料的琴弦，從而突出箏曲的風格特點。

一、弦材簡述

(一)鋼絲弦

自明清以來，我國沿海地區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、表現力豐富被大量使用，與此同時，箏樂開始被冠以“流派”的概念。傳統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、客家箏四個箏派。鋼絲弦箏演奏傳統箏曲的優勢在于：鋼絲弦樂音的余音悠長，且清晰明亮，利于余音的保留所產生的“余韻”；琴弦張力較大，輕輕一按便有十分明顯的按滑音效果，減小左手負擔，保障韻味；因金屬材質的特點，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。這些特征符合這個時代對箏樂的審美，鋼絲弦因此成為了傳統箏曲的代表。

(二)尼龍鋼絲弦

新中國成立后，我國與外國交流日益頻繁，西方音樂慢慢滲透國人的聽覺審美，單一的傳統音樂已不能滿足大眾的聽覺審美需求，為順應時代發展，民族樂器的改良被推上浪潮。古箏的改良主要從擴大音域、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，弦質的選擇最為重要，20世紀60年代末，在上海音樂學院王巽之先生的指導下生產出了以鋼絲為弦芯，外裹尼龍絲的尼龍纏鋼絲箏弦。弦質得到改良后的古箏，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，十分利于現代箏曲的創作，此種新型箏的問世，在業界內受到了大力的支持與肯定。

二、測量與分析

(一)音色的概念界定

中國音樂學院韓寶強教授在《音的歷程：現代音樂聲學導論》一書中，參照有關詞典對音色的概念作出以下定義：“音色，樂音的品質特征，能夠將音高、音強和音長都相同的兩個音，區別開來的一種聲音屬性?！盵1]人的聽覺系統只能在某一個范圍內正確地判斷出其中的物理變化，而主觀聽覺不一定能對樂器聲學特性的變化形成嚴謹的對應變化，因此要將樂器聲學特性中的細節特征清晰顯現出來，就需要借助客觀聲學軟件從頻域和時域的角度對其進行分析。樂器聲學特性中，音色涉及到的物理參量就包括時域和頻域，時域指音頻信號隨時間的變化特性，頻域指音頻信號中包含的頻率分布特性。頻域中樂音諧音的頻率排列關系以及時域中諧音的能量變化共同構成了音色。

(二)聲音時間包絡分析

聲音的時間包絡(Time Envelope)是音色的一個重要組成部分，是聲音在時域角度的音色表現。樂音的時間包絡可分為四個階段：起振時間(Attack Time)、衰減時間(Decay Time)、持續時間(Sustain Time)、釋放時間(Release Time)，簡稱ADSR。起振時間是指聲音從無聲狀態到振動峰值的時間；衰減時間是指當聲音達到峰值后迅速墜入到持續音量的時間；持續時間是指衰減后聲音維持音量的時間；釋放時間是指聲音從持續音量到人耳無法感知的時間。持續時間更多體現在拉弦樂器上，琴弓在琴弦上摩擦時間越久，保持時間越長，反之越短；而彈撥樂器的振動體被激發后不能像拉弦樂器那樣得到能量的持續供給，因此箏的樂音在動態變化上總體呈現的是起振、衰減、釋放這三個過程。

(三)測量的實驗內容及條件

本次測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。此次實驗是在同一臺共鳴體上更換兩種弦材的琴弦，對其進行錄音，兩種琴弦分別從三個音區中選取一個樂音樣本進行聲音采樣，并使用聲學軟件Sonic Visualiser進行音色的對比分析。Sonic Visualiser可以將音頻數據進行分析注解，并查看它們的頻譜和波形圖，使得音頻文件呈現視覺效果，用于分析某個瞬態的諧音分布及能量，利用頻譜對比諧音的數量和強度來進行頻域分析，利用波形圖對比二者起振時間的快慢進行時域分析。

(四)頻譜分析

人耳對“音色”的感知是通過分析聲音的諧音列結構和起始狀態來獲得的，這兩種因素中任何一個發生變化都會對人耳的“音色”感知造成影響。每個樂音音色的異同，主要由諧音列的數量和強度這兩個要素來定的。筆者在事先錄制好的聲音采樣文件中，選取高、中、低三個音區里一個散音的樂音樣本，使用聲學軟件Sonic Visualiser，從頻域的視角，觀察兩種琴弦諧音分布的差異，對兩種弦材空弦音的聲學特征進行對比分析。選取測量的樂音涵蓋了古箏的三個音區，分別是位于高音區6弦D，對應鋼琴琴鍵小字二組d；中音區10弦E，對應鋼琴琴鍵小字一組e；低音區12弦B,對應鋼琴琴鍵小字組b。

1.不同弦材發聲的頻域分析

a.6弦d2音音響比較

圖a-2 鋼絲弦

表1-1 高音區小字二組d諧音分布能量

對比兩種琴弦高音區小字二組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2391Hz的諧音，且這個諧音能量比鋼絲弦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，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。因此，高音區的鋼絲弦音色明亮，尼龍鋼絲弦的音色雖有明亮的特點，但相比之下更圓潤。

b.10弦e1音音響比較

圖b-1 尼龍鋼絲弦

圖b-2 鋼絲弦

表1-2 中音區小字一組e諧音分布能量

對比中音區小字一組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，中音區的鋼絲弦音色更明亮，且有明顯“金屬音”特點。

c.12弦b音音響比較

圖c-1 尼龍鋼絲弦

圖c-2 鋼絲弦

對比低音區小字組b的諧音，二者第一諧音能量帶寬都較寬，音色都有較圓潤的特點；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量豐富，音色更明亮；鋼絲弦高頻諧音數量豐富，未在表1-3中標注的諧音分別是：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。因此，低音區尼龍鋼絲弦個鋼絲弦音色雖圓潤，但鋼絲弦更明亮，且“金屬音”特點明顯。

表1-3 低音區小字組b諧音分布能量

2.不同弦材發聲的時域分析

圖2-1-1 尼龍鋼絲弦高音區d2音

圖2-1-2 鋼絲弦高音區d2音

圖2-2-1 尼龍鋼絲弦中音區e1音

圖2-2-2 鋼絲弦中音區e1音

圖2-3-1 尼龍鋼絲弦低音區b音

圖2-3-2 鋼絲弦低音區b音

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

表2-1

結 論

通過以上從頻域和時域的數據對比分析，鋼絲弦在諧音數量上都比尼龍鋼絲弦的數量豐富，高頻排列更加密集，且鋼絲弦比尼龍鋼絲弦起振時間要晚，余韻更長，正因為這些特點，鋼絲弦更多使用在演奏傳統箏曲中，而尼龍弦諧音數量較少，頻率排列較松散，且起振時間較快，余音較短，音色更加柔和、圓潤、渾厚，更適合演繹高難度的現代作品。此次研究，筆者通過從聲學的角度對兩種弦材琴弦的音響特征做出客觀評價，希望在今后的演奏中，可根據不同流派的需求，選擇更能突出箏曲風格特點的弦材，而不是拘泥于一種音色，或者可以探索目前沒有出現的材料，帶給音樂更多豐富的色彩。

注釋:

[1]韓寶強.音的歷程：現代音樂聲學導論[M].北京:人民音樂出版社,2016:45.