S型21弦筝与多声筝的音响性能比较研究

孟文武

近现代乐器改良事业在音乐家们共同努力下不断推进，S型21弦制筝的成功研发是古筝改良史中重要里程碑。多声筝的研发，是新一代筝人对于更丰富音乐表现、更深层次音乐内涵的探索追求，两种形制筝的音响性能的比较差异，一定程度上反映了某段时间乐器特定的文化意识、审美需求和音响表现。

一、踵事增华：当代古筝形制的改良和确立

当今普及古筝形制来看，s型21弦筝的运用极为广泛，就乐器层面而言，得益于当代民族乐器先贤在乐器改良、研制层面做出的理论探索和操作经验总结。建国后的民族乐器改良事业，围绕着新型民族管弦乐队的建设展开。“新中国成立以后百废待兴，文化事业建设也进入了新的阶段，党中央的出台了双百方针等文化艺术新政策，一系列建设社会主义新音乐文化的基本方针，为民族管弦乐队的发展提供重要的理论支撑”①，民族管弦乐队的乐队形式和乐队作品，以西方的曲式、和声、复调等音乐理论为参考依据。时任中央音乐学院研究部主任李元庆，根据当时中国音乐发展情况和苏联民族乐队改革经验，提出了传统乐器采用西方十二平均律的重要性，同时注重民族乐器演奏技法的革新。基于当时社会文化环境，在筝的改良方面，“1958年由张子锐设计出了31弦截弦变调筝、1963年魏宏宁成功改革手移纵码滚珠的转调筝；文化部成立了琴筝瑟改革小组后，相继问世的有：手控张力转调筝、41弦七声音阶踏板截弦转调筝、踏板张力转调筝、踏板移码转调筝等”②。可见，这一时期古筝改良以便于转调为主要出发点，尝试打破传统古筝民族五声调式音阶的定弦传统，适应采用西方十二平均律的律制，使筝乐表现更为丰富。

当代S型21弦古筝的形制基本确立，是在1958年由戴闯首次设计研制。“他设计了踏板截弦转调筝，并且在古筝上设计出了S型尾岳山和尼龙丝缠钢弦”③。上海民族乐器一厂的徐振高和其师傅缪金林在戴闯设计的古筝基础之上，成功研制出了S型尼龙钢丝缠弦筝，该古筝以音域更加宽广、音色变化更丰富、琴弦张力承载性能更强的优势，成为了现今最普遍使用的一种型号筝。多声筝是由中央音乐学院李萌教授与上海民族乐器一厂的李素芳女士共同研发而成，多声筝在形制上基本保留了S型21弦筝的样式，去掉了S型后岳山筝尾部分和前岳山琴盒结构，增设一排筝码，有左右两个演奏区。

S型21弦筝，以五声调式定弦，通过演奏者左手按压左边无固定音高的无效音区或左右移动筝码，达到音高的改变。在转调或特殊定弦作品则需要通过调控琴轴，使得琴弦张力改变从而实现转调可能，各音区音色相对统一；“多声筝在左边演奏区另增一排筝码，提升了左演奏区实际演奏价值，实现五声音阶和七声音阶的自由搭配。与S型21弦筝相比较，多声筝在音乐调式调性的转变、重属离调等功能性和声变化等具有拓展前景，并且弦数的增加，极大限度地拓宽了音域，增强了作品的音乐表现力”④。S型21尼龙缠钢丝弦制古筝和多声筝的成功研制，为现今各种高难度演奏技巧和丰富变化的音色需求，提供了重要的物质和技术基础，是当代古筝改良史中的重要里程碑。

二、两种形制筝的声学系统构成

“从不同视角看乐器，乐器有同时存在的两种构造形态，分别是机械构造和声学构造”⑤，乐器形制的最终确立，是由机械构造和声学构造共同决定。古筝作为弦鸣乐器，其声学构造可以总体分为四类，分别为激励系统、弦振系统、共鸣系统和调控装置，且由于结构部件比较多，不同形制筝的各个部件在数量、位置、尺寸上略微存在一些差异，但是从乐器声学的结构构成和功能来看，不同时期研发的古筝其基本的声学构造是趋于一致的。

振动系统是不同材质制作而成的琴弦，“琴弦承载着人类听觉历史中对音高关系的探索和理论总结、对声学特征的观察和发现、对琴弦音声审美倾向的表达与追求”⑥。古筝的琴弦，经过历史的演变和发展，由最初的十二弦逐渐发展至十五弦，到近现代琴弦增至二十一弦；琴弦材质，由最初丝弦逐渐发展为钢丝弦，而现代钢丝弦被尼龙缠钢丝弦所逐渐取代。S型21弦筝和多声筝多用尼龙缠钢丝弦，这类琴弦的阻尼振动没有纯钢丝琴弦阻尼振动时间长，因此余音更短，张力承载度更高，更适合演奏现代创作作品。两种型号筝的琴弦，由相距演奏者的近侧到远侧，琴弦由细到粗排列，序号为1弦-21弦，琴弦经过穿弦孔、后岳山、筝码、前岳山、前穿弦孔和位于琴盒内的弦轴紧绷，琴弦在振动的过程中，将振动能量通过筝码和前后岳山传达至共鸣系统。通过转动琴盒内琴轴、左右移动筝码、按压无效音区改变琴弦的张力，从而达到音高的变化；通过在前岳山到筝码有效音区激励位置的不同和激励的力度不同达到音色和强弱的改变。

共鸣系统是由侧板、面板和底板组合而成的长方共鸣体。面板多由泡桐木烘烤而成，桐木木质松软，易于共振和声音传导，近年来也有桐木面板凹面采取半挖的制作工艺，通过烘烤、半挖程序改变面板的含水量、质量和密度，对音色的变化起着重要作用。侧板用相对质地较硬的木材，如黑酸枝木、阔叶黄檀木、玫瑰檀木等；底板采用质地相对较疏松的木材，有利于声能扩散，同时底板开有若干孔，不同乐器制造厂商的工艺不同，开孔位置和形状皆有差异，但都包括了穿弦孔、中出音孔和前出音孔，面板、底板和侧板之间形成一个内部腔体，内也包含了桥架等声学构造部件。

激励体就是演奏者手指，通过佩戴的义甲在不同位置触弦，用不同力度演奏各类技巧，在激励古筝琴弦振动同时，对于音强音色有着重要的作用。

三、古筝发音原理和音响表现

古筝作为有码指拨异体弦半管状齐特尔，是一次性激发拨弦乐器。“一次性激发弦振动，即拨一次弦发一个音，声音不能持续，每一个音都有明显的始振过程和衰减过程，没有擦弦乐器的稳态过程”⑦。古筝琴弦被前岳山、筝码、后岳山所绷紧，通过手指激励琴弦，琴弦在瞬间由静止状态转变为充分振动过程，在琴弦承受的张力范围内，将来自激励系统的能量，通过筝码将其传导至共鸣系统使其发声。筝弦振动幅度，受手指激励的力度所影响，音色受激励的位置、力度、触弦角度等影响，同时由于一次性激发弦振动这一特性，故琴弦振动的能量受激励系统持续给与的能量所决定。

在一定张力承受范围内，单纯的琴弦振动音量较小并且音色暗淡，通过筝码能量的传导，共鸣系统将来自琴弦振动的能量充分发挥，在琴弦振动瞬间通过耦合，将琴弦振动和共鸣腔体内的空气振动频率相互调制，来实现增大音量、改善音色的过程。古筝共鸣系统是由面板、底板、侧板等构成的长方体共鸣箱，其内部也包含了桥架等声学构造，内部容纳的气体体积大，琴弦振动的能量也就越充分，实现增大音量的可能，人耳听觉感受就会越明亮。

四、两种形制筝振动状态分析

古筝作为弹拨乐器，琴弦振动除了整根琴弦都在振动以外，琴弦的二分之一处、三分之一处等都在振动，因此这种振动就为复合振动，复合振动所产生的音就是复合音，包括了决定整根琴弦音高的基音和各泛音⑧。两种形制筝受测前，采用张力比较稳定、使用过一段时间的琴弦，将琴弦调至演奏状态后，采用中力度演奏，使用Sonic Visualiser和Spear软件测音分析得到两种形制筝的频谱和振幅谐音变化图。频谱是能够反映琴弦振动时，泛音的数量、泛音间的音程关系和强度关系的一种图形，图1-图3为两种形制古筝小字一组a音频谱图：（见下页）

图1 多声筝（右演奏区）

图2 多声筝（左演奏区）

通过对比三张频谱图可得看出，二者基音音高都是小字一组a，但是呈现的泛音却不同：总的而言，多声筝左、右音区泛音数量多、排列密集，并且高频泛音能量强于S型21弦制筝；S型21弦制筝基音频率、声强和多声筝左演奏区相差不大，但声强和右演奏区相差9dB，基音频率相差43Hz。S型21弦制筝第一泛音能量最大，且泛音列总体呈递降趋势，而在多声筝右演奏区泛音列中，前五泛音呈递降趋势，但以第九泛音构成了波峰，可能与激励琴弦位置的不同和左演奏区弦共振现象有关；多声筝左演奏区第二至第六泛音声强高于基音，比右演奏区能量强，但高频泛音能量低于右演奏区。从以上频谱当中还能看出，相对于s型21弦制筝而言，多声筝两音起始振动时有明显的噪音，可能与演奏者激励琴弦时所产生的瞬间噪音有关。

古筝作为有码指拨异体弦半管状齐特尔乐器，乐音的起振时间较短、过程较快，缺少持续阶段，随后立即进入了较长时间的衰减和释放阶段，其中起振阶段对人们的音色感知有一定的影响。人耳听觉可以通过琴弦起振阶段来识别音色，因此在对两种形制筝音响性能分析内，起振过程分析有重要意义。图4-图6为两种形制古筝a1音振幅谐音变化图：

通过对比三张图可得：两种形制筝受琴弦振动状态影响，不同谐音在时间过程中的振幅变化既存在共同规律，也有自己的特点。S型21弦制筝基音振幅在0.12s左右达到峰值，到0.42s后振幅下降不到10dB，多声筝右演奏区第2谐音振幅在0.06左右达到峰值，到0.42s后振幅下降约12dB，多声筝左演奏区第2谐音振幅在0.17s左右达到峰值，到0.42s后振幅下降约25dB，表明S型21弦制筝琴弦振动能量较之多声筝左演奏区保持要好，多声筝第5谐音总的而言高于多声筝，则表明多声筝音色更为明亮通透。

表3 多声筝（左演奏区）高中低音区空弦音

通过对比以上三个表得知，起振时间方面，S型21弦制筝高音区起振时间略晚于多声筝左右演奏区的高音区，这与乐器的共鸣材质、共鸣结构的差异有密切的联系，多声筝共鸣体略大于S型21弦制筝，且左右音区有效弦长差异较大，加之多声筝底板开孔加快了声能的释放。通过对比峰值情况得出，多声筝左右音区琴弦音高灵敏度更具有优势，琴弦振幅比S型21弦筝振幅峰值衰减更大，尤其多声筝右演奏区中高音。因此从听感来讲，S型21弦制筝延音更为丰满，多声筝左演奏区的延音比较有限。同时多声筝右演奏区低音高频泛音能量明显高于基音，因此多声筝右演奏区低音音色比较明亮缠绵。

结 语

通过对比两种形制古筝频谱以及起振时间内各谐音振幅情况得出，s型21弦制筝琴弦振动能量比多声筝保持要好，多声筝琴弦振幅比S型21弦筝衰减更大，尤其多声筝左演奏区，因此从演奏层面来讲，多声筝左演奏区不适合演奏需要丰富延音的传统作品；S型21弦制筝余音较长，琴弦振动能量较之多声筝保持要好，琴弦振幅衰减比多声筝更小，传统作品演奏层面，S型21弦制筝更为合适一些。由于多声筝振幅衰减比S型21弦制筝更大，因此，多声筝更为适合演奏现代作品，尤其右演奏区。多声筝共鸣腔体较S型21弦制筝大，琴弦产生的振动能量传导至共鸣腔体，并与共鸣腔体内空气柱产生共振，故多声筝的声音高亢、坚实，且多声筝左右演奏区有效弦长不一致，共同使用一个共鸣系统，琴弦在起振过程中，声能传导并不完全一致，因此来降低左演奏区琴弦振动强度，使得其音色更柔和、暗淡，符合一些特殊作品的音响性能要求。因此，在多声筝左右音区实现五声七声音阶自由搭配的同时，追求明暗音色变化、特殊演奏法的特殊音效，多声筝就体现出其独特的艺术价值和音乐家们听觉审美倾向。■

注释：

① 刘勇.中国乐器学概论[M].北京:人民音乐出版社,2018:77-79.

② 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,2016:120.

③ 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,2016:120.

④ 陆晶.多声弦制古筝在现代筝乐中的应用[J].音乐生活,2013,(01):62-63.

⑤ 田泽林.乐器的声学原理及其运用[J].演艺设备与科技,2006,(02):69.

⑥ 夏凡.琴弦音声[J].艺术探索,2020,(03):142.

⑦ 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,2016:153.

⑧ 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,2016:87-90.