S型21弦箏與多聲箏的音響性能比較研究

孟文武

近現(xiàn)代樂器改良事業(yè)在音樂家們共同努力下不斷推進(jìn)，S型21弦制箏的成功研發(fā)是古箏改良史中重要里程碑。多聲箏的研發(fā)，是新一代箏人對于更豐富音樂表現(xiàn)、更深層次音樂內(nèi)涵的探索追求，兩種形制箏的音響性能的比較差異，一定程度上反映了某段時(shí)間樂器特定的文化意識、審美需求和音響表現(xiàn)。

一、踵事增華：當(dāng)代古箏形制的改良和確立

當(dāng)今普及古箏形制來看，s型21弦箏的運(yùn)用極為廣泛，就樂器層面而言，得益于當(dāng)代民族樂器先賢在樂器改良、研制層面做出的理論探索和操作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。建國后的民族樂器改良事業(yè)，圍繞著新型民族管弦樂隊(duì)的建設(shè)展開。“新中國成立以后百廢待興，文化事業(yè)建設(shè)也進(jìn)入了新的階段，黨中央的出臺了雙百方針等文化藝術(shù)新政策，一系列建設(shè)社會主義新音樂文化的基本方針，為民族管弦樂隊(duì)的發(fā)展提供重要的理論支撐”①，民族管弦樂隊(duì)的樂隊(duì)形式和樂隊(duì)作品，以西方的曲式、和聲、復(fù)調(diào)等音樂理論為參考依據(jù)。時(shí)任中央音樂學(xué)院研究部主任李元慶，根據(jù)當(dāng)時(shí)中國音樂發(fā)展情況和蘇聯(lián)民族樂隊(duì)改革經(jīng)驗(yàn)，提出了傳統(tǒng)樂器采用西方十二平均律的重要性，同時(shí)注重民族樂器演奏技法的革新?；诋?dāng)時(shí)社會文化環(huán)境，在箏的改良方面，“1958年由張子銳設(shè)計(jì)出了31弦截弦變調(diào)箏、1963年魏宏寧成功改革手移縱碼滾珠的轉(zhuǎn)調(diào)箏；文化部成立了琴箏瑟改革小組后，相繼問世的有：手控張力轉(zhuǎn)調(diào)箏、41弦七聲音階踏板截弦轉(zhuǎn)調(diào)箏、踏板張力轉(zhuǎn)調(diào)箏、踏板移碼轉(zhuǎn)調(diào)箏等”②?？梢姡@一時(shí)期古箏改良以便于轉(zhuǎn)調(diào)為主要出發(fā)點(diǎn)，嘗試打破傳統(tǒng)古箏民族五聲調(diào)式音階的定弦傳統(tǒng)，適應(yīng)采用西方十二平均律的律制，使箏樂表現(xiàn)更為豐富。

當(dāng)代S型21弦古箏的形制基本確立，是在1958年由戴闖首次設(shè)計(jì)研制?！八O(shè)計(jì)了踏板截弦轉(zhuǎn)調(diào)箏，并且在古箏上設(shè)計(jì)出了S型尾岳山和尼龍絲纏鋼弦”③。上海民族樂器一廠的徐振高和其師傅繆金林在戴闖設(shè)計(jì)的古箏基礎(chǔ)之上，成功研制出了S型尼龍鋼絲纏弦箏，該古箏以音域更加寬廣、音色變化更豐富、琴弦張力承載性能更強(qiáng)的優(yōu)勢，成為了現(xiàn)今最普遍使用的一種型號箏。多聲箏是由中央音樂學(xué)院李萌教授與上海民族樂器一廠的李素芳女士共同研發(fā)而成，多聲箏在形制上基本保留了S型21弦箏的樣式，去掉了S型后岳山箏尾部分和前岳山琴盒結(jié)構(gòu)，增設(shè)一排箏碼，有左右兩個演奏區(qū)。

S型21弦箏，以五聲調(diào)式定弦，通過演奏者左手按壓左邊無固定音高的無效音區(qū)或左右移動箏碼，達(dá)到音高的改變。在轉(zhuǎn)調(diào)或特殊定弦作品則需要通過調(diào)控琴軸，使得琴弦張力改變從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)調(diào)可能，各音區(qū)音色相對統(tǒng)一；“多聲箏在左邊演奏區(qū)另增一排箏碼，提升了左演奏區(qū)實(shí)際演奏價(jià)值，實(shí)現(xiàn)五聲音階和七聲音階的自由搭配。與S型21弦箏相比較，多聲箏在音樂調(diào)式調(diào)性的轉(zhuǎn)變、重屬離調(diào)等功能性和聲變化等具有拓展前景，并且弦數(shù)的增加，極大限度地拓寬了音域，增強(qiáng)了作品的音樂表現(xiàn)力”④。S型21尼龍纏鋼絲弦制古箏和多聲箏的成功研制，為現(xiàn)今各種高難度演奏技巧和豐富變化的音色需求，提供了重要的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，是當(dāng)代古箏改良史中的重要里程碑。

二、兩種形制箏的聲學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成

“從不同視角看樂器，樂器有同時(shí)存在的兩種構(gòu)造形態(tài)，分別是機(jī)械構(gòu)造和聲學(xué)構(gòu)造”⑤，樂器形制的最終確立，是由機(jī)械構(gòu)造和聲學(xué)構(gòu)造共同決定。古箏作為弦鳴樂器，其聲學(xué)構(gòu)造可以總體分為四類，分別為激勵系統(tǒng)、弦振系統(tǒng)、共鳴系統(tǒng)和調(diào)控裝置，且由于結(jié)構(gòu)部件比較多，不同形制箏的各個部件在數(shù)量、位置、尺寸上略微存在一些差異，但是從樂器聲學(xué)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成和功能來看，不同時(shí)期研發(fā)的古箏其基本的聲學(xué)構(gòu)造是趨于一致的。

振動系統(tǒng)是不同材質(zhì)制作而成的琴弦，“琴弦承載著人類聽覺歷史中對音高關(guān)系的探索和理論總結(jié)、對聲學(xué)特征的觀察和發(fā)現(xiàn)、對琴弦音聲審美傾向的表達(dá)與追求”⑥。古箏的琴弦，經(jīng)過歷史的演變和發(fā)展，由最初的十二弦逐漸發(fā)展至十五弦，到近現(xiàn)代琴弦增至二十一弦；琴弦材質(zhì)，由最初絲弦逐漸發(fā)展為鋼絲弦，而現(xiàn)代鋼絲弦被尼龍纏鋼絲弦所逐漸取代。S型21弦箏和多聲箏多用尼龍纏鋼絲弦，這類琴弦的阻尼振動沒有純鋼絲琴弦阻尼振動時(shí)間長，因此余音更短，張力承載度更高，更適合演奏現(xiàn)代創(chuàng)作作品。兩種型號箏的琴弦，由相距演奏者的近側(cè)到遠(yuǎn)側(cè)，琴弦由細(xì)到粗排列，序號為1弦-21弦，琴弦經(jīng)過穿弦孔、后岳山、箏碼、前岳山、前穿弦孔和位于琴盒內(nèi)的弦軸緊繃，琴弦在振動的過程中，將振動能量通過箏碼和前后岳山傳達(dá)至共鳴系統(tǒng)。通過轉(zhuǎn)動琴盒內(nèi)琴軸、左右移動箏碼、按壓無效音區(qū)改變琴弦的張力，從而達(dá)到音高的變化；通過在前岳山到箏碼有效音區(qū)激勵位置的不同和激勵的力度不同達(dá)到音色和強(qiáng)弱的改變。

共鳴系統(tǒng)是由側(cè)板、面板和底板組合而成的長方共鳴體。面板多由泡桐木烘烤而成，桐木木質(zhì)松軟，易于共振和聲音傳導(dǎo)，近年來也有桐木面板凹面采取半挖的制作工藝，通過烘烤、半挖程序改變面板的含水量、質(zhì)量和密度，對音色的變化起著重要作用。側(cè)板用相對質(zhì)地較硬的木材，如黑酸枝木、闊葉黃檀木、玫瑰檀木等；底板采用質(zhì)地相對較疏松的木材，有利于聲能擴(kuò)散，同時(shí)底板開有若干孔，不同樂器制造廠商的工藝不同，開孔位置和形狀皆有差異，但都包括了穿弦孔、中出音孔和前出音孔，面板、底板和側(cè)板之間形成一個內(nèi)部腔體，內(nèi)也包含了橋架等聲學(xué)構(gòu)造部件。

激勵體就是演奏者手指，通過佩戴的義甲在不同位置觸弦，用不同力度演奏各類技巧，在激勵古箏琴弦振動同時(shí)，對于音強(qiáng)音色有著重要的作用。

三、古箏發(fā)音原理和音響表現(xiàn)

古箏作為有碼指撥異體弦半管狀齊特爾，是一次性激發(fā)撥弦樂器?！耙淮涡约ぐl(fā)弦振動，即撥一次弦發(fā)一個音，聲音不能持續(xù)，每一個音都有明顯的始振過程和衰減過程，沒有擦弦樂器的穩(wěn)態(tài)過程”⑦。古箏琴弦被前岳山、箏碼、后岳山所繃緊，通過手指激勵琴弦，琴弦在瞬間由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞终駝舆^程，在琴弦承受的張力范圍內(nèi)，將來自激勵系統(tǒng)的能量，通過箏碼將其傳導(dǎo)至共鳴系統(tǒng)使其發(fā)聲。箏弦振動幅度，受手指激勵的力度所影響，音色受激勵的位置、力度、觸弦角度等影響，同時(shí)由于一次性激發(fā)弦振動這一特性，故琴弦振動的能量受激勵系統(tǒng)持續(xù)給與的能量所決定。

在一定張力承受范圍內(nèi)，單純的琴弦振動音量較小并且音色暗淡，通過箏碼能量的傳導(dǎo)，共鳴系統(tǒng)將來自琴弦振動的能量充分發(fā)揮，在琴弦振動瞬間通過耦合，將琴弦振動和共鳴腔體內(nèi)的空氣振動頻率相互調(diào)制，來實(shí)現(xiàn)增大音量、改善音色的過程。古箏共鳴系統(tǒng)是由面板、底板、側(cè)板等構(gòu)成的長方體共鳴箱，其內(nèi)部也包含了橋架等聲學(xué)構(gòu)造，內(nèi)部容納的氣體體積大，琴弦振動的能量也就越充分，實(shí)現(xiàn)增大音量的可能，人耳聽覺感受就會越明亮。

四、兩種形制箏振動狀態(tài)分析

古箏作為彈撥樂器，琴弦振動除了整根琴弦都在振動以外，琴弦的二分之一處、三分之一處等都在振動，因此這種振動就為復(fù)合振動，復(fù)合振動所產(chǎn)生的音就是復(fù)合音，包括了決定整根琴弦音高的基音和各泛音⑧。兩種形制箏受測前，采用張力比較穩(wěn)定、使用過一段時(shí)間的琴弦，將琴弦調(diào)至演奏狀態(tài)后，采用中力度演奏，使用Sonic Visualiser和Spear軟件測音分析得到兩種形制箏的頻譜和振幅諧音變化圖。頻譜是能夠反映琴弦振動時(shí)，泛音的數(shù)量、泛音間的音程關(guān)系和強(qiáng)度關(guān)系的一種圖形，圖1-圖3為兩種形制古箏小字一組a音頻譜圖：（見下頁）

圖1 多聲箏（右演奏區(qū)）

圖2 多聲箏（左演奏區(qū)）

通過對比三張頻譜圖可得看出，二者基音音高都是小字一組a，但是呈現(xiàn)的泛音卻不同：總的而言，多聲箏左、右音區(qū)泛音數(shù)量多、排列密集，并且高頻泛音能量強(qiáng)于S型21弦制箏；S型21弦制箏基音頻率、聲強(qiáng)和多聲箏左演奏區(qū)相差不大，但聲強(qiáng)和右演奏區(qū)相差9dB，基音頻率相差43Hz。S型21弦制箏第一泛音能量最大，且泛音列總體呈遞降趨勢，而在多聲箏右演奏區(qū)泛音列中，前五泛音呈遞降趨勢，但以第九泛音構(gòu)成了波峰，可能與激勵琴弦位置的不同和左演奏區(qū)弦共振現(xiàn)象有關(guān)；多聲箏左演奏區(qū)第二至第六泛音聲強(qiáng)高于基音，比右演奏區(qū)能量強(qiáng)，但高頻泛音能量低于右演奏區(qū)。從以上頻譜當(dāng)中還能看出，相對于s型21弦制箏而言，多聲箏兩音起始振動時(shí)有明顯的噪音，可能與演奏者激勵琴弦時(shí)所產(chǎn)生的瞬間噪音有關(guān)。

古箏作為有碼指撥異體弦半管狀齊特爾樂器，樂音的起振時(shí)間較短、過程較快，缺少持續(xù)階段，隨后立即進(jìn)入了較長時(shí)間的衰減和釋放階段，其中起振階段對人們的音色感知有一定的影響。人耳聽覺可以通過琴弦起振階段來識別音色，因此在對兩種形制箏音響性能分析內(nèi)，起振過程分析有重要意義。圖4-圖6為兩種形制古箏a1音振幅諧音變化圖：

通過對比三張圖可得：兩種形制箏受琴弦振動狀態(tài)影響，不同諧音在時(shí)間過程中的振幅變化既存在共同規(guī)律，也有自己的特點(diǎn)。S型21弦制箏基音振幅在0.12s左右達(dá)到峰值，到0.42s后振幅下降不到10dB，多聲箏右演奏區(qū)第2諧音振幅在0.06左右達(dá)到峰值，到0.42s后振幅下降約12dB，多聲箏左演奏區(qū)第2諧音振幅在0.17s左右達(dá)到峰值，到0.42s后振幅下降約25dB，表明S型21弦制箏琴弦振動能量較之多聲箏左演奏區(qū)保持要好，多聲箏第5諧音總的而言高于多聲箏，則表明多聲箏音色更為明亮通透。

表3 多聲箏（左演奏區(qū)）高中低音區(qū)空弦音

通過對比以上三個表得知，起振時(shí)間方面，S型21弦制箏高音區(qū)起振時(shí)間略晚于多聲箏左右演奏區(qū)的高音區(qū)，這與樂器的共鳴材質(zhì)、共鳴結(jié)構(gòu)的差異有密切的聯(lián)系，多聲箏共鳴體略大于S型21弦制箏，且左右音區(qū)有效弦長差異較大，加之多聲箏底板開孔加快了聲能的釋放。通過對比峰值情況得出，多聲箏左右音區(qū)琴弦音高靈敏度更具有優(yōu)勢，琴弦振幅比S型21弦箏振幅峰值衰減更大，尤其多聲箏右演奏區(qū)中高音。因此從聽感來講，S型21弦制箏延音更為豐滿，多聲箏左演奏區(qū)的延音比較有限。同時(shí)多聲箏右演奏區(qū)低音高頻泛音能量明顯高于基音，因此多聲箏右演奏區(qū)低音音色比較明亮纏綿。

結(jié) 語

通過對比兩種形制古箏頻譜以及起振時(shí)間內(nèi)各諧音振幅情況得出，s型21弦制箏琴弦振動能量比多聲箏保持要好，多聲箏琴弦振幅比S型21弦箏衰減更大，尤其多聲箏左演奏區(qū)，因此從演奏層面來講，多聲箏左演奏區(qū)不適合演奏需要豐富延音的傳統(tǒng)作品；S型21弦制箏余音較長，琴弦振動能量較之多聲箏保持要好，琴弦振幅衰減比多聲箏更小，傳統(tǒng)作品演奏層面，S型21弦制箏更為合適一些。由于多聲箏振幅衰減比S型21弦制箏更大，因此，多聲箏更為適合演奏現(xiàn)代作品，尤其右演奏區(qū)。多聲箏共鳴腔體較S型21弦制箏大，琴弦產(chǎn)生的振動能量傳導(dǎo)至共鳴腔體，并與共鳴腔體內(nèi)空氣柱產(chǎn)生共振，故多聲箏的聲音高亢、堅(jiān)實(shí)，且多聲箏左右演奏區(qū)有效弦長不一致，共同使用一個共鳴系統(tǒng)，琴弦在起振過程中，聲能傳導(dǎo)并不完全一致，因此來降低左演奏區(qū)琴弦振動強(qiáng)度，使得其音色更柔和、暗淡，符合一些特殊作品的音響性能要求。因此，在多聲箏左右音區(qū)實(shí)現(xiàn)五聲七聲音階自由搭配的同時(shí)，追求明暗音色變化、特殊演奏法的特殊音效，多聲箏就體現(xiàn)出其獨(dú)特的藝術(shù)價(jià)值和音樂家們聽覺審美傾向?！?/p>

注釋：

① 劉勇.中國樂器學(xué)概論[M].北京:人民音樂出版社,2018:77-79.

② 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,2016:120.

③ 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,2016:120.

④ 陸晶.多聲弦制古箏在現(xiàn)代箏樂中的應(yīng)用[J].音樂生活,2013,(01):62-63.

⑤ 田澤林.樂器的聲學(xué)原理及其運(yùn)用[J].演藝設(shè)備與科技,2006,(02):69.

⑥ 夏凡.琴弦音聲[J].藝術(shù)探索,2020,(03):142.

⑦ 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,2016:153.

⑧ 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,2016:87-90.