從箏演奏的兩個為什么談起

文/佘亞明

對于如何發好音，很多人都能講出一套道理來?？扇绻鄦枎讉€為什么，恐怕就很難回答清楚了。譬如：①在一根弦的兩端與在弦的中端撥弦聲音為什么不同？②用手指的肉面撥弦與用指甲撥弦聲音為什么不同？這兩個看似簡單的問題，要回答清楚并不容易，因為這屬于音樂、物理邊緣學科，需要做物理學上不常規的實驗）。其實這兩個問題正是器樂應解決的基礎理論，搞清楚這兩個問題其他問題將不難回答。

目前人們對弦振動的理解，都是把它看成如圖1的振動方式，而實際上撥弦樂器弦的振動方式如圖2。

圖1

圖2

我們的實驗是用一直徑10毫米，長度14米的繩子，垂直于地面進行的。為什么會產生圖2的振動方式呢？這是由于弦存在著兩個振動，即反射振動和固有振動。

如果讀者想親眼證實弦振動是否如上所說，可觀察古箏最長的幾根弦，視線與弦小于45度角。在弦長八分之一處向右撥弦，看弦的端點附近，會看到實線與虛線，另一端也看到實線與虛線，但位置相反，如圖3a。如改變撥弦方向，向左撥弦，則實線與虛線互換位置，如圖3b。弦中端都是虛線，如圖3c。實線與虛線的存在是因為，弦在實線振動兩次，位移小，弦在每一點上停留的時間長，所以形成實線，而在虛線弦振動一次位移大，弦在每一點上停留的時間短，所以形成虛線）。

圖3

反射振動：由于手指將弦挑離其平衡位置，當手指離弦后，弦的彈性恢復力使弦產生彈回脈沖，并由于彈性，越過平衡位置彈到另一邊對應的位置（參見圖4）。脈沖沿AB對角線行進，當脈沖到達B點和末端時，波將施力于弦的支點，而且這個力的反作用力回擊到弦上，產生一個沿相反方向行進的反射脈沖，這個反射脈沖到達A點和末端后，又反射回去，以后來回反射。筆者把這個振動稱為反射振動。

圖5

顯然，改變撥弦位置，波的形狀就會發生改變，當撥弦的位置在弦的中端時，波形成棱形（參見圖5）。反射波形狀的不同對整個弦的振動起著根本的影響。

固有振動：無論在什么位置撥弦，人們都可看到弦中端的振幅在一根弦上為最大。上面已討論過，反射波是沿AB對角線振動，只有在弦的中端撥弦時，才可能形成中端的振幅最大。那么為什么不論在什么位置上撥弦，弦中端的振幅都最大呢？這是弦的另一個振動，即固有振動起的作用。固有振動的振幅是中端最大，單純由固有振動產生的振動，平衡位置兩邊的波形是完全對稱圖形（參見圖1）。

圖2的振動方式是反射振動和固有振動的合振動產生的，它的振動周期變化圖形參見圖6（請注意，t1到t4是非周期性振動，即開始的不穩定階段，它隨著撥弦方法及條件的不同而變化。t5到t12是周期性振動，t5到t12之間每相鄰為八分之一周期）。

圖6

從圖6中可以看出，弦在A點和B點各振動一次，弦在E點和F點各振動兩次，在一次全振動中E點和F點各振動四次。筆者把E點和F點的四次振動稱為小振動，把A點和B點的一次振動稱為大振動。

從圖4和圖5中可以看出，在弦中端撥弦時，反射振動波和固有振動波的振動方向相同，兩個振動合為一個振動。在兩端撥弦時，反射振動波與固有振動波的方向不同，兩個振動合成后形成大振動和小振動。

撥弦點越靠近端點，小振動越強，大振動越弱。撥弦點離端點越遠，小振動越弱，大振動越強，以至撥弦點在中端時，小振動消失。大振動產生基音，小振動產生比基音頻率高四倍的泛音。撥弦點變化使弦振動發生的變化，會引起整個泛音系列中各泛音強度的變化。正是由于不同強度泛音的組合，改變著音色。

大振動和小振動的強弱不同，在不同弦上會產生不同的發音效果。小振動強，在高音弦上發音顯得明亮、堅實，在低音弦上發音顯得硬、暴。大振動強，在高音弦上發音顯得軟、空、無力，在低音弦上發音顯得厚、柔和。因而，低音弦的撥弦點應比高音弦的撥弦點離端點遠些。

以上回答了第一個問題，在一根弦的兩端與在弦的中端撥弦聲音為什么不同?；卮鸬诙€問題，需做一個簡單的實驗：

在一件高音彈撥樂器上，如古箏等，用一根很細的線穿過1弦正常撥弦位置，用手拉線，使弦產生位移，在弦達到正常撥弦的位移程度時，用剪刀剪斷線，讓弦彈回（參見圖7）。這時發出的音很悶，而且音量很小，比手指肉面撥弦還要悶。如果加大拉線力量，增大弦的位移，則發音悶、破暴。

從這個實驗所得的發音效果與用指甲撥弦和用肉面撥弦所得的發音效果中，可以分析出幾個問題：

一是線剪斷之前，弦只有位移，并沒有受到任何觸動。剪斷線后，弦只是從一邊彈到另一邊，作位移，弦沒有產生固有振動，一直到彈到平衡位置之前都是這樣，這種一點不做固有振動的弦，振動的開始整個弦要消耗很大的能量，所以發音弱、悶。

圖7

二是用肉面撥弦，肉面是軟的，貼在弦上抑制了弦的固有振動，所以發音也悶。但由于手指離開弦的最后瞬間，肉面對弦有一點摩擦，弦必然會產生微小的固有振動，因此發音比用線拉的發音稍亮一些。

三是用指甲撥弦，手指的運動有一定速度，接觸弦就會對弦產生一定的觸動，弦就會產生固有振動，指甲是硬的不能把固有振動全部抑制，加之指甲離開弦的最后瞬間有一突然過程，弦又會受到一個觸動，弦就會產生較大的固有振動。所以在弦反射振動彈回的最初已經不單純是反射振動，而已得到了固有振動的共振，因此發音明亮。

四是由于用指甲撥弦，弦在反射振動最初，彈回之前已產生固有振動，必然使發音有一定的增長過程（聲音從無到最強點所經歷的時間），所以發音給人不突然、圓滑、婉轉的感覺。

圖6所示的弦振動就是用線拉弦實驗的弦振動過程。弦彈回的開始沒有固有振動，t1到t4是不穩定階段，弦的A點將在平衡位置上停留二分之一周期，在此后才產生固有振動。如果是用指甲撥弦，則沒有t1到t4的不穩定階段。

綜上所述可以作得出這樣的結論：在同一撥弦位置上，弦振動與發音的關系決定于，弦反射振動在最初振動之前，弦有沒有產生固有振動。為把反射振動前的固有振動與反射振動后的固有振動區別開，筆者把反射振動前的固有振動叫做初始振動。初始振動的長短強弱的不同表現出不同的音色。

弄清了以上的問題，再討論手法運動對發音的影響，問題就顯得簡單了。

無論是哪種技法對音的影響，都可以歸結到壓力和位移這兩個因素來討論。

壓力是指手指（或指甲）使弦離開其平衡位置所施的力（見圖6中的t1），即手指對弦的壓力。單有壓力，如指甲不在弦上滑動（離弦的趨勢）離開弦，手指只對弦產生壓力，弦離開平衡位置，弦并不發音。

位移包括兩方面：一是觸弦前的運動，二手指接觸弦后，離開弦的過程中手指在弦上的位置移動。單有位移，如無壓力，手指不能使弦離開平衡位置，只是手指在弦上滑過，也不發音。

壓力有大小，位移有快慢，大小快慢的變化改變著不同的弦振動，構成不同音色的變化。所謂彈力、力度就是這兩個因素的綜合體現。

壓力的大小與位移的快慢，不僅影響發音的強度，更主要是影響聲音增長的時間。后一點正是反映音色優劣的主要因素。這是因為壓力與位移影響弦的初始振動的長短強弱。初始振動的長短強弱表現為聲音的增長時間（見圖8）。

圖8

發音的開始，聲音增長的快慢會給人以不同的感覺。增長快會給人暴烈、突然的感覺。所謂音色不好，多半是由于把這樣的音作為表現樂曲的主要音形。增長慢會給人平緩、圓滑的感覺。所謂音色好，多半是由于把這樣的音作為表現樂曲的主要音形（人們對聲音的要求不是一成不變的，而是根據表達樂曲的需要而變化的。在實際演奏中，暴烈突然的音和平緩圓滑的音都是需要的。我們這里對音色的討論，是對整體音色，即主要表現音形）。

當壓力大而位移慢時，手指在弦上停留（滑動位移）的時間長，加之壓力大，手指死死壓住弦，弦的初始振動被抑制。發音的開始聲音增長的時間短（彈撥樂的發音，人們通常認為柔美的音色，聲音增長到最強點大約經歷0.06秒左右。干、暴的音色大約經歷0.02秒或立即到達最強點。我們這里給出的時長，它的準確與否并不重要，目的是讓人們對音的增長過程有一個量的概念，認識它的重要性），發音給人硬、堅實的感覺。如果壓力太大會有破暴感。這種壓力大位移慢的手法運動方法，只要壓力不過分大，位移不過分慢，演奏是會用到的，音色顯得堅實、干凈。然而倘在演奏中以這種音作為表現樂曲的主要音形，音色顯得硬、不美。

當壓力小而位移快時，手指對初始振動的抑制小，初始振動與大振動沒有一定的對比，聲音的增長時間長（聲音的增長時間超過0.06秒，音就顯得飄、不清楚）。這種音給人不實的感覺。但在演奏一些流暢、柔美的琶音時，就需要這樣的奏法。

壓力與位移的結合是多變的，正是由于壓力與位移的不同結合，改變著初始振動的強弱、長短，從而產生不同的音色。可如果要確切說清楚怎樣的壓力配合多快的位移，這是很難的，但通過這樣的討論人們可以定量分析出音色好不好的原因。

壓力與位移的變化，在人的手法運動上是通過動作與輔助動作來達到的。

動作由掌指關節、第二關節、第三關節組成，簡單地說是指頭的動作，輔助動作由手、腕、臂組成。

壓力的大小只應由指頭動作給予。手、腕、臂的輔助動作不應起增大壓力的作用，它的作用在于調節位移速度。

單純手指動作，指甲從弦上滑過去的位移過程，是通過指頭彎曲所形成的上提來達到的。由于隨著彎曲的加大，指甲對弦的壓力也增大，弦的初始振動會受一定的抑制，所以發音給人硬、干的感覺。另一方面由于單純動作的幅度小，發音前的預備動作不夠充分，在連續快速運動時，往返的運動使手法處于運動中，因而動作小的這個缺點得到了彌補。但在音列不連續或節奏慢的演奏中，這種單純動作運動較困難，手法運動的開始很難達到一定的初速度。為彌補這兩個缺點，就必須運用輔助動作。

輔助動作可分為前輔助動作和后輔助動作。前輔助動作是指手法向弦運動的預備動作，它是通過增大手指向弦運動前的預備動作的幅度，使手指在向弦運動前處于運動中，這樣使手指向弦運動的開始達到一定的初速度。

后輔助動作是指手法向弦運動開始后（達到一定的速度后）的手法運動。后輔助動作是為了使手指作減速運動，其所以作減速，是因為彈音列不連續時，每個音單獨出現，人們清楚地聽出每個音的音頭和音延，發音更需要給人平穩、委婉的感覺?？墒怯捎谝袅胁贿B續的音，手法開始是靜止的，手法運動必須有前輔助動作，使手法達到一定的初速度，而這種初速度往往稍顯過快，故要作減速運動，延長手指觸弦和在弦上位移的時間，使發音強度增長的時間延長。后輔助動作并沒有具體的動作，只是意識概念。

動作與輔助動作沒有準確的劃分和具體的運用方法，我們只能說，在音列連續快速進行時，以動作為主，隨著音列的漸慢，輔助動作逐漸增大，當音列不連續時，輔助動作需要再度增大。

誠然，音樂不同于其他科學有確定的公式可以遵循，也許這正是音樂的奧秘所在。幾十年來，筆者一直試圖建立聯系音樂實踐與物理的橋梁，從箏演奏的兩個為什么談起這篇文章就是其中的一篇。

后記

這篇文章是上世紀90年代為古箏學術會議提交的論文，許多年過去了，重讀此文仍令我振奮、感慨萬千。恩師王湘老師(著名音樂聲學專家)常感嘆“音樂界刀槍不入”，他這話的意思是說音樂界科學進不去。

該文的核心是把弦振動分解為反射振動和固有振動，從根本上改變了弦只有固有振動的研究思路。離開這一核心，所有研究即失去支點。

有意思的是，自1985年在《藝苑》雜志發表關于弦振動的文章以來，所有網上轉載時，都不約而同地刪掉了反射振動這一最核心的關鍵詞（反射振動這個詞，起得是否恰當、準確可以討論或改正）。反射振動的提出對物理學可能無足輕重，但對器樂研究至關重要，它是聯系音樂與物理的橋梁。物理書上沒有將弦振動分解出來，我們就不能突破創新嗎？無論是從降低弦振動頻率的實驗或實際觀察弦還是用傅里葉分析作圖，都能證明我們對弦振動分解的研究是成立的。我認為完全照搬物理學知識，不能直接解決器樂教學問題，書上的物理學知識只能了解客觀的弦振動及音色，對器樂教學和演奏實踐并無指導作用。我們需要深入探討的是，人主觀作用施力的不同怎樣改變了弦振動的方式，從而改變了發音。這就要對弦振動有新的認識，照此思路延展、思索，才能獲得理性教學大門的鑰匙。

1980年,我第一次將弦振動分解出來的研究寄給老師后，王湘老師回信說“如果所有科研人員都有你這樣的刻苦鉆研精神，那么四化很快就化成了”。包紫微老師說“你是第一個用肉眼看清弦振動的人”。