贾珍：钢琴弦列设计研究2弦列设计要求与计算-1琴弦的一般特性 230918

钢琴弦列设计研究2弦列设计要求与计算-1琴弦的一般特性

文/贾珍（南京艺术学院）

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第二章 弦列设计要求与计算

弦列是钢琴发声的基础音源部分，它的设计是整个钢琴音源部分的基础与关键，它涉及 声学、力学、数学等内容，了解与掌握弦列设计涉及的相关内容，对于弦列的设计乃至整个 钢琴的研究至关重要。同时弦列设计是钢琴设计的其中一项不可或缺的步骤之一，它的设计需要经验判断与进准计算相辅相成。

第一节 琴弦的一般特性

现代钢琴的弦列为交叉排列并具有一定的声学特性⁷，而这些声学特性⁸又伴随着其振动特性和衰减性从而构成完整的声学特性体系。

弦列分别由二百多根裸弦和缠弦构成，弦槌敲击琴弦产生振动,这个振动不是简简单单的，在物理声学中它被称为合成振动⁹，这个合成振动由三个方面构成，这三个振动分别为横向振动、纵向振动和旋转振动。

在这三个方向的振动中，横向振动是琴弦振动发声的主要形式，横向振动是指琴弦运动 的方向与走向相垂直的振动，人们听到的音高主要是横向振动的结果。运动方向与琴弦的走向平行的振动是纵向振动，由于钢琴的琴弦是由一种特殊的材质构成，弹性模量数值大具有一定的刚性，所以纵振动能量小导致对音高的影响也小。而旋转振动是一种以琴弦自身为轴心顺时针或者逆时针运动的一种振动，由于琴弦的刚性，因此，旋转振动对琴弦音高的产生得影响也是极小的。

任何乐器通过振动发声后都会经历声音的衰减¹⁰，钢琴也不例外。根据现代钢琴交叉排列的弦列设计形态，弦列交叉排列使弦长随着中音至高音依次变短，而弦长依次的变短对音高的频率、声音的持久性会产生变化，频率升高声音的持久性却变短，这个现象与声音衰减性有着直接的关系。而频率衰减的速度与声音的持久性也有一定的联系，声音衰减公式 τ=6.9/δf 可以很好的进行论证¹¹高音区琴弦变短频率升高而衰减速度逐渐加快的现象，公式中 f 代表音的振动频率；δ 代表衰减率，衰减率指单位时间内琴弦振幅减小的值。同时琴弦的衰减率还与琴弦的质量与张力有关，在琴弦同为裸弦的中高音区弦列部分，琴弦振动频率越高，琴弦振动发声的持久性越低，而低音区与之相反。在弦槌敲击琴弦发声的过程中还会产生一定的波阻抗，这种波阻抗对琴弦的衰减性也有一定的影响。根据波阻抗的公式可以说明波阻抗与声音衰减性的关系：在公式ω=ρ·α·S 中ρ 为琴弦的材料密度，α 为声音在琴弦中传播的速度，S 为琴弦的横截面积。声音的传播速度 α 与琴弦长度及其频率有关，琴弦振动频率是影响琴弦衰减的最主要的因素。因此，中高音区弦列部分，琴弦振动频率越高，波阻抗也越高，琴弦振动也越快停止，衰减性逐加快，而低音弦列中的琴弦与高音弦列相反，琴弦振动频率较低，波阻抗也相应的也低，振动停止较慢衰减性相比高音弦列相对较慢。

参考文献

[7] 周薇. 西方钢琴艺术史[W]. 第八版. 上海：上海音乐出版社，2012

[8] David Rowland. The Cambridge Companion to the Piano. Cambridge , U.K .; New York:Cambridge University Press, 1998. P.22-26.

[9]士木.钢琴诞生后的第一个世纪[J]. 乐器，1990，03

[10]周密.钢琴的诞生及其文化意义 [J].音乐艺术，2011，04

[11] 周为民. 西方早期键盘乐器制造的历史与发展[J]. 乐器，2011，11