乐器小编
前言：
在上篇文章中提及二胡乐器的科学定性描述，本篇文章著重在乐器发声上的探讨。对乐器的静态发声定论后应再为乐器做实际发声的探讨，所以笔者此篇做论述二胡发声中噪音的产生及解决探讨的概述。
一、各种乐器在研究上的科学介绍：
乐器声学研究虽视各个乐器的发声原理而有所不同，但其中亦有些共通的方法。就旋律性乐器而言，必须把发声部份与共鸣部份拆为不同的系统研究，再探讨彼此的耦合，共鸣部份的物理特性通常由“输入阻抗曲线”（input impedance curve）来叙述。管乐器的发声部份可以是气流喷在平面的边缘并且被分为两股，另一发声方式为气流通过平行薄片间的缝隙引起它的快速开合，笛属于上述中前一类，单╱双簧乐器、铜管乐器及人声属于上述中前后一类。管乐器的共鸣部份为管身内的空气柱，以实验测量它输入阻抗的方法，是在吹嘴处放置正弦波声源并以定速气流吹入管身，测量管口的音量。而本篇的论述重点在弦乐器。弦乐器涉及的振动系统很多，以西方小提琴类乐器而言，计有弦、桥、正面琴板、共鸣箱内的空气、背面琴板等。讨论弦的振动要考虑演奏方式（拉弓速度及压力、拨弦或击弦位置），以及琴弦异于理想弦的物理特性（纵波、阻尼系数、杨式弹性系数）；共鸣部份的输入阻抗测量，则可以在桥施以微小的正弦振荡，测量该处的速度与加速度之比。
固有振动模式分析（mode analysis）致力于把系统的振荡分解为固有振动模
式的叠合，每个固有振动模式都以其固有频率（eigenfrequency）及固有
形状函数（eigenfunction）来叙述，这样的分析在打击乐器的声学研究中居于中
心地位，而弦乐器的琴板振动也必须用到这个观念，现今用雷射干射仪（Laser-
interferometer）作的固有振动模式分析，其在高频测量的精密度远胜从前。此
外，有限元件分析（finite element analysis）致力于将复杂系统拆为耦合的几
个系统、无所不在的非线性现象（nonlinearity）深深左右著许多乐器的发声，
以上这些都是乐器声学进阶理论里最重要的几个议题。最近研究中国乐器的方法以
此项为主（郑德渊《二十一弦筝之声学研究及其音乐之研究》。台北：学艺出版社。
就是利用此一先进仪器及理论对中国乐器—古筝来做研究）
另外，音乐家以音强、音高、音色（或称？音品）作？乐音三大要素，客观上决定任一声音的物理参量是声压、时程和频谱。对乐音而言，声压决定它的强度或响度感觉，频谱决定它的音色。音高在声学上称？音调，由频谱中的基音频率决定。若基音消失，音调的感觉不变，由谐音系列的结构决定。乐音一般不是稳定持续的周期信号，其时程可分？增长、稳定、衰减三个段落。不同类型的乐音，三个段落的时间不同。例如弹弦音和拨弦音的增长段比拉弦音的短促得多，并且几乎没有稳定段。在增长和衰减段，乐音的频谱与稳定段可以有显著的不同。因此，乐音的音色与时程的关系很大。对乐器的每个部件，都可以分析上述参量，以总结出音质优美的乐器的最佳声学条件。
另一音乐中以稳定的、周期性的声音现象为主，故研究的方式常以频谱分析为主，与频谱分析相对的是从时间角度作的分析，这两种切入方式（frequency-domain / time-domain approach）各有所长，传统的研究偏重于前者，但在非线性现象渐受重视后，诸如启始鸣响与收束鸣响（starting and finishing transient）的研究，便必须以时间的角度对微分方程式或积分方程式求近似解。
对乐器和人的发音原理的研究是从激励器、共鸣器、辐射器三大部件来入手，以求得最高的发音效率和优美的音色。简单的响器，其激励、共鸣、辐射合？一体，如锣；电子合成乐器则用电路来模仿激励器和共鸣器，辐射器就是扬声器。
在实务上，有几个观念常用来描述各种乐器的声学特性，例如乐器的初始鸣响、收束鸣响，以及发声的方向性等。乐器声学的另一个核心问题，则是演奏技巧的声学探讨。与演奏相关的还有乐器的制造与改良，像大提琴的狼音（wolf tone）现象困扰著演奏者，便是一个乐器制造者需要致力克服的问题。
二、二胡发声原理中噪音的产生原理及解决方式：
以二胡来说就是弓擦弦的声音，声音的频率视有效弦的长短而频率就有所不同。另ㄧ个会产生主振的地方是在琴码以下的地方，有另ㄧ个固定的振动为谐振，ㄧ般而言谐振是频率是主振的1/2 1/4 1/8 或者是主振的1,2,4倍 因此在拉胡琴时产生的频率不只ㄧ个倍数的振动，而是有好几个倍数的振动，只是被主振盖掉了，人听不到，既使听到了也是协调的。
第三个是共振，也就是说两个不同的音源，在同ㄧ个频率时，会产生最大的共振。而当这个共振大于主振时就会产生刺耳的声音，这也是ㄧ般所谓狼音的产生。当琴马以下的震动刚好跟琴弦的主振或谐振产生最大的共振时，狼音就出现了，除非你可以叫琴码以下的弦不振动。以下提及二胡噪音（狼音）的产生：
（一）、在陈俞生‘二胡狼音的产生原因及消除方法’文中有提及：
琴玛下方琴弦振动波能量一部份传到琴马上方，由于此一振动波和琴马上方的第五次谐波发声冲突，这就是产生狼音的原因。而新琴的皮膜紧，声波阻抗大，琴玛下方琴弦振动波大部分传到琴马上方，对于琴马上方弦的振动影响较大。就琴的皮膜松，声波阻抗小，吸收琴玛下方琴弦振动波，所以对于琴马上方弦的振动影响较小。这也就是新琴比旧琴容易产生狼音的原因 。
（二）、另ㄧ个产生共振及谐振相冲突的地方（也就是产生狼音的地方）是蛇皮的因数。我们都知道拉二胡时越高把位，声音越小，那是因为弦的频率跟蛇皮的频率共振越离越远，导致无法产生乐器良好的共振。我们从以下这篇文章，郑德渊《音乐的科学》中，可以做探讨：
以二胡这项乐器作空皮基频（不加弦、琴码、垫布），及加物基频（加弦、琴码、垫布）测验。可得知加物后蛇皮音高大约升高一个小二度到小三度之间（及＃A—G）。而经测试，发现二胡皮膜之最佳振动基频大约在440—460Hz之间。皮膜松他之二胡，其振动基频低于上述之数值。蒙皮过紧或皮膜过薄，其振动基频高于上述之数值，发音多呈现粗噪音社或趋向高胡音色之感觉 。
（三）、弦的影响：
1、弦本身的物理性质：
弦的粗细、拉线时的均匀度、弦上有无杂质、弦的混合密度…等，都因自召集使用的不同而有所影响。如以前所使用的丝弦，就会产生出较多的狼音现象，其原因在于弦的粗细不均匀，以及振动不完全。所以，以前的乐器制造者无法做出大型低音的弦乐器，其中一方面是在于无法克服弦的问题。现今科技的发达，弦的精密度以可克服弦的制作，但毕竟投入研究者少之又少，原因在于市场环境发展性不大。
2、弦使用的应力性质：
弦使用上的张力及有效弦长以及各段弦长的比较，由于各段张力的不同所
呈现的频率也不同。在林昱廷老师的文章“南胡各段弦张力与共振频率之探讨”中提到：
琴码到琴筒下缘这段琴弦，其振动频率是造成二胡产生狼音及其他杂音的主要原因之一。利用拉力试验机，在按照力学原理寄善出其他各段琴弦所承受的张力，在利用频率公式计算出各段琴弦振动的频率，所计算出36公分内弦琴码到琴筒下缘这段琴弦的音分值最小，且发出的音最和谐。而39公分内弦琴码到琴筒下缘这段琴弦的音分值最大，且发出的音属不和谐 。
3、各种弦的介绍：
上海民族乐器厂的“敦煌”定制二胡琴弦和“百花”二胡弦。它们的质量可谓上乘。这两种弦弦径相对较粗（敦煌更粗一点），发音圆润浑厚，内外弦的音色差别比较明显。其中“敦煌”牌已成为上海弦的代表和标准。
苏州弦苏州民族乐器一厂“江南”二胡弦，苏州东吴民族乐器厂“今吴”二胡弦及专业二胡弦的特点是直径相对较细，装这种琴弦的普遍感觉是da定音时琴弦相对上海弦较软，声音清亮细腻，内外弦音色差别相对较小，用在苏州琴上下把位的效果较好。
北京琴弦。北京常青制琴社“常青”牌二胡弦或银质二胡弦及北京星海公司的“星海”牌二胡弦。典型的北京琴弦的特点是较粗且质地较硬，所以音量大，音色刚而亮。装在北京琴上，会有典型的北方制造的二胡的特殊风味。
德国pirastro公司出品的“红龙”二胡弦。真正德国原装，价格不菲。它是按照上海弦的规格制作。用料精良，包装科学合理美观，弦本身的均匀度好，张力统一，音位和泛音位极为准确。发音刚亮浑厚，内外弦音色差别比“敦煌”小。唯一的缺点是，起码要拉上一个星期才能“拉开”
4、运弓的问题：
右手在运弓时音角度的问题使弦产生纵向振动和扭转振动。当弓擦弦时不是直角而呈倾斜的角度时，如拉京胡，除了乐音（由横振动所产生）之外，还会听到较尖锐的声音，是沿著弦长方向所做的周期性伸缩运动。他的频率会比基音频率高几个八度。然而这一个纵向运动中包含高次泛音的产生，而高次泛音多属不和谐音，所以如初学者或基本功练习不加者，在演奏长音时会有听到较尖锐的声音，就是产生纵向振动和扭转振动。
5、但是问题来了，有些人在拉二胡时会说为什么他的音头会有杂音出现，我认为有以下几个原因：
（1）、物理学上动摩擦及静摩擦原理：
要使一物体产生运动必须克服其自身的最大静摩擦，等其运动后即回到等值之动摩擦。所以初学二胡者常不自觉的加大运弓的初始力，其力量大过于弦的静摩擦及动摩擦，导致无法偶合所以产生音头的杂音出现。而练习久后及了解乐器习性，也能加以控制，这就是所谓的基本功练习重要的地方。
（2）、蛇皮振动偶合原理：
因为蛇皮是固定的音高，所以蛇皮本身也会有ㄧ个固定的震动频率，因此当再弦振动时，蛇皮本身的震动尚未被琴弦震动频率给抓住， 所以刚开始二者彼此寻找偶合的最佳方式，会产生几分之ㄧ秒，甚至ㄧ秒的时间在不稳动状态所致。而如果蛇皮不够紧，状况会更严重，也就是说蛇皮和弦的偶合振动时间会更久，导致音头杂音出现时间会更久。
三、解决二胡狼音的方法：
（一）、刘毅志《二胡的研究》。台北市中国民族音乐学会出版。及陈俞生在‘二胡狼音的产生原因及消除方法’文中，提及二胡狼音的产生原因及消除方法。文中有提及：
二胡演奏家们从实践中找以认识到狼音的来源，并在皮膜及琴玛下方琴弦振动处塞上海绵、毛毯…等，来抑制琴玛下方琴弦的振动。有也专家建议在琴码下方垫柔性材料来消除狼音。这二种方式都有效抑制狼音，但都有降低音量，改变音调使声音变的沉闷。作者针对以上缺点制作一音夹，使其黏于琴玛下方琴弦上，不与琴码及皮膜接触。实验证明，这种音夹抑制狼音有力干见影的效果 。
而吸音布，应该可以解决ㄧ部份蛇皮的问题。在音响的专业来说是将音稍微的延迟ㄧ，让皮鼓可以稳定，也可以吸收ㄧ些琴马以下的弦产生的振动，但是能吸收多少，那要看频率而， 也就是说，琴马以下弦的距离，决定了其共振的频率，而吸音布吸收的是否刚好是那个频率，决定了他的效果。
（二）、张韶《二胡广播教学讲座》。书中有提出对新皮膜的处理方法：
1、每天压揉皮膜多次。2、做一压皮架压一至三次，每次压三到六天 。
（三）、琴码的问题：
照理说，声音跟蛇皮的中心如果距离ㄧ定，其共振及谐振频率会固定，但是偏偏二胡是六角形或是八角形，圆周跟中心点的距离都不ㄧ样，所产生的共振也不ㄧ样。而且如果拉二胡的人又不是把琴马放在中心点那变数就更多了。
而琴马其实是ㄧ个蛮重要的介质，作为ㄧ个声音的传导其形状、大小、及材质，都会影响传导的频率变数。
汇集演奏家对琴马的看法及制造者对琴马的经验法则，两者加以比较及讨
论：
1﹑旧有材质的探讨
以枫木和牛毛梨木为主，作为长方形或圆形。另有二木马（枫木和乌木黏
和在一起）、松节马、铅笔马、竹马、纸马、高梁杆马、钢丝马、骨马、色
木马、牛骨马、象牙马、、、等等。
2﹑发展新材质的可能性：
如以二木马为例，他是由枫木和乌木黏和在一起，琴马的三分之二用枫木
（在上部），琴马的三分之一用乌木（在下部）。结合不同材质以作为二胡
发声之探讨。现阶段油煎码的运用，也是在加强声音传递的优良性及阻抗的
减少性。
照理讲改变琴马会改变狼音的大小才对。就拿频谱分析仪测试的结果，琴马加大、材质不变狼音出现的地方会低几度。而用橡皮垫的方式放在琴马以下的地方可以吸收下弦的震动，但是不可能解决蛇皮的共振问题的。
（四）、演奏技术的克服：
一般以奏者在熟悉自己使用乐器的特性后，都会使用一些方式克服，如：演奏热烈音乐且遇产生狼音处时，即会运用适当的弓压及弓速来掩盖过噪音的产生。或者适可而止的运用揉弦，或改变按弦的力度。这些无非都是在改变弦的振动模式，使其减少音乐中所产生令人厌恶的噪音。另一方面，使弓毛和弦成平面及尽量直角的运行，以避免产生多余及不必要的高次泛音（如产生纵向振动和扭转振动）。
结论：
世界公认最佳的义大利斯特拉迪瓦里小提琴，其物理参量有哪些特色，现在已有了深入的研究。我们可以借镜西方研究的方法，如小提琴在高音部分有如此的音量及穿透力，是在于小提琴演奏高音时有其供振部分，而其善加利用音柱及低音梁，做面板和背板的有效共振，以及高音区及中、低音区的发音。如果能借此并研究出一方法，解决二胡高音部分及低音部分音量及音色平衡的问题。又如研究共鸣良好的歌声，发现其频谱中2.5——3kHz附近有一特殊的共振峰等。此外，各部件之间的耦合对于达到最佳声学条件也很重要。充分了解各部件的振动原理和它们之间的耦合，乐器的制作和研究才有科学根据。
参考书目：
1、陈俞生，2001：二胡狼音的产生原因及消除方法。中国音乐学季刊第3期。
2、郑德渊《音乐的科学》。台北：大陆书局。
3、张韶《二胡广播教学讲座》。上海：上海音乐出版社。
4、张玉明《二胡问题系列解答（一）》。台中：易典实业有限公司。
5、刘毅志《二胡的研究》。台北市中国民族音乐学会出版。
6、郑德渊《二十一弦筝之声学研究及其音乐之研究》。台北：学艺出版社。
7、郑德渊《中国乐器的艺术性与科学理论》。台北：声韵出版社。
8、林昱廷、李志良，2003：南胡各段弦张力与共振频率之探讨。国立台北艺术大
学学刊。
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’" 陈俞生，2001：二胡狼音的产生原因及消除方法。中国音乐学季刊第3期。
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’" 郑德渊《音乐的科学》。台北：大陆书局。
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’" 林昱廷、李志良，2003：南胡各段弦张力与共振频率之探讨。国立台北艺术大学学刊。
PAGE # "’页： ’#’
’" 陈俞生，2001：二胡狼音的产生原因及消除方法。中国音乐学季刊第3期。
PAGE # "’页： ’#’
’" 张韶《二胡广播教学讲座》。上海：上海音乐出版社。
