不同弦材的古筝音响比较

[摘 要]古筝已有两千多年的历史，随着每个时代音乐文化审美的发展，其在音色表现上也不断地被完善着。弦材是影响音色形成的关键要素之一。现今常见的弦材有两种：一种是尼龙钢丝弦，另一种是钢丝弦。本文将从声学角度出发，通过声学软件查看频谱和波形图，分析频域特性和时域特性，用数据说明两种弦材琴弦造成的音响差异，进而诠释两种弦材各自适合表现的音乐风格。

[关键词]古筝;琴弦;音响特征;声学测量

[中图分类号]J632.3 [文献标识码]A [文章编号]1007-2233（2022）08-0148-06

[基金项目]四川省2020年大学生创新创业训练计划项目（202-010654005S）。

[作者简介]杨雨霄（1997— ），女，四川音乐学院实验艺术学院硕士研究生。（成都 610000）

筝从战国时期发展至今，随不同时代对音乐审美的改变，形制不断被完善，音色表现也不同。琴弦的材质是影响古筝音色的关键之一。从古至今制弦的材料多种多样，如：动物材料、蚕丝、尼龙丝、钢丝以及现常用的尼龙钢丝。虽然现今古筝使用最多的是尼龙包裹钢丝材质的琴弦，但在演奏传统筝乐时，钢丝弦筝更受演奏者们的喜爱。两种琴弦因材质不同，音色表现上也有差异，文章通过对比两种材质琴弦的音响特征，对不同弦材音色的差异做出客观评价，希望在今后的演奏中，根据不同流派的需求，适当地选择不同材料的琴弦，从而突出筝曲的风格特点。

一、弦材简述

（一）钢丝弦

自明清以来，我国沿海地区城市与海外交流频繁，金属制弦的传入使筝得到了借鉴，其中钢丝弦因张力大、余音长、表现力丰富被大量使用，与此同时，筝乐开始被冠以“流派”的概念。传统筝乐被分为九大流派，使用钢丝弦筝较多的是河南筝、山东筝、潮州筝、客家筝四个筝派。钢丝弦筝演奏传统筝曲的优势在于：钢丝弦乐音的余音悠长，且清晰明亮，利于余音的保留所产生的“余韵”;琴弦张力较大，轻轻一按便有十分明显的按滑音效果，减小左手负担，保障韵味;因金属材质的特点，不同于丝弦的古朴淡雅，钢丝弦的音色有着明亮的金属特征。这些特征符合这个时代对筝乐的审美，钢丝弦因此成为了传统筝曲的代表。

（二）尼龙钢丝弦

新中国成立后，我国与外国交流日益频繁，西方音乐慢慢渗透国人的听觉审美，单一的传统音乐已不能满足大众的听觉审美需求，为顺应时代发展，民族乐器的改良被推上浪潮。古筝的改良主要从扩大音域、音量及音色方面入手。其中，音色的改良尤为重要。影响音色的因素有很多，包括形制、材料等，弦质的选择最为重要，20世纪60年代末，在上海音乐学院王巽之先生的指导下生产出了以钢丝为弦芯，外裹尼龙丝的尼龙缠钢丝筝弦。弦质得到改良后的古筝，其音色兼具钢丝弦筝的华丽明亮以及丝弦筝的古朴温婉，琴弦音色柔和、张力适中，十分利于现代筝曲的创作，此种新型筝的问世，在业界内受到了大力的支持与肯定。

二、测量与分析

（一）音色的概念界定

中国音乐学院韩宝强教授在《音的历程：现代音乐声学导论》一书中，参照有关词典对音色的概念作出以下定义：“音色，乐音的品质特征，能够将音高、音强和音长都相同的两个音，区别开来的一种声音属性。”[1]人的听觉系统只能在某一个范围内正确地判断出其中的物理变化，而主观听觉不一定能对乐器声学特性的变化形成严谨的对应变化，因此要将乐器声学特性中的细节特征清晰显现出来，就需要借助客观声学软件从频域和时域的角度对其进行分析。乐器声学特性中，音色涉及到的物理参量就包括时域和频域，时域指音频信号随时间的变化特性，频域指音频信号中包含的频率分布特性。频域中乐音谐音的频率排列关系以及时域中谐音的能量变化共同构成了音色。

（二）声音时间包络分析

声音的时间包络（Time Envelope）是音色的一个重要组成部分，是声音在时域角度的音色表现。乐音的时间包络可分为四个阶段：起振时间（Attack Time）、衰减时间（Decay Time）、持续时间（Sustain Time）、释放时间（Release Time），简称ADSR。起振时间是指声音从无声状态到振动峰值的时间;衰减时间是指当声音达到峰值后迅速坠入到持续音量的时间;持续时间是指衰减后声音维持音量的时间;释放时间是指声音从持续音量到人耳无法感知的时间。持续时间更多体现在拉弦乐器上，琴弓在琴弦上摩擦时间越久，保持时间越长，反之越短;而弹拨乐器的振动体被激发后不能像拉弦乐器那样得到能量的持续供给，因此筝的乐音在动态变化上总体呈现的是起振、衰减、释放这三个过程。

（三）测量的实验内容及条件

本次测量中使用的尼龙钢丝弦是上海民族乐器一厂制作的B型弦;钢丝弦是无锡市琴弦厂的锡山牌古筝琴弦;古筝是上海民族乐器一厂制作的QHFH01型号。此次实验是在同一台共鸣体上更换两种弦材的琴弦，对其进行录音，两种琴弦分别从三个音区中选取一个乐音样本进行声音采样，并使用声学软件Sonic Visualiser进行音色的对比分析。Sonic Visualiser可以将音频数据进行分析注解，并查看它们的频谱和波形图，使得音频文件呈现视觉效果，用于分析某个瞬态的谐音分布及能量，利用频谱对比谐音的数量和强度来进行频域分析，利用波形图对比二者起振时间的快慢进行时域分析。

（四）频谱分析

人耳对“音色”的感知是通过分析声音的谐音列结构和起始状态来获得的，这两种因素中任何一个发生变化都会对人耳的“音色”感知造成影响。每个乐音音色的异同，主要由谐音列的数量和强度这两个要素来定的。笔者在事先录制好的声音采样文件中，选取高、中、低三个音区里一个散音的乐音样本，使用声学软件Sonic Visualiser，从频域的视角，观察两种琴弦谐音分布的差异，对两种弦材空弦音的声学特征进行对比分析。选取测量的乐音涵盖了古筝的三个音区，分别是位于高音区6弦D，对应钢琴琴键小字二组d;中音区10弦E，对应钢琴琴键小字一组e;低音区12弦B，对应钢琴琴键小字组b。

1.不同弦材发声的频域分析

a.6弦d2音音响比较

对比两种琴弦高音区小字二组d的谐音，钢丝弦谐音能量均高于尼龙钢丝弦的谐音能量，在1700Hz—2900Hz之间，钢丝弦比尼龙钢丝弦多了一个2391Hz的谐音，且这个谐音能量比钢丝弦1781Hz能量大，也大于尼龙钢丝弦2941Hz的谐音能量，钢丝弦音色较明亮;观察频谱，尼龙钢丝弦第一谐音能量带宽较宽，音色叫圆润，但尼龙钢丝弦高频能量衰减较缓慢，说明尼龙钢丝弦音色也有明亮的特点。因此，高音区的钢丝弦音色明亮，尼龙钢丝弦的音色虽有明亮的特点，但相比之下更圆润。

对比中音区小字一组e的谐音，尼龙钢丝弦600Hz—990Hz谐音能量最大，尼龙钢丝弦第二谐音是两种琴弦所有谐音能量中最大的，说明尼龙钢丝弦钢丝弦中高频能量较突出音色明亮;钢丝弦1000Hz以上频率都比尼龙钢丝弦频率高，且钢丝弦1600Hz以上谐音的能量比尼龙钢丝弦1600Hz以上谐音的能量大，钢丝弦的第七谐音在频谱中能量较突出，频响不均匀，“金属音”明显。因此，相比之下，中音区的钢丝弦音色更明亮，且有明显“金属音”特点。

c.12弦b音音响比较

對比低音区小字组b的谐音，二者第一谐音能量带宽都较宽，音色都有较圆润的特点;钢丝弦除第二谐音，其余谐音能量均大于尼龙钢丝弦的谐音能量，且钢丝弦高频谐音数量丰富，音色更明亮;钢丝弦高频谐音数量丰富，未在表1-3中标注的谐音分别是：第五谐音1266Hz（-29dB）、第六谐音1523Hz（-36dB）、第七谐音11781Hz（-36dB）、第八谐音2048Hz（-41dB）、第九谐音2250Hz（-39dB）、第十谐音2824Hz（-36.5dB），从频谱图中可看到，第十谐音能量在中高频段突出，有“金属音”特点。因此，低音区尼龙钢丝弦个钢丝弦音色虽圆润，但钢丝弦更明亮，且“金属音”特点明显。

2.不同弦材发声的时域分析

观察表2-1可以看到，低音区钢丝弦起振时间比尼龙钢丝弦起振时间晚27.5秒，中音区钢丝弦起振时间比尼龙钢丝弦起振时间晚40秒，低音区钢丝弦起振时间比尼龙钢丝弦起振时间晚5.5秒，三个音区的钢丝弦都比尼龙钢丝弦的起振时间要晚。正是因为钢丝弦比尼龙钢丝弦起振时间要晚，所以能钢丝弦的余韵比起尼龙钢丝弦更长，尤其在中音区，二者时间差是最大的，所以在演奏中，弹到中音区部分的时候，钢丝弦能比尼龙钢丝弦更能做出左手的浓厚韵味。

结 论

通过以上从频域和时域的数据对比分析，钢丝弦在谐音数量上都比尼龙钢丝弦的数量丰富，高频排列更加密集，且钢丝弦比尼龙钢丝弦起振时间要晚，余韵更长，正因为这些特点，钢丝弦更多使用在演奏传统筝曲中，而尼龙弦谐音数量较少，频率排列较松散，且起振时间较快，余音较短，音色更加柔和、圆润、浑厚，更适合演绎高难度的现代作品。此次研究，笔者通过从声学的角度对两种弦材琴弦的音响特征做出客观评价，希望在今后的演奏中，可根据不同流派的需求，选择更能突出筝曲风格特点的弦材，而不是拘泥于一种音色，或者可以探索目前没有出现的材料，带给音乐更多丰富的色彩。

注释：

[1]韩宝强.音的历程：现代音乐声学导论[M].北京：人民音乐出版社，2016：45.

（责任编辑：庄 唯）