从筝演奏的两个为什么谈起

文/佘亚明

对于如何发好音，很多人都能讲出一套道理来。可如果多问几个为什么，恐怕就很难回答清楚了。譬如：①在一根弦的两端与在弦的中端拨弦声音为什么不同？②用手指的肉面拨弦与用指甲拨弦声音为什么不同？这两个看似简单的问题，要回答清楚并不容易，因为这属于音乐、物理边缘学科，需要做物理学上不常规的实验）。其实这两个问题正是器乐应解决的基础理论，搞清楚这两个问题其他问题将不难回答。

目前人们对弦振动的理解，都是把它看成如图1的振动方式，而实际上拨弦乐器弦的振动方式如图2。

图1

图2

我们的实验是用一直径10毫米，长度14米的绳子，垂直于地面进行的。为什么会产生图2的振动方式呢？这是由于弦存在着两个振动，即反射振动和固有振动。

如果读者想亲眼证实弦振动是否如上所说，可观察古筝最长的几根弦，视线与弦小于45度角。在弦长八分之一处向右拨弦，看弦的端点附近，会看到实线与虚线，另一端也看到实线与虚线，但位置相反，如图3a。如改变拨弦方向，向左拨弦，则实线与虚线互换位置，如图3b。弦中端都是虚线，如图3c。实线与虚线的存在是因为，弦在实线振动两次，位移小，弦在每一点上停留的时间长，所以形成实线，而在虚线弦振动一次位移大，弦在每一点上停留的时间短，所以形成虚线）。

图3

反射振动：由于手指将弦挑离其平衡位置，当手指离弦后，弦的弹性恢复力使弦产生弹回脉冲，并由于弹性，越过平衡位置弹到另一边对应的位置（参见图4）。脉冲沿AB对角线行进，当脉冲到达B点和末端时，波将施力于弦的支点，而且这个力的反作用力回击到弦上，产生一个沿相反方向行进的反射脉冲，这个反射脉冲到达A点和末端后，又反射回去，以后来回反射。笔者把这个振动称为反射振动。

图5

显然，改变拨弦位置，波的形状就会发生改变，当拨弦的位置在弦的中端时，波形成棱形（参见图5）。反射波形状的不同对整个弦的振动起着根本的影响。

固有振动：无论在什么位置拨弦，人们都可看到弦中端的振幅在一根弦上为最大。上面已讨论过，反射波是沿AB对角线振动，只有在弦的中端拨弦时，才可能形成中端的振幅最大。那么为什么不论在什么位置上拨弦，弦中端的振幅都最大呢？这是弦的另一个振动，即固有振动起的作用。固有振动的振幅是中端最大，单纯由固有振动产生的振动，平衡位置两边的波形是完全对称图形（参见图1）。

图2的振动方式是反射振动和固有振动的合振动产生的，它的振动周期变化图形参见图6（请注意，t1到t4是非周期性振动，即开始的不稳定阶段，它随着拨弦方法及条件的不同而变化。t5到t12是周期性振动，t5到t12之间每相邻为八分之一周期）。

图6

从图6中可以看出，弦在A点和B点各振动一次，弦在E点和F点各振动两次，在一次全振动中E点和F点各振动四次。笔者把E点和F点的四次振动称为小振动，把A点和B点的一次振动称为大振动。

从图4和图5中可以看出，在弦中端拨弦时，反射振动波和固有振动波的振动方向相同，两个振动合为一个振动。在两端拨弦时，反射振动波与固有振动波的方向不同，两个振动合成后形成大振动和小振动。

拨弦点越靠近端点，小振动越强，大振动越弱。拨弦点离端点越远，小振动越弱，大振动越强，以至拨弦点在中端时，小振动消失。大振动产生基音，小振动产生比基音频率高四倍的泛音。拨弦点变化使弦振动发生的变化，会引起整个泛音系列中各泛音强度的变化。正是由于不同强度泛音的组合，改变着音色。

大振动和小振动的强弱不同，在不同弦上会产生不同的发音效果。小振动强，在高音弦上发音显得明亮、坚实，在低音弦上发音显得硬、暴。大振动强，在高音弦上发音显得软、空、无力，在低音弦上发音显得厚、柔和。因而，低音弦的拨弦点应比高音弦的拨弦点离端点远些。

以上回答了第一个问题，在一根弦的两端与在弦的中端拨弦声音为什么不同。回答第二个问题，需做一个简单的实验：

在一件高音弹拨乐器上，如古筝等，用一根很细的线穿过1弦正常拨弦位置，用手拉线，使弦产生位移，在弦达到正常拨弦的位移程度时，用剪刀剪断线，让弦弹回（参见图7）。这时发出的音很闷，而且音量很小，比手指肉面拨弦还要闷。如果加大拉线力量，增大弦的位移，则发音闷、破暴。

从这个实验所得的发音效果与用指甲拨弦和用肉面拨弦所得的发音效果中，可以分析出几个问题：

一是线剪断之前，弦只有位移，并没有受到任何触动。剪断线后，弦只是从一边弹到另一边，作位移，弦没有产生固有振动，一直到弹到平衡位置之前都是这样，这种一点不做固有振动的弦，振动的开始整个弦要消耗很大的能量，所以发音弱、闷。

图7

二是用肉面拨弦，肉面是软的，贴在弦上抑制了弦的固有振动，所以发音也闷。但由于手指离开弦的最后瞬间，肉面对弦有一点摩擦，弦必然会产生微小的固有振动，因此发音比用线拉的发音稍亮一些。

三是用指甲拨弦，手指的运动有一定速度，接触弦就会对弦产生一定的触动，弦就会产生固有振动，指甲是硬的不能把固有振动全部抑制，加之指甲离开弦的最后瞬间有一突然过程，弦又会受到一个触动，弦就会产生较大的固有振动。所以在弦反射振动弹回的最初已经不单纯是反射振动，而已得到了固有振动的共振，因此发音明亮。

四是由于用指甲拨弦，弦在反射振动最初，弹回之前已产生固有振动，必然使发音有一定的增长过程（声音从无到最强点所经历的时间），所以发音给人不突然、圆滑、婉转的感觉。

图6所示的弦振动就是用线拉弦实验的弦振动过程。弦弹回的开始没有固有振动，t1到t4是不稳定阶段，弦的A点将在平衡位置上停留二分之一周期，在此后才产生固有振动。如果是用指甲拨弦，则没有t1到t4的不稳定阶段。

综上所述可以作得出这样的结论：在同一拨弦位置上，弦振动与发音的关系决定于，弦反射振动在最初振动之前，弦有没有产生固有振动。为把反射振动前的固有振动与反射振动后的固有振动区别开，笔者把反射振动前的固有振动叫做初始振动。初始振动的长短强弱的不同表现出不同的音色。

弄清了以上的问题，再讨论手法运动对发音的影响，问题就显得简单了。

无论是哪种技法对音的影响，都可以归结到压力和位移这两个因素来讨论。

压力是指手指（或指甲）使弦离开其平衡位置所施的力（见图6中的t1），即手指对弦的压力。单有压力，如指甲不在弦上滑动（离弦的趋势）离开弦，手指只对弦产生压力，弦离开平衡位置，弦并不发音。

位移包括两方面：一是触弦前的运动，二手指接触弦后，离开弦的过程中手指在弦上的位置移动。单有位移，如无压力，手指不能使弦离开平衡位置，只是手指在弦上滑过，也不发音。

压力有大小，位移有快慢，大小快慢的变化改变着不同的弦振动，构成不同音色的变化。所谓弹力、力度就是这两个因素的综合体现。

压力的大小与位移的快慢，不仅影响发音的强度，更主要是影响声音增长的时间。后一点正是反映音色优劣的主要因素。这是因为压力与位移影响弦的初始振动的长短强弱。初始振动的长短强弱表现为声音的增长时间（见图8）。

图8

发音的开始，声音增长的快慢会给人以不同的感觉。增长快会给人暴烈、突然的感觉。所谓音色不好，多半是由于把这样的音作为表现乐曲的主要音形。增长慢会给人平缓、圆滑的感觉。所谓音色好，多半是由于把这样的音作为表现乐曲的主要音形（人们对声音的要求不是一成不变的，而是根据表达乐曲的需要而变化的。在实际演奏中，暴烈突然的音和平缓圆滑的音都是需要的。我们这里对音色的讨论，是对整体音色，即主要表现音形）。

当压力大而位移慢时，手指在弦上停留（滑动位移）的时间长，加之压力大，手指死死压住弦，弦的初始振动被抑制。发音的开始声音增长的时间短（弹拨乐的发音，人们通常认为柔美的音色，声音增长到最强点大约经历0.06秒左右。干、暴的音色大约经历0.02秒或立即到达最强点。我们这里给出的时长，它的准确与否并不重要，目的是让人们对音的增长过程有一个量的概念，认识它的重要性），发音给人硬、坚实的感觉。如果压力太大会有破暴感。这种压力大位移慢的手法运动方法，只要压力不过分大，位移不过分慢，演奏是会用到的，音色显得坚实、干净。然而倘在演奏中以这种音作为表现乐曲的主要音形，音色显得硬、不美。

当压力小而位移快时，手指对初始振动的抑制小，初始振动与大振动没有一定的对比，声音的增长时间长（声音的增长时间超过0.06秒，音就显得飘、不清楚）。这种音给人不实的感觉。但在演奏一些流畅、柔美的琶音时，就需要这样的奏法。

压力与位移的结合是多变的，正是由于压力与位移的不同结合，改变着初始振动的强弱、长短，从而产生不同的音色。可如果要确切说清楚怎样的压力配合多快的位移，这是很难的，但通过这样的讨论人们可以定量分析出音色好不好的原因。

压力与位移的变化，在人的手法运动上是通过动作与辅助动作来达到的。

动作由掌指关节、第二关节、第三关节组成，简单地说是指头的动作，辅助动作由手、腕、臂组成。

压力的大小只应由指头动作给予。手、腕、臂的辅助动作不应起增大压力的作用，它的作用在于调节位移速度。

单纯手指动作，指甲从弦上滑过去的位移过程，是通过指头弯曲所形成的上提来达到的。由于随着弯曲的加大，指甲对弦的压力也增大，弦的初始振动会受一定的抑制，所以发音给人硬、干的感觉。另一方面由于单纯动作的幅度小，发音前的预备动作不够充分，在连续快速运动时，往返的运动使手法处于运动中，因而动作小的这个缺点得到了弥补。但在音列不连续或节奏慢的演奏中，这种单纯动作运动较困难，手法运动的开始很难达到一定的初速度。为弥补这两个缺点，就必须运用辅助动作。

辅助动作可分为前辅助动作和后辅助动作。前辅助动作是指手法向弦运动的预备动作，它是通过增大手指向弦运动前的预备动作的幅度，使手指在向弦运动前处于运动中，这样使手指向弦运动的开始达到一定的初速度。

后辅助动作是指手法向弦运动开始后（达到一定的速度后）的手法运动。后辅助动作是为了使手指作减速运动，其所以作减速，是因为弹音列不连续时，每个音单独出现，人们清楚地听出每个音的音头和音延，发音更需要给人平稳、委婉的感觉。可是由于音列不连续的音，手法开始是静止的，手法运动必须有前辅助动作，使手法达到一定的初速度，而这种初速度往往稍显过快，故要作减速运动，延长手指触弦和在弦上位移的时间，使发音强度增长的时间延长。后辅助动作并没有具体的动作，只是意识概念。

动作与辅助动作没有准确的划分和具体的运用方法，我们只能说，在音列连续快速进行时，以动作为主，随着音列的渐慢，辅助动作逐渐增大，当音列不连续时，辅助动作需要再度增大。

诚然，音乐不同于其他科学有确定的公式可以遵循，也许这正是音乐的奥秘所在。几十年来，笔者一直试图建立联系音乐实践与物理的桥梁，从筝演奏的两个为什么谈起这篇文章就是其中的一篇。

后记

这篇文章是上世纪90年代为古筝学术会议提交的论文，许多年过去了，重读此文仍令我振奋、感慨万千。恩师王湘老师(著名音乐声学专家)常感叹“音乐界刀枪不入”，他这话的意思是说音乐界科学进不去。

该文的核心是把弦振动分解为反射振动和固有振动，从根本上改变了弦只有固有振动的研究思路。离开这一核心，所有研究即失去支点。

有意思的是，自1985年在《艺苑》杂志发表关于弦振动的文章以来，所有网上转载时，都不约而同地删掉了反射振动这一最核心的关键词（反射振动这个词，起得是否恰当、准确可以讨论或改正）。反射振动的提出对物理学可能无足轻重，但对器乐研究至关重要，它是联系音乐与物理的桥梁。物理书上没有将弦振动分解出来，我们就不能突破创新吗？无论是从降低弦振动频率的实验或实际观察弦还是用傅里叶分析作图，都能证明我们对弦振动分解的研究是成立的。我认为完全照搬物理学知识，不能直接解决器乐教学问题，书上的物理学知识只能了解客观的弦振动及音色，对器乐教学和演奏实践并无指导作用。我们需要深入探讨的是，人主观作用施力的不同怎样改变了弦振动的方式，从而改变了发音。这就要对弦振动有新的认识，照此思路延展、思索，才能获得理性教学大门的钥匙。

1980年,我第一次将弦振动分解出来的研究寄给老师后，王湘老师回信说“如果所有科研人员都有你这样的刻苦钻研精神，那么四化很快就化成了”。包紫微老师说“你是第一个用肉眼看清弦振动的人”。