古琴的琴弦物理性能測量

楊帆

【摘 要】 按國家標(biāo)準(zhǔn)測量要求，對目前國內(nèi)市場常見的鋼絲纏弦、合成纖維纏弦、蠶絲纏弦等3種材質(zhì)共16種古琴琴 弦進(jìn)行了拉力、延伸率、直徑均勻度等物理特性的測量，從而比較不同品牌型號古琴琴弦物理性能的差異。

【關(guān)鍵詞】 古琴；琴弦；測量；物理性能

文章編號： 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

“直徑遠(yuǎn)小于其長度、柔性遠(yuǎn)大于其剛度的線狀固體物稱為‘弦。……弦樂器的聲學(xué)特征主要來自于弦，弦對弦樂器的聲學(xué)性征具有主控作用”。[1]樂器琴弦由彈撥、弓擦、擊奏等多種激發(fā)方式產(chǎn)生振動，其振動狀態(tài)取決于弦長、拉力、剛度、工藝等物理特性及演奏激發(fā)方式等多個因素。

古琴琴弦品質(zhì)對樂器整體聲學(xué)表現(xiàn)有著重要影響。《古琴征訪錄》中記載：“初予琴師卓群親往榆次，就琴所在地試上新蘇弦彈之，音韻不佳，拒絕而返。正與卓群同餐，忽桌上月明滄海琴四弦不彈而斷，即易前弦，音忽不佳，始悟乃蘇弦之過也。”[2]從中可以看出，前人在征集傳世古琴時，對琴弦品質(zhì)差異在樂器整體音響特性中重要作用的認(rèn)識。

目前，由于中國還沒有對古琴琴弦物理特性進(jìn)行統(tǒng)一測量與比較，尚不清楚各材質(zhì)不同型號古琴琴弦的品質(zhì)差異。

1 古琴琴弦的材質(zhì)分類

輕工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 1817-2010《琴弦通用技術(shù)條件》中，將不同樂器琴弦依主要制作材質(zhì)分為金屬弦、尼龍弦、絲弦3種。在此分類基礎(chǔ)上，當(dāng)前古琴琴弦按主要制作材質(zhì)的不同可分為鋼絲弦、合成纖維弦和蠶絲弦3種。雖然3種材質(zhì)的琴弦均為纏弦，但在制作工藝上仍有很大區(qū)別。

鋼絲纏弦是以鋼絲作為內(nèi)芯，并包裹有其他材質(zhì)纏材的琴弦。國內(nèi)生產(chǎn)的古琴鋼絲弦外部多用尼龍絲或蠶絲纏繞。依琴弦品質(zhì)的不同，內(nèi)芯鋼絲分別有采用國產(chǎn)鋼絲與進(jìn)口鋼絲兩種。鋼絲纏弦的制作工藝始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時，為解決制弦用蠶絲的品質(zhì)下降、數(shù)量不足的問題，也為拓展古琴更大的輻射聲壓級，開始嘗試使用這種制作工藝。目前，鋼絲纏弦已成為琴人使用的最普遍的一個品種。

合成纖維纏弦是近些年開發(fā)的新品種，它以人造纖維為內(nèi)芯，外部包裹尼龍絲制成，其聲學(xué)特性也得到了國內(nèi)部分知名琴家的認(rèn)可。

采用蠶絲制作琴弦在我國有著悠久的歷史。《風(fēng)俗通義》中有云：“神農(nóng)削桐為琴，繩絲為弦”。在不同的歷史時期，均有大量文獻(xiàn)詳細(xì)記載了古琴蠶絲纏弦的制作工藝。古琴蠶絲纏弦制作主要包括選絲、打捻、煮弦、加纏、曬弦等多道工藝，制弦工序細(xì)致而復(fù)雜。查阜西先生在《傳統(tǒng)的造弦法》一文中，將北宋《琴書》、南宋《太古遺音》、明代及清代文獻(xiàn)中傳述的古琴琴弦制作工藝作了詳細(xì)整理，并對不同歷史時期纏制琴弦采用的蠶絲數(shù)量進(jìn)行了計算與比較，合為《歷代古琴弦纏合規(guī)格演變一覽表》附于文后。陳長林先生在《古琴弦直徑（密度）概算》中，根據(jù)聲學(xué)原理計算了蠶絲纏弦直徑與拉力的比例關(guān)系，指出在琴弦拉力相同時，琴弦的振動頻率與琴弦直徑的平方根呈反比關(guān)系，并由此發(fā)現(xiàn)清代之后以三分損益的方法確定琴弦纏用絲數(shù)的方法，理論闡述與實踐應(yīng)用自相矛盾。

本文所涉及的研究，與國內(nèi)外多家古琴蠶絲弦制作廠家取得了聯(lián)系，雖然大多數(shù)制作者對生產(chǎn)中的具體細(xì)節(jié)秘而不宣，但是制作工藝基本沿用于古法，只在纏絲數(shù)量、制作中配料的選取方面具有一些差異。

該項研究還收集了目前國內(nèi)市場上較為常見的古琴琴弦，對它們進(jìn)行拉力、延伸率、直徑均勻度等方面的測量。所選擇的琴弦包括以下：鋼絲纏弦型號有星海鋼弦（普通）、星海鋼弦（專業(yè)）、上音鋼弦、敦煌鋼弦、戴氏絲弦（鋼絲）、龍人鋼弦（標(biāo)準(zhǔn)）、龍人鋼弦（加粗）；合成纖維纏弦型號有戴氏絲弦（纖維）、龍人冰弦；蠶絲纏弦有虎丘絲弦、今虞白芨絲弦（細(xì)）、今虞白芨絲弦（中）、今虞白芨絲弦（加粗）、吳聲優(yōu)質(zhì)絲弦（標(biāo)準(zhǔn)）、吳聲優(yōu)質(zhì)絲弦（加重）、日本鳥羽屋絲弦。所選琴弦共計16種，基本涵蓋了國內(nèi)市場占有率較高的品牌及型號。

2 空弦拉力測量

古琴琴弦振動時，先由外力拽離靜止位置一段距離，外力釋放后，在內(nèi)部固有張力的作用下，琴弦在以靜止位置為中心的兩側(cè)不斷做往復(fù)運(yùn)動，并隨著振動能量的耗損最終回到靜止位置。琴弦振動可分為橫振動、縱振動和扭轉(zhuǎn)振動等三種類型。[3]在參與振動的有效弦長保持不變的前提下，就琴弦自身振動特性而言，材質(zhì)、拉力、線密度與制作工藝是決定琴弦聲學(xué)特性的重要參數(shù)。

琴弦拉力是指使琴弦達(dá)到指定音高度所需外部牽引力的大小。對于樂器琴弦而言，琴弦振動頻率同時受材質(zhì)、拉力、直徑、有效弦長的共同作用。在一定變化范圍內(nèi)，若古琴琴弦具有較高的琴弦拉力，則有助于琴弦獲得更高的振動頻率、更大的振動能量和更加明亮的音色，而較小的琴弦拉力，除了帶來暗淡柔美的音色表現(xiàn)，當(dāng)在靠近岳山附近的低次徽位處演奏按音時，還可以得到更好的音高穩(wěn)定性。因此，合適的琴弦拉力是獲得琴弦良好振動狀態(tài)的必要條件，在古琴聲學(xué)特性與演奏兩方面都具有重要意義。由于彈撥樂器琴弦振動類型普遍以橫振動為主，因此，古琴琴弦振動頻率的計算與琴弦橫振動計算方法相同：endprint