李茜：钢琴弦列的设计参数与音色的关系3-2琴弦张力百分比与音色 230925

钢琴弦列的设计参数与音色的关系3-2琴弦张力百分比与音色

文/李茜（沈阳音乐学院）

来源/   《音乐生活》

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三、张力百分比与音色

“张力百分比”是在计算张力的基础上计算出来的，它对音色的影响力要远远超过张力对音色的影响。所谓“张力百分比”即是指使用张力T与极限强度下的拉断力Ρ百分比，即T%=/Ρx100%张力百分比数值过小时(即小于28°/0)弦的振动频率就会呈现不稳定状态，因此，在振动时，其能量内耗大，振幅衰减快，音量则小，音色自然就会不好。反之，如果张力百分比的数值过大(即超过70%)琴弦已达到或者接近弹性极限时，琴弦会产生塑性形变，频率也会不稳定，它将随着时间的推移而逐渐下降，这就是材料力学中常说的“驰豫现象”。 这时，如果继续调音，就会断弦。那么张力百分比的范围在多少范围内合适呢？经过多次的实验研究后低音的张力百分比范围在28%至35%之间，中音区的张力百分比范围  在45%至60%之间，高音区的张力百分比范围在60%至65%之间较为适宜，如果超出这些范围则须进行修正。修正方法举例如下：

假定我们以第42根弦小字一组的d1为例，我们已知第42根弦的频率f₄₂= 279.3 赫兹；弦长L₄₂=7厘米；拉断力Ρ=153千克；(张力百分比T%=51%;张力T=77.9千克；弦密度m=0.05)这里括号内的数值均为实测值，即根据实际测量出的弦长、直径值，通过上述的张力计算而得出的。

从数值上我们可看出张力百分比 T%=51%显然不在此范围内，所以才导致了音色不均匀的现象。现在我们通过假设的理论张力百分比数值T%=58%,来求出所要求的直径值，进行修正。根据T%=T/Ρx100%,可得出T=T% xΡ=58% x153=88.74千克又根据公式：m=T ·g/4L² f²可得 出：m=0.057最后得出d=4m/π=1.0mm

这样用所求出的理论直径值1.0毫米的弦更换掉原来的琴弦，即可得到统一音色的目的。这里需要进一步说明的是，在进行弦列检测时，看张力百分比的数值是否符合要求只是一方面，更重要的是要看从低音到高音的张力百分比T%数值是否均匀的递增。也就是说，根据张力百分比T%的数值 绘制成的曲线是否均匀地连接，否则就会出现音色不均匀现象，须进行修正。(详见图2)