車晟杰
【摘 要】小提琴作為音樂(lè)樂(lè)器中的重要組成部分，擁有獨(dú)特的藝術(shù)魅力與技術(shù)含量。對(duì)小提琴的研究已成為制琴師、音樂(lè)人以及眾多音樂(lè)愛好者、學(xué)習(xí)者關(guān)注的重點(diǎn)。本文綜合相關(guān)研究資料，以及振動(dòng)、聲學(xué)領(lǐng)域知識(shí)，對(duì)小提琴的震動(dòng)和聲學(xué)特性進(jìn)行了分析與闡述。
【關(guān)鍵詞】小提琴；振動(dòng)；聲學(xué)特性
中圖分類號(hào)：J622.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-0125（2017）11-0094-01
一、小提琴結(jié)構(gòu)
小提琴?gòu)男再|(zhì)與結(jié)構(gòu)出發(fā)，屬于“弓弦樂(lè)器”。現(xiàn)代小提琴形態(tài)與16世紀(jì)早期意大利“四弦琴”具有密切關(guān)聯(lián)性，這一點(diǎn)在《音樂(lè)摘要》（Jambe de Fer，1556年）中可得到有效認(rèn)證。
小提琴發(fā)音優(yōu)美、音樂(lè)演奏效果獨(dú)特、藝術(shù)表現(xiàn)力強(qiáng)，且具有精密的聲學(xué)設(shè)備（由300多個(gè)零部件共同組成），發(fā)音原理與眾多學(xué)科領(lǐng)域具有密切的關(guān)聯(lián)性。目前常見的小提琴琴身大約為34-35.5厘米左右，主要由琴身、琴頭、琴頸、琴弦、琴碼、弦軸、音柱、背板、面板、側(cè)板、系弦板、腮托、琴弓、微調(diào)器、弦尾繩、弦軸箱等部件構(gòu)成。[1]其中，小提琴的琴身主要是由弧狀面板、背板、側(cè)板組合而成，以木材為主要材料；小提琴琴弦以及弦尾繩則以鋼絲、羊腸以及尼龍為主要原材料。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，為保證琴體結(jié)構(gòu)的美觀性、牢固性，提升演奏過(guò)程中的音響效果，小提琴琴頭、琴頸、背板等常以楓木為主；小提琴面板則以云杉木為主；小提琴指板以烏木為主。
二、小提琴的振動(dòng)
據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及對(duì)《小提琴振動(dòng)機(jī)理及聲學(xué)品質(zhì)研究》（張承忠，2014）、《改革開放三十年中國(guó)小提琴藝術(shù)理論研究綜論》（武慧，2010）、《提琴的設(shè)計(jì)》（鄭荃。2002）等相關(guān)資料整合發(fā)現(xiàn)，小提琴的發(fā)聲主要是由小提琴演奏者在琴弦上施加一定的拉力，在力的作用下使琴弦發(fā)生一定的振動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力傳導(dǎo)作用，琴碼將琴弦上產(chǎn)生的“橫向力”轉(zhuǎn)變?yōu)椤膀?qū)動(dòng)力”并施加給琴身，在琴身的共同振動(dòng)下實(shí)現(xiàn)聲音的傳播。[2]由此可見，要想明確認(rèn)知小提琴發(fā)音原理，制作出優(yōu)質(zhì)小提琴，對(duì)小提琴振動(dòng)的研究具有重要意義。
由上述分析可知，小提琴的振動(dòng)研究需側(cè)重于對(duì)弓弦系統(tǒng)的振動(dòng)研究。在基于振動(dòng)物理學(xué)知識(shí)、亥姆霍茲琴弦運(yùn)動(dòng)理論（Helmholtz理論）以及琴弦振動(dòng)理論物理模型（包括摩擦模型、數(shù)字波導(dǎo)模型、現(xiàn)代理論模型）的基礎(chǔ)上，可有效探知小提琴琴弦震動(dòng)形態(tài)變化，理解振動(dòng)行為方式。例如，橫振動(dòng)，即當(dāng)琴弦被挑離原有位置再放下后，形成的一種“扁紗錠型式”振動(dòng)；縱振動(dòng)，即當(dāng)琴弦與琴弓之間受軸向分力形成傾斜摩擦后，形成的一種小振幅振動(dòng)，等等。
三、小提琴的聲學(xué)特性
聲學(xué)（Acoustics）作為近現(xiàn)代時(shí)期崛起的一門物理類學(xué)科，主要側(cè)重于聲音屬性、聲音產(chǎn)生與傳播、聲音接受與感應(yīng)等方面的研究。[3]因此，對(duì)于聲學(xué)在一定程度上與其他學(xué)科，如心理學(xué)、機(jī)械學(xué)、音樂(lè)學(xué)、美學(xué)、電子學(xué)等具有密切的關(guān)聯(lián)性。而小提琴的聲學(xué)特性則屬于音樂(lè)聲學(xué)中樂(lè)器聲學(xué)領(lǐng)域中的一部分，其理論基礎(chǔ)與音樂(lè)樂(lè)音四要素具有一致性，分別為音色、音高、音長(zhǎng)以及音強(qiáng)，并彰顯著樂(lè)音的物理特性（如頻率、時(shí)間、波形等）與心理特性（如強(qiáng)與弱、明與暗、高與低等）。
研究發(fā)現(xiàn)，在小提琴結(jié)構(gòu)中，小提琴琴弦、琴弓、琴碼以及共鳴箱構(gòu)成了小提琴聲學(xué)系統(tǒng)，其中小提琴的琴弦與琴弓為小提琴發(fā)生本源；琴碼為小提琴聲音的傳輸結(jié)構(gòu)；共鳴箱則為小提琴聲學(xué)的感應(yīng)系統(tǒng)，在琴弦、琴碼力的驅(qū)動(dòng)下，與琴體、空氣形成振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲波，致使小提琴發(fā)聲。
由此可見，小提琴聲學(xué)性質(zhì)與小提琴的振動(dòng)具有相輔相成的關(guān)系，小提琴振動(dòng)的好壞在一定程度上對(duì)小提琴聲學(xué)特性具有直接影響作用。其中小提琴的四根琴弦，粗細(xì)不同決定了小提琴四種音高與音調(diào)，即由低到高分別為“G”“D”“A”“E”。與此同時(shí)，不同材質(zhì)的琴弦，會(huì)形成不同的振動(dòng)特性，并營(yíng)造不同的聲學(xué)特性，例如，羊腸弦的小提琴音色相對(duì)明亮，可調(diào)整性強(qiáng)，富有變化；鋼絲弦的小提琴壽命相對(duì)較長(zhǎng)，樂(lè)音表現(xiàn)力強(qiáng)，音色明亮；尼龍弦的小提琴音高相對(duì)以上兩種較弱，音色柔和。此外，琴身的材質(zhì)以及琴碼的規(guī)格在一定程度上也影響小提琴聲學(xué)特性。在小提琴制作中應(yīng)合理選用琴弦，并與琴身材質(zhì)、琴碼進(jìn)行合理搭配，協(xié)調(diào)小提琴整體發(fā)聲效果。
綜上所述，本文從小提琴結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合相關(guān)力學(xué)、聲學(xué)等，對(duì)小提琴的振動(dòng)與聲學(xué)特性進(jìn)行了分析與研究，以期對(duì)小提琴發(fā)音原理具有明確的認(rèn)知與理解，為小提琴制作、調(diào)整以及研究提供有益參考，從而加大我國(guó)對(duì)小提琴研究的重視，促進(jìn)國(guó)內(nèi)小提琴制作行業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]張承忠，葉邦彥，曹云鳳，梁立東，趙學(xué)智.小提琴共鳴箱振動(dòng)特性的有限元仿真與實(shí)驗(yàn)研究[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，（06）：40-46.
[2]張承忠，葉邦彥，梁立東，胡習(xí)之，趙學(xué)智.基于高速攝影實(shí)驗(yàn)的小提琴琴弦三維振動(dòng)特性研究[J].振動(dòng)與沖擊，2015，（09）：177-181+195.
[3]張承忠，葉邦彥，梁立東，胡習(xí)之，趙學(xué)智.小提琴弓弦系統(tǒng)的振動(dòng)形態(tài)及振動(dòng)機(jī)理研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2015，（03）：359-365.
