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传统二胡与新型二胡琴码研究
董 舒 华音网 2022-11-11

二胡配件由琴弓、琴弦、千金、滤音垫、琴码组成,其琴码所起的作用尤为明显,寻找到一个适合该琴并能使其发生谐振的琴码,并提升该琴的音质是比较困难的一件事。二胡界有这样一句话来形容二胡码:好琴易找,选码难。为找到合适的琴码,演奏者挑选琴码都到了百里挑一的程度。是什么原因造成琴码如此难选呢?除琴皮原因外,琴码自身的结构、材料、质量等能否达到谐振要求尤为重要。

一、传统二胡琴码的分析研究

(一)二胡琴码分类

二胡琴码是琴弦振动波传导和阻尼的载体,现在比较流行的二胡琴码按材料可分为以下几类:

1.白木码:白木类码主要是以枫木、白妞子木、黄杨木为代表制成的琴码。

2.拼码:如枫木、老紫檀、老松节等拼接做成的琴码。

3.油煎码:油煎码属于通过科学手段研发出来的品种,其码的内部结构通过处理趋于碳化。

4.老枓类:如老松节、老紫檀、阴沉木等制成的琴码。

上述类型的琴码传导和阻尼各有千秋,不论优劣,全凭适合与喜好。

(二)二传统二胡琴码结构、振动传导和阻尼分析

1.二胡琴码结构简介

(1)图1为传统二胡琴码的正视图、侧视图、俯视图。从正视图可以看到二胡琴码弦槽一般相距为5mm,位于琴码中心轴两测2.5mm处,琴弦安装好后在此固定,琴弓摩擦琴弦时,琴弦在此位置不会偏移。

(2)从正视图和侧视图中,可以看到二胡琴码中心位置设计有孔,即琴码中心位置有直径约3.5mm至4.0mm的孔,有的孔直径可能更大些。从图2的实拍图可以看到琴码有一个圆孔,俗称音孔。

(3)从图1正视图、侧视图、俯视图中,可以看到琴码上部宽度约为1.8mm左右的条状结构,上面设计有两个弦槽,二胡琴码上部呈条状结构,随弧度延展到底部呈椭圆或圆形结构。琴码质量的分布与琴码结构同步,上部结构质量最小,沿着弧形曲线到琴码底部质量逐渐增大。

(4)图3为二胡琴码在琴皮上的实拍图,两根琴弦压在琴码弦槽上,琴码紧贴琴皮,蓝色线为二胡琴皮的中心线。

2.琴弦摩擦时,琴码对振动波的传递分析

以图1为例,二胡琴弓在摩擦琴弦时,琴弦产生的振动波通过琴码传递至琴皮,使琴皮发生振动产生声音。当一根琴弦被摩擦振动时,振动波通过弦槽传递到整个琴码,最终到达琴码底部,那么两个弦槽垂直琴皮处,接收到的振动波能量是否一致,成为未知数。

振动波在琴码内能量传递方式为,当一根琴弦被摩擦时,振动波在弦槽处开始传递,其振动波传递形态理应按扇形方式传递,由于琴码外形及音孔设计的缘故,振动波有一部分并未按扇形方式传递,部分振动波被重新规划导流了,有可能导致能量传递分布不均衡。

(三)振动波传递分析

当二胡琴弓一根弦被摩擦产生振动波时,弦槽垂直琴皮处获得振动能量,与另一个弦槽垂直琴皮处所获得的振动波能量,进行分析比对。

1.琴弦振动时弦槽垂直琴皮处获得振动能量分析:

(1)振动波以扇形方式传递,弦槽垂直琴皮处接收到的振动波能量最强,离垂直处越远,接受到的振动波能量渐弱。

(2)琴弦振动时,以弦槽处为振动源,振动波在琴码材质内以扇形方式直接传递到琴码底部,振动源至琴皮垂直距离最短。弦槽与琴皮垂直处,获得振动波能量最大。

2.届时另一个弦槽垂直琴皮处,所获得的振动波能量分析:

(1)琴码有音孔设计的关系,振动波从音槽处开始传递,有一部分被重新规划导流传递,部分振动波只能沿音孔外侧曲线传递,到弦槽与琴皮垂直处,其传递距离大于前者的距离,振动波能量随传递距离的增加而衰减。

(2)部分振动波被音孔切割阻断,振动能量不能以扇形方式传递,底部接收到的振动波能量受到相当大的损失。该点接收到的振动能量远小于扇形传递得到的能量。

3.结论

(1)演奏时拉动琴弦,弦槽与琴皮垂直处获得最大值振动波能量,大于另一个弦槽垂直琴皮处获得的振动波能量。

(2)最强振动点在离琴码中心轴2.5mm处。由于二胡琴皮的特殊性为软性皮膜材料,其最佳的振动位置位于二胡琴皮的中心点,在这点获得振动波能量最大,最为均衡,且琴皮振动幅度最大。为什么二胡软性皮膜中心点为最佳振动点呢?假定二胡琴皮蒙皮是均衡的前提下,作以下说明:

①二胡琴皮作为除去外力后能恢复原状的弹性体材料,实验数据表明,用同等的外力对通过琴皮中心任何点进行作用,琴皮中心点到边缘,琴皮的振动幅度数值呈渐弱分布,振动幅度的状态及数值分布符合弹性力学的有关定律,因此琴皮中心点在受到外力作用时,振幅最大。

②在通过琴皮中心直线上的任何点,进行外力作用,除中心点外,其他两端受力是不同的,此时两端受力是不均衡的。外力作用只有在中心点时,琴皮两端受力是相等的。说明中心点为受力最佳均衡点。所以,二胡最佳振动点在琴皮中心点的理论是成立的。

综合上述分析可以得出结论,琴码安放在琴皮中心点,拉动二胡内外弦时,最强振动点在弦槽垂直琴皮处,偏离最佳振动点2.5mm,形成了偏振,导致内外弦声音统一度降低。

(四)二胡琴码结构对振动波传递和阻尼影响分析

1.二胡琴码结构是一个既有传导又有阻尼的组合体,琴码从上至下质量是逐步增加的结构,振动波由上往下传递,琴码上端质量小,传导能力强,随着质量逐渐增大,阻尼值也逐渐增加,振动波传递逐步减弱。琴码阻尼值随着琴码的质量逐渐增大而变大,琴码下端阻尼值达到最大值。

2.琴码传导、阻尼对二胡声音音质影响说明如下:

(1)琴码振动波传导能力过强,中高频的音质音量会得到加强,同时可能产生狼音,声音不干净,低频不浑厚的状况。

(2)琴码阻尼过小,传导能力随之增强,对二胡的声音影响非常大,声音会缺少浑厚度、温润度,出现狼音等状况,同时也失去了二胡特有的声音味道。

(3)琴码如阻尼能力过强,二胡在演奏时下把位中高频的音量衰减明显,拉出的声音非常微弱。碰到这种情况,有经验的调音师会对二胡琴码进行修整,通过底部打孔、横向打孔、圆的改成椭圆的等手段来减轻琴码下段质量,减小阻尼值,使二胡下把位的声音通透明亮起来,音量衰减情况得到明显改善,音质也得到明显提升。

(4)二胡琴码传导能力过强,阻尼能力过强都不可取,只有传导与阻尼达到一定的比值,二胡的音质才能得到保障。二胡琴码下端质量的控制尤为重要。制作琴码时下端质量比较难掌控,琴码制作一次成功的概率不大,往往需要后期对琴码传导阻尼值进行调整,才能得到理想的音质。

3.传统二胡琴码由于原始设计原因,琴码下端阻尼值最大,振动波传递到此处也最弱。琴皮未必能接收到最佳振动波能量。

4.结论:传统琴码由于结构原因,琴码下端质量大阻尼大,传导阻尼值掌控难。

(五)二胡琴码质量与音质的关系及实验数据分析

1.通过大量实验数据统计结果显示:质量在0.45克,正负不超过0.02克的范围,琴码振动波传导阻尼比为最佳,此数据为统计数据,并无理论依据。在此范围的琴码基本能达到二胡谐振要求,上下把位通透,下把位音量基本不衰减,外弦上下把位声音通透明亮,内弦上下把位通透浑厚。在此数值范围内,琴码能使二胡音质达到最佳。

2.琴码质量大于0.47克的数值,随着质量数值的逐步增加其阻尼值随之增加,中高频音量衰减明显,数值小于0.43克的,随着数值逐步递减其阻尼值同步减小,琴码声音干燥无味、出现杂音狼音等状况。

3.结论:琴码质量在0.43克至0.47克之间,能使二胡谐振,音质最佳。0.45克可作为琴码制作最佳参考值。

二、新型音柱琴码的研发

通过对传统二胡琴码的多角度分析所得出的结论,对新型琴码的研发起着至关重要的作用,新型琴码制作需符合以下几个条件:

1.新型琴码需要解决传统琴码最强振动点偏离的问题,使最强振动点位于琴码中心点。

2.新型琴码需要解决传统琴码底端质量大阻尼大,制作难以控制的不足。

3.琴码质量在0.43克至0.47克间,0.45克为最优选择。

根据上述条件,经过研发制作了新型音柱琴码。

(一)新型二胡音柱琴码结构简介

图4为新型音柱琴码的正视图、侧视图、俯视图。从正视图可以看到音柱琴码弦槽相距为5mm,位于琴码中心轴两侧2.5mm处,琴弦安装好后在此定位。琴码长为13mm,宽为8mm,高为9mm,弦槽高度设定在8mm至8.5mm的范围,琴码中心轴上设计有直径为

1.从正视图和侧视图可以看到,音柱琴码中心轴位置设计有振动波传导柱体,图中阴影部分为音柱,音柱上部结构设计为音柱琴码的主要传导阻尼体,音柱下部结构设计为振动波传导板,负责振动波在琴码底部传导,音柱设计为振动波传导体。

2.音柱琴码下部的传导板设计思路: 传导板需具备传导性强、阻尼小的特性。设计成1.5mm厚的薄片,既能满足传导能力强、阻尼小的要求,又能满琴码强度要求,防止琴码在使用过程中传导板变形。

3.音柱琴码设计质量在0.43克至0.47克之间0.45克为优选。

备注:音柱琴码的音柱、传导板其质量总和较小,因为有质量就有阻尼值存在,只是阻尼值较小而已,特此说明。

(二)音柱琴码振动波的传导分析

1.推拉弦时琴弦产生振动波,从弦槽点以扇形的方式在琴码音柱上部结构中传递,振动波在上部结构完成传递后,被重新规划导流集中通过音柱传递到底部传导板,此时传导板中心处获得了最大的振动波能量。只要音柱琴码安置在琴皮中心处,将获得最强最佳振动波能量。音柱琴码已解决了传统琴码偏振的问题,二胡内外弦声音统一度明显提高。

2.当琴码弦槽获得同等大小振动波能量时,琴皮中心处音柱琴码获得的振动波能量略大于传统琴码,琴皮振感更强烈,二胡的灵敏度有明显提高。

3.传导板以音柱为中心两边对称的设计,振动波从音柱中心部位向振动板边缘对称传递。中心点处振动能量最大,设计时考虑到传导板需具备传导性强、阻尼小的特性,振动波在传导板中传递时能量损耗小,琴码与琴皮贴合处将获得最强的振动波能量,符合设计要求。

4.结论:假定二胡琴皮蒙皮是均衡的,只要将音柱琴码安置在琴皮中心点处,琴皮能获得最强最佳振动波能量,二胡的灵敏度、内外弦声音统一度均有提高。

(三)音柱琴码振动波的阻尼分析

1.根据设计思路:音柱以上结构为琴码的主要阻尼体,占琴码总质量比值高,音柱及底部传导板占总质量比值较低,上部结构的阻尼体对振动波的阻尼过滤起着关键作用,振动波通过上部结构的阻尼过滤后,再通过音柱至传导板,基本达到二胡需要的振动波。音柱及振动板虽有一定质量,但占比较小,阻尼值也小,只是起到辅助阻尼作用。

2.琴码上部结构质量占比大、阻尼大,音柱、传导板阻尼之和占比小,下部结构传导强。音柱琴码的结构设计解决了传统琴码底部阻尼值大、传导弱、制作难度大的问题。

3.结论:音柱琴码与传统琴码传导阻尼方式最大的区别是:音柱琴码上部为主要阻尼体,下部为主要传导体。传统琴码上部结构为主要传导体,下部结构为主要阻尼体。音柱琴码改变了传统琴码振动波传递阻尼方式。

4.综合结论:音柱琴码安放在琴皮中心点时,琴皮能得到最大最佳振动波,此时琴皮振幅最大,最为均衡,内外弦声音统一度高,灵敏度高,全音程音质通透干净、无杂音无衰减。琴码质量控制在0.43克至0.47克之间,0.45克为最佳。

(四)音柱琴码制作参考参数

1.音柱琴码底盘可以制成圆形、椭圆形、长方形、正方形均可,底盘面积根据材料密度不同进行调整,材料密度越大底盘面积略小,材料密度越小底盘面积略大。底盘面积在1.0cm2至1.8cm2之间均可。

2.音柱高1mm,音柱体可制成圆柱体,直径为4mm,椭圆柱长轴为4.5mm、短轴为4mm,长方柱长为4.5mm,宽为4mm,正方柱长宽均为4mm。制作者可根据实际情况的大小进行适当微调。

3.弦槽高度8.0mm至8.5mm,两个弦槽相距5.0mm。

4音柱制作在琴码中心轴上。

5.传导板厚1.5mm,材料密度越大厚度可略小于1.5mm,材料密度小的可略大于1.5mm,在保证强度的同时,尽可能薄。

6.音柱琴码的质量控制在0.43克至0.47克之间,最优值0.45克。

7.音柱琴码制作材料可采用传统琴码制作材料。更倾向使用海南黄花梨、印度小叶紫檀老料,油煎材料。

以上是对新型二胡音柱琴码的研发,在研发过程中,有幸得到了中国民族管弦乐学会乐器改革制作专业委员会任建一先生的大力支持,提出了诸多宝贵建议,并对新型音柱琴码进行了测试和鉴定,肯定了新型音柱琴码在声音音质上的改善,内外弦统一,灵敏度的提高,在此由衷地表示感谢。二胡演奏教育家蒋静风先生及诸位演奏家,在百忙之中对新型音柱琴码进行试奏和鉴定,甚为感谢。

上述琴码尚需不断完善,敬请各方专业人士批评指正。

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