古琴的琴弦物理性能测量

杨帆

【摘 要】 按国家标准测量要求，对目前国内市场常见的钢丝缠弦、合成纤维缠弦、蚕丝缠弦等3种材质共16种古琴琴 弦进行了拉力、延伸率、直径均匀度等物理特性的测量，从而比较不同品牌型号古琴琴弦物理性能的差异。

【关键词】 古琴；琴弦；测量；物理性能

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.09.012

【Abstract】According to national standard test methods and common materials in domestic market， we made the physical measurement on tensile strength， elongation， diameter uniformity among wire wrapped strings synthetic fiber strings and silk strings， those three materials and 16 sets of strings， to compare the different physical properties of Guqin with different brands and types.

【Key Words】Guqin； strings； measurement； physical properties

“直径远小于其长度、柔性远大于其刚度的线状固体物称为‘弦。……弦乐器的声学特征主要来自于弦，弦对弦乐器的声学性征具有主控作用”。[1]乐器琴弦由弹拨、弓擦、击奏等多种激发方式产生振动，其振动状态取决于弦长、拉力、刚度、工艺等物理特性及演奏激发方式等多个因素。

古琴琴弦品质对乐器整体声学表现有着重要影响。《古琴征访录》中记载：“初予琴师卓群亲往榆次，就琴所在地试上新苏弦弹之，音韵不佳，拒绝而返。正与卓群同餐，忽桌上月明沧海琴四弦不弹而断，即易前弦，音忽不佳，始悟乃苏弦之过也。”[2]从中可以看出，前人在征集传世古琴时，对琴弦品质差异在乐器整体音响特性中重要作用的认识。

目前，由于中国还没有对古琴琴弦物理特性进行统一测量与比较，尚不清楚各材质不同型号古琴琴弦的品质差异。

1 古琴琴弦的材质分类

轻工业行业标准QB/T 1817-2010《琴弦通用技术条件》中，将不同乐器琴弦依主要制作材质分为金属弦、尼龙弦、丝弦3种。在此分类基础上，当前古琴琴弦按主要制作材质的不同可分为钢丝弦、合成纤维弦和蚕丝弦3种。虽然3种材质的琴弦均为缠弦，但在制作工艺上仍有很大区别。

钢丝缠弦是以钢丝作为内芯，并包裹有其他材质缠材的琴弦。国内生产的古琴钢丝弦外部多用尼龙丝或蚕丝缠绕。依琴弦品质的不同，内芯钢丝分别有采用国产钢丝与进口钢丝两种。钢丝缠弦的制作工艺始于20世纪60年代，当时，为解决制弦用蚕丝的品质下降、数量不足的问题，也为拓展古琴更大的辐射声压级，开始尝试使用这种制作工艺。目前，钢丝缠弦已成为琴人使用的最普遍的一个品种。

合成纤维缠弦是近些年开发的新品种，它以人造纤维为内芯，外部包裹尼龙丝制成，其声学特性也得到了国内部分知名琴家的认可。

采用蚕丝制作琴弦在我国有着悠久的历史。《风俗通义》中有云：“神农削桐为琴，绳丝为弦”。在不同的历史时期，均有大量文献详细记载了古琴蚕丝缠弦的制作工艺。古琴蚕丝缠弦制作主要包括选丝、打捻、煮弦、加缠、晒弦等多道工艺，制弦工序细致而复杂。查阜西先生在《传统的造弦法》一文中，将北宋《琴书》、南宋《太古遗音》、明代及清代文献中传述的古琴琴弦制作工艺作了详细整理，并对不同历史时期缠制琴弦采用的蚕丝数量进行了计算与比较，合为《历代古琴弦缠合规格演变一览表》附于文后。陈长林先生在《古琴弦直径（密度）概算》中，根据声学原理计算了蚕丝缠弦直径与拉力的比例关系，指出在琴弦拉力相同时，琴弦的振动频率与琴弦直径的平方根呈反比关系，并由此发现清代之后以三分损益的方法确定琴弦缠用丝数的方法，理论阐述与实践应用自相矛盾。

本文所涉及的研究，与国内外多家古琴蚕丝弦制作厂家取得了联系，虽然大多数制作者对生产中的具体细节秘而不宣，但是制作工艺基本沿用于古法，只在缠丝数量、制作中配料的选取方面具有一些差异。

该项研究还收集了目前国内市场上较为常见的古琴琴弦，对它们进行拉力、延伸率、直径均匀度等方面的测量。所选择的琴弦包括以下：钢丝缠弦型号有星海钢弦（普通）、星海钢弦（专业）、上音钢弦、敦煌钢弦、戴氏丝弦（钢丝）、龙人钢弦（标准）、龙人钢弦（加粗）；合成纤维缠弦型号有戴氏丝弦（纤维）、龙人冰弦；蚕丝缠弦有虎丘丝弦、今虞白芨丝弦（细）、今虞白芨丝弦（中）、今虞白芨丝弦（加粗）、吴声优质丝弦（标准）、吴声优质丝弦（加重）、日本鸟羽屋丝弦。所选琴弦共计16种，基本涵盖了国内市场占有率较高的品牌及型号。

2 空弦拉力测量

古琴琴弦振动时，先由外力拽离静止位置一段距离，外力释放后，在内部固有张力的作用下，琴弦在以静止位置为中心的两侧不断做往复运动，并随着振动能量的耗损最终回到静止位置。琴弦振动可分为横振动、纵振动和扭转振动等三种类型。[3]在参与振动的有效弦长保持不变的前提下，就琴弦自身振动特性而言，材质、拉力、线密度与制作工艺是决定琴弦声学特性的重要参数。

琴弦拉力是指使琴弦达到指定音高度所需外部牵引力的大小。对于乐器琴弦而言，琴弦振动频率同时受材质、拉力、直径、有效弦长的共同作用。在一定变化范围内，若古琴琴弦具有较高的琴弦拉力，则有助于琴弦获得更高的振动频率、更大的振动能量和更加明亮的音色，而较小的琴弦拉力，除了带来暗淡柔美的音色表现，当在靠近岳山附近的低次徽位处演奏按音时，还可以得到更好的音高稳定性。因此，合适的琴弦拉力是获得琴弦良好振动状态的必要条件，在古琴声学特性与演奏两方面都具有重要意义。由于弹拨乐器琴弦振动类型普遍以横振动为主，因此，古琴琴弦振动频率的计算与琴弦横振动计算方法相同：endprint