怎么选择古琴的形制(简论古琴的琴材)
原文发表于《乐器》2016年09、10、11期
简论古琴的琴材
顾永杰,河南博物院,副研究馆员,中科院科学史博士
琴材[1]直接关系到古琴的品质,其中面板、底板、岳山、龙龈和音柱等的用材会影响到琴声的特征,并且面板、底板等的用材还会影响到琴体的稳定性,其它附件的用材会影响到其特定的功能和琴体的艺术性等。由于面板、底板、岳山、龙龈、音柱的用材对琴体的稳定性和琴声有直接影响,并且其多为木材,因此本文将以这些构件的用材和木材作为主要研究对象。
一、传统斫琴技艺的琴材
(一)传世历代古琴实物的琴材
笔者通过查询现有文献[2],共搜集整理到157张有明确年代的传世历代古琴实物的琴材资料,其中唐代17张、宋代33张、元代10张、明代68张、清代29张,详情见表1。面板用木材,有梧桐木和杉木两种,其中绝大多数为梧桐木,均自唐代起就开始使用;底板用木材,主要有梓木、杉木和梧桐木三种,其中梓木占大部分,梓木和杉木底板始自唐代起,梧桐木底板始自宋代;面板和底板用木材的年轮线,有较密的、也有较疏的,有较均匀、也有差别较大的,有经过髓心的、也有不经过髓心的,说明古人对面板和底板用木材的年轮情况和心材边材不是太重视;面板用木材的纹理,多数都比较均匀、顺直;琴徽用材,绝大部分是蚌,其次是金,还有少量的玉、翡翠、铜、石、玛瑙、瓷、银等;岳尾用材,绝大多数岳尾的材料一致,以檀木、红木等硬木材料为最多,还有部分的枣木、酸枝木、花梨木等,另外有少量岳尾材料不一致,其中岳山材料有水晶、玉、象牙等;琴轸用材,以玉为最多,部分为红木、象牙、牛角等,还有少量的玛瑙、檀木、竹、乌木、烧料等;琴足用材,以玉为最多,部分为红木、檀木等,还有少量的牛角、乌木、象牙、玛瑙、牛角、酸枝木等。
(二)古代文献记载的琴材
面板和底板用材。春秋《诗经·定之方中》指出椅、桐、梓、漆是制作琴瑟的材料,自汉代起基本已经认可用梧桐木做面板;汉代傅毅《琴赋》、《风俗通》和曹魏嵇康《琴赋》等进一步强调斫琴要用梧桐树的孙枝,并强调用在山石之上生长的梧桐树的朝向南方的孙枝,以后的文献也多要求面板用梧桐树的孙枝,因梧桐树的孙枝要较树干密实,说明自汉代起就要求面板用木材的材质要疏松,但又不能过于疏松;唐代李勉《琴记》明确面板用梧桐木、底板用梓木,之后的文献中基本都要求面板用梧桐木、底板用梓木,如宋代《碧落子斫琴法》、《琴苑要录·琴书》、《太古遗音》、《洞天清禄集》以及清代《与古斋琴谱》等等;《太古遗音》、清代《琴苑心传全编》等文献认为除梧桐木和梓木外只要木液已尽其它木材也可作为面板和底板的用材;宋代沈括《梦溪笔谈》明确杉木可以用来做面板。《琴苑要录·琴书》、《斫匠秘诀》、《洞天清禄集》等文献提出面板用木材要软硬适度、材质密实、纹理细密顺直宽窄适当、无节,底板用材要木液除尽、避其心材;《琴苑要录·琴书》、《梦溪笔谈》等指出面板用木材要“轻松脆滑”、“舉則輕,擊則鬆,折則脆,撫則滑”,不能过于坚硬,也不能过于松软,过于松软会使声音虚,这一选材标准为后世所接受。
附件用材。嵇康《琴赋》指出以玉做琴徽;唐代赵惟暕《琴书》指出用枣木做岳山和承露,用梓木做龙龈;《碧落子斫琴法》指出玉、金、石、螺、蚌等都可用来做琴徽,其中玉洁白无瑕做琴徽最好;《琴苑要录·琴书》指出用紫檀等硬木作岳尾、贴池木,用黄杨木作琴足;宋代冯元《广乐记》指出琴轸用竹、琴徽用玉、首尾的附件用枣木、琴足用黄杨木;《梦溪笔谈》指出玉、石可做琴徽和琴轸;宋代朱长文《琴史》指出琴的附件可以用枣木、黄杨木、竹、金、玉等材料;宋代陈旸《乐书·琴制》指出琴足可以用黄杨木,岳山可以用枣木;《太古遗音》指出岳山、承露用枣木,龙龈用梓木,琴徽以玉为上、金次之、螺蚌又次之;《洞天清禄集》指出琴足宜用枣木心、黄杨木或者乌木,岳山、琴轸、焦尾也可用这三种木材,用蚌壳做琴徽;《与古斋琴谱》指出岳山、龙龈、承露、龈托、轸池底木要用紫檀木、枣木等材质坚硬的木材,龙龈口、龈托口可镶嵌象牙、玳瑁或垫衬鹅雁的翎管等柔滑材料,护轸需用材质坚硬滑腻的材料不易折断,琴轸最好用紫檀木,螺甸醒目、颜色光彩亮丽还能反光适合做琴徽。
二、木材的声学性能[3]
木材的声学性能可从声辐射性能以及振动能量的分配、消耗等方面体现,主要指标包括声辐射品质常数、对数衰减率(或损耗角正切)、动弹性模量、比动弹性模量、声阻抗、动弹性模量与动态刚性模量之比、对数衰减率与动弹性模量之比等。
声辐射品质常数,又称声辐射阻尼系数,表征木材的声辐射能力,值越大声辐射能力越强;对数衰减率,表征木材振动能量损耗衰减的程度,值越大能量消耗越快;动弹性模量,表征木材的振动能力,值越大表明木材的振动能力越强,在同一振动模式下产生的音高越高;比动弹性模量,即动弹性模量与密度的比值,比动弹性模量值越大,木材的振动效率越高、振动能力越强、越容易振动,这样的木材用作乐器材的品质就越好,并且比动弹性模量值越大木材的稳定性越强、对数衰减率越低;声阻抗,又称特性阻抗,它对于振动能量的传播,特别是两种介质的边界上反射所发生的阻力有决定意义,两种介质的声阻抗差别越大,向声阻抗小的介质一方的反射就越强烈,木材的声阻抗值越低振动能量转换效率就越高、振动性能也就越好、发音的敏锐程度越高;动弹性模量与动态刚性模量之比,用来评价木材振动效率和音色的综合品质,值越大说明频谱在整个频域分布内越均匀,其辐射出去的音色效果就越好;对数衰减率与动弹性模量之比,表征每振动周期内能量消耗的大小,值越小振动能量消耗越慢,越利于振动的延续,越利于维持一定的余音,可使乐器声音饱满且余韵悠长。详情见表2。
木材是典型的各向异性非均质材料,由于其内部结构不同,不仅不同树种间木材的声学性能差异很大,即使同一树种的不同株,甚至同一株的不同位置的木材的声学性能都会有很大差异。影响木材声学性能的主要因素有密度、生长轮宽度、晚材率、纤维结晶度、木纤维长度等,详情如表3。另外,纤维角大小、纹理的斜纹程度等与木材的声学特性也有一定影响,其值越小木材的声学性能越好,说明木材的纹理越顺直越利于木材发声。[4]
三、乐器用木材的处理和加工
对乐器用木材的处理主要是两个方面:一是除去木材中的水分和填充物,二是提高木材的抗吸湿能力,即降低木材的吸水性;其目的主要有两个:一是提高木材的声振动性能,二是提高木材的结构稳定性和声学稳定性。现在对乐器用木材的处理主要有自然处理、高温处理和化学处理三种方法。
自然处理,即自然老化处理。木材随着存放时间的延长,吸水性逐渐下降,含水率会逐渐稳定,这是因为:在长期储存过程中,木材羟基的自由键互相结合,成为十分稳定的大分子;半纤维素逐渐分解挥发;木质素含量会增高,变成木材的半结晶体或结晶体。经过长时间存放自然老化处理的木材,其结构稳定性和声学性能都有很大改善,“与新木材相比,老木不易变形、开裂,木性相对比较稳定”[5],比如杉木旧材,其动弹性模量、声辐射阻尼系数、对数衰减率、比动弹性模量、声阻抗等声学性能都较新材都有较大改善(如表4)。
高温处理。高温热处理的主要工艺原理是通过使木材内部的半纤维素成分部分分解,淀粉、糖类等营养物质反应、挥发,木材内部重新形成新的化学键结合,羟基减少,纤维素的结晶度增大,水分和抽提物的含量降低,从而使木材的吸湿性降低、尺寸稳定性和声学性能提高。根据笔者经验,使用经过适当高温处理的木材制作古琴的面板和底板,不论是尺寸稳定性还是声音品质都较未经处理的木材有大幅地提高,有些方面达到甚至超过千年古材。
化学处理。现在较常用的化学处理方法有甲醛化处理、水杨醇处理、水杨醇一甲醛化等,经过这些化学方法处理过的木材,“大幅度地提高抗吸湿性,使得相同高湿度环境条件下处理材的声学性能品质明显优于素材,不但起到了提高发音稳定性的作用,而且提高了声学性能品质”。[7]
此外,根据资料的介绍,处理乐器用木材的方法还有浸泡和涂刷、熏蒸、酸处理、发酵处理、氧化处理、光处理、微波处理等。
木材由于材质不均匀,使得各个方向上的声学性能不一致,有些性能的差异还很大,比如:顺纹强度要比横纹大得多,横纹“强度仅为顺纹抗压强度之1/8左右,弯曲强度介于抗拉,抗压之间”[8];不同纹理走向的传声速度差别很大,“一般来说,木材径向纹理的声传导速度比弦向纹理约快4倍;直顺纹理比径向纹理约快3到4倍;从而直顺纹理比弦向纹理约快6到8倍”[9];不同纹理走向的内摩擦损耗也不相同,切线方向要大于半径方向、半径方向要大于纤维方向[10]。
乐器用木材的加工方法大体可分为径切和弦切两种:径切,即切面与年轮方向垂直,年轮都垂直与切面的是标准径切,一般情况下大多数年轮与切面的夹角大于60°的切面也称为径切,由径切方法加工成的木板称为径切板;弦切,即切面与年轮方向相切,一般情况下大多数年轮与切面的夹角小于30°的切面也称为弦切,由弦切方法加工成的木板称为弦切板。不同加工方法的木材的声学性能差别很大,比如:标准径切板的比动弹性模量、损耗角正切值等声学性能最好,切面与年轮之间夹角越大的径切板的比动弹性模量、损耗角正切值等声学性能越好;切面与年轮之间夹角越小的弦切板的比动弹性模量、损耗角正切值等声学性能越好。[11]
木材的不同加工方式对其结构稳定性也有很大影响,弦切板干燥时易发生裂缝及反翘,径切干燥时膨胀收缩较小、不易反翘干裂、磨耗平均[12]。
四、古琴用木材的声学要求
乐器用木材特别是音板用木材材质的好坏与乐器的音质、音色有着极为密切的关系[13]。现在的乐器制作行业对乐器音板的声学性能品质有许多具体的要求,综合起来主要有三个方面[14]:
第一个方面是对振动效率的要求。要求音板能把传导来的振动能量,最大限度地转变为声能辐射到空气中去,而损耗于音板材料内摩擦等因素的能量应尽量地小,使发出的声音具有足够的音量和持久性。
第二个方面是对音色的要求。要求音板能很均匀地响应传导来的各种不同频率、不同强度的声振动,音板发出声音的音色也要优美。
第三个方面是对发音效果稳定性的要求。要求音板适应温度、湿度变化的能力要强,发音效果要稳定。
总结来看,优良的乐器用木材(音板用木材)要具有如下特性:密度小、传声速度快、弹性模量大、声辐射品质常数大、声阻抗小、对数衰减率小、动弹性模量与动态刚性模量之比大、对数衰减率与动弹性模量之比小、动态性模量与密度的乘积大;生长轮宽度适中、生长轮宽度变异系数小、晚材率适中、晚材率变异系数小、纤维素结晶度高、木纤维长度长、木纤维长宽比大;经过适当处理;最好是径切板。
古琴的发声系统有其独特的地方,整个琴体几乎都要参与振动,特别是面板、底板和岳山、龙龈、音柱的作用尤其重要。岳山、龙龈、音柱、面板和底板都要参与振动的传导,面板和底板还构成共鸣体参与发声,多数情况下以面板发声为主、底板只参与振动不参与发声。
振动效率方面。琴体的振动效率涉及到两个方面,一是振动传导的效率,二是声辐射的效率。为了提高琴体的振动效率,既要提高振动传导的效率,又要提高声辐射的效率。要提高琴体振动传导的效率,就要求参与振动传导的构件即岳山、龙龈、音柱、面板和底板用材的振动传导速度和弹性模量值要高,振动的能量消耗即声辐射品质常数、对数衰减率、对数衰减率与动弹性模量的比值要低,并且相互传导振动的两个构件的声阻抗值大小也要适当;要提高琴体的声辐射效率,就要求音板(主要指面板,底板参与发声时也包括底板,下同)用木材的声辐射性能即声辐射品质常数值要高,振动的能量损耗即对数衰减率等要低。
音色方面。古琴的音色主要由共鸣体决定,也就是由面板和底板决定,面板和底板的用材以及相互的搭配关系都会对古琴的音色产生重要影响。要提高古琴的音色品质,就要求面板和底板用木材的动弹性模量与动态刚性模量之比要大,它们的其它的振动参数也要搭配适当。
发音效果稳定性方面。对琴体发音效果稳定性的要求也包含了对琴体结构稳定性的要求,因为要求发音效果稳定的前提是其结构必须稳定。要提高古琴发音效果的稳定性,就要求琴材特别是面板和底板用木材的含水率、抽提物含量足够地低,抗吸湿能力足够地强。要改善木材的这些特性最有效的方法就是对其进行合理的处理,所以一般来说古琴用木材都需要经过适当的处理,包括自然处理和高温处理、化学处理等人工处理。
总体来说,不论是从结构稳定性、声学稳定性,还是从发声特点的要求来看,古琴用木材都要经过适当的处理,在不影响强度的情况下,尽量除尽其所含的水分、木液等杂质,以提高其抗吸湿性、结晶度和声学性能等;面板和底板用木材最好是径切;面板、底板用木材的对数衰减率要低,声辐射品质常数、声阻抗等相关值要合理;岳山、龙龈、音柱用材的振动传递速度和弹性模量值要高,声辐射品质常数、对数衰减率和对数衰减率与动弹性模量的比值要低。
五、琴材与传统琴声审美
琴材(主要指面板、底板、岳山、龙龈、音柱等的用材,下同)是决定琴声的最重要因素,琴声的传统审美标准中多数都与琴材有关,其主要影响大体总结如下:
第一,音高。以中声为美,即音高不能过低也不能过高,就要求琴体、共鸣体、音板的固有频率不能过高也不能过低,即音板用木材的动弹性模量、比动弹性模量、声阻抗等影响固有频率的指标值要大小适中,并且底板和面板用木材要相互配合。
第二,音量。“大聲不震嘩而流漫,細聲不湮滅而不聞”,要求琴声的音量不能过大,并且对振动的响应还要灵敏。这就要求音板用木材的声辐射品质常数不能过大,动弹性模量、比动弹性模量值要大,声阻抗值要小。
第三,发声风格。一类苍古,一类清脆[15]。琴声苍古,即音高相对稍低,就要求音板的固有频率不能过高,要适当低一些,音板用木材的动弹性模量值和比动弹性模量值等要适当小一些、声阻抗值要适当大一些;声音清脆,即音高相对稍高,就要求音板的固有频率要适当高一些,音板用木材的动弹性模量值和比动弹性模量值等要适当大一些、声阻抗值要适当小一些。
第四,大弦、小弦发声的特点。“大弦宽和而温,小弦清廉而不乱”,即大弦发出的声音音高低、音色温润,小弦发出的声音音高高、音色清晰纯净。为了更好地体现大弦和小弦的发声特点,音板用木材大弦一侧的固有频率最好相对低一点、小弦一侧的固有频率最好能高一点,并且其过度要均匀。
第五,散音、泛音、按音的特点。“泛聲則輕清而屬天,下取按聲則重濁而為地,不加抑按則絲木之聲均和而屬人”,即散音均而和、泛音轻而清、按音重而浊。就要求音板用木材的材质要匀称协调,避免某些部位或节段过于突出或不足。
第六,“琴有九德”。奇,“輕、鬆、脆、滑者乃可稱奇”,要求音板用木材要具备轻、松、脆、滑的特点,轻就是材质重量轻、密度小,松就是材质疏松,脆就是材质刚性大,滑就是纹理、纤维顺直光滑。古,“淳淡中有金石韻”,要求音板的固有频率中相对较低的部分要适当的低一些、以体现淳淡,相对较高的部分要适当的高一些、以体现金石韵,对材质的具体要求类似于上述的松和脆。透,“發越響亮而不咽塞”,声音响亮且流畅,一是要求琴材已经干透、定型,即琴材都要经过适当的处理,使其水分和杂质除尽,以利于声振动的传导和声音的发散;二是要求音板用木材要有很好的声辐射能力,即声辐射品质常数要高,以利于声音的发散;三是要求琴材有很好的振动传导能力,即传声速度要快;四是音板用木材最好是径切,以利于声音的扩散。静,“無
颯以亂正聲”,声音纯正无杂音,一是要求音板用木材要将水分和杂质除尽,也就是要经过适当处理,以除去杂音;二是要求音板用木材的动弹性模量要适当的高,以使声音纯正、减少不协和音;三是音板用木材要材质均匀,以避免额外的杂音。清,“發聲猶風中之鐸”,声音响亮、纯净,声音清就要静,就要求琴材具备静声的特点,另外还要求声辐射品质常数要高以使声音响亮。润,“發聲不燥,韻長不絕,清遠可愛”,声音清晰、温润、不焦躁且余韵悠长,清晰就要求琴材具备清声的特点;温润、不焦躁就要求声音要丰满,即音板用木材的材质要均匀,动弹性模量要适当、不能过高也不能过低;余韵长,就要求能量消耗慢,即音板用木材的声辐射品质常数值不能太大,对数衰减率、每周期能量消耗要小,动弹性模量、比动弹性模量值要大,面板和底板的用木材要互相配合。圆,“聲韻渾然而不破散”,声音完整、圆润,要求音板用木材的材质要均匀,动弹性模量要适当。匀,“七弦俱清圓,而無三實四虛之病”,各弦发出的声音要相对均匀,要求琴材的材质要均匀。芳,“愈彈而聲愈出,而無彈久聲乏之病”,音质持久、越弹越佳,要求琴材要经过适当处理,具备有声音和结构的稳定性。
总结来看,古琴音板用木材的声辐射品质常数、动弹性模量、比动态弹性模量等值要适当地大些,但也不能过大,动弹性模量与动态刚性模量的比值要大,对数衰减率、每周期能量消耗、声阻抗等值小;面板、底板、龙龈、岳山、音柱等用木材的传声速度要快。也就是说,音板用木材的密度要小、但又不能过小,生长轮宽度要适中,晚材率也要适中,结晶度要高,木纤维长度要长,木纤维长宽比要大,生长轮宽度变异系数和晚材率变异系数要小;龙龈、岳山等用木材的密度要大。琴材的材质整体要均匀,大弦一侧可以适当较小弦一侧稍疏松一些。底板和面板用木材要相互配合,即底板和面板用木材的声学性能要接近,不能差别太大;一般来说面板用木材要较底板用木材的声辐射能力要强一些、弹性要差一些,主要表现为面板用木材要较底板用木材疏松;面板和底板用木材的声阻抗要接近,以利于声振动在其相互间的传导。琴材都要经过适当的处理。音板用材最好是径切。如要求琴体发声苍古,其音板用木材可以适当的疏松些;如要求琴体发声清脆,其音板用木材可以适当的密实些。
六、琴材的选择
(一)面板用材
在琴体的振动发声过程中,面板的作用主要有两个,一是传导振动,二是振动发声。这两个方面对面板用木材的要求有差异:传导振动方面,要求面板用木材的振动传导速度快、失真少、响应敏锐,并且振动的能量损耗小、传导效率高等;振动发声方面,要求面板用木材得声辐射能力强、声音特性优越、振动损耗小等。综合起来讲,要求面板用木材的密度要小、但又不能过小,材质要疏松、但又不能过于松,生长轮宽度要适中,晚材率也要适中,结晶度要高,木纤维长度要长,木纤维长宽比要大,生长轮宽度变异系数和晚材率变异系数要小。
古代文献中记载的和传世历代古琴实物的面板用木材的树种主要有梧桐木和杉木,这两种树种的材质都比较疏松、密度较小、纹理结构较顺直、缺陷少,很符合面板用木材的声学要求。从传世历代古琴实物看,面板用材用梧桐木的较多,现代由于杉木比梧桐木更容易获得,所以斫制古琴用杉木的较多。一般来说,面板用木材要选择梧桐木或杉木中纹理顺直、木纤维细长、生长轮均匀且规整、生长轮宽度和晚材率适中、无明显缺陷的板材。另外,根据对琴体发声特点的不同要求,对面板用木材的要求也会稍有不同,例如:要求琴声苍古,面板用木材可以适当的疏松一些、密度小一些、生长轮宽一些;要求琴体发声清脆,面板用木材可以适当的密实一些、密度大一些、生长轮窄一些。
面板用木材要选择古材或经过其它方法处理过的木材,最好是选择经过适当处理的古材,以提高木材的结构稳定性、声学品质。
面板用材的加工方法最好是径切,并且生长轮与切面的夹角越接近90°越好,径切的好处一是琴体的结构稳定性好,二是向琴体两侧和槽腹的振动传导速度快,三是可以降低振动能量损耗,四是可以增强面板的刚性提高发音品质。为了配合大小弦发声的不同特点,大弦一侧的材质可以适当地疏松一些,小弦一侧的材质可以适当地密实一些,“阳材宜置于低音区,阴材宜置于高音区”[16]。
(二)底板用材
底板的作用是和面板一起构成共鸣箱,配合面板振动、发声,多数情况下底板只参与振动、不参与发声,但当要求琴体发声苍古宏大时也要求其适当发声。在琴体的振动发声过程中底板的主要作用是:在振动初期,吸收、储存振动能量,抑制面板的过度振动;在振动后期,将自身存储的能量再传导回面板,增强面板的持续振动,延长面板的振动发声时间。现在研究表明:底板参与振动的活跃程度要远远高于面板,所以底板用木材的选择对古琴声学特性的影响很大[17]。因此,底板用木材要有很强的振动特性、一定的能量存储能力、尽量低的能量损耗和很强地与面板交换能量的能力,也就是说其动弹性模量值要高、对数衰减率要低、每周期振动能量消耗要少、声阻抗要与面板用木材的声阻抗要尽量接近、声辐射品质常数值要适当、要有一定的密度。
一般来说,材质密度较大的树种,其木材能较好地满足上述要求,但材质太硬的木材的声阻抗一般都很大,不利于与面板间的能量传导交换,不适合做底板。古代文献中记载的和传世历代古琴实物的底板用木材的树种主要有梓木、梧桐木和杉木,其中梓木用的最多。底板用木材的选择标准和面板用木材类似,即要选择纹理顺直、木纤维细长、生长轮均匀且规整、生长轮宽度和晚材率适中、无明显缺陷的板材。
底板用木材的选择与琴体发声的特点、面板的选材有很大关系:要求琴体发生苍古宏大时,就可能要求底板也要适当地发声,则底板就需要选择材质稍疏松、声辐射能力稍强一点木材,比如较密实的杉木和梧桐木;底板的材质要和面板的材质协调,面板材质较疏松时底板的材质也要稍疏松,面板材质较密实时底板的材质也要稍密实,面板材质一侧稍疏松、一侧稍密实时底板的材质也要相应地一侧稍疏松、一侧稍密;底板用木材与面板用木材的声阻抗值越接近越好,越接近越利于振动能量在面板与底板间的传导,其振动效率就越高。总起来说,底板用材要和面板用材相匹配,但底板的材质要较面板的材质密实些。
另外,面板和底板用材的配合关系对琴体的固有频率和音色也有很大影响。第一,对琴体固有频率的影响。面板和底板用木材的密度与琴体最低固有频率密切相关,较低的材质密度有利于琴体固有频率向下延伸;面板、底板选择不同木材有利于琴体固有振动频率的规律增长,实现对乐音占有频率带宽的等效放大;面桐底梓的搭配要较其它材质组合有更好的声能转换效率。[18]第二,对音色的影响。“取桐面梓底的琴,发音激越而清润;面底皆桐木斫成之琴,发音松脆而响亮;面底皆用杉木制成的琴,则多发出温劲而雅的音响效果。”[19]
和面板用木材一样,底板用木材也要经过适当地处理,加工方法最好也使用径切。
(三)岳山和龙龈用材
从振动方面来讲,岳山和龙龈只是传导振动,作用比较单一,其选材就要求振动传导效果要足够好、能量损耗要尽量小。因此,岳山和龙龈用木材的动弹性模量值和声振动传播速度要尽量大,这样振动效果好,利于振动的传导;对数衰减率和声辐射品质常数要足够低,传导过程中的能量损耗小;声阻抗要大,利于振动向面板传导,且不利于振动从面板传回,传导效率高。一般来说材质坚硬的木材能满足上述要求,同时材质坚硬也便于承琴弦。古代文献中记载的和传世历代古琴实物的岳山和龙龈的用材主要有檀木、红木、枣木等硬木。
岳山和龙龈用材的加工方式,特别是岳山用材的加工方式对于振动的传导效果也有一定的影响,岳山从琴弦获得的振动和能量要迅速和均匀地传导给面板,这就要求振动和能量既要能迅速地向面板方向传导更要能迅速地向岳山两边传导(根据现在的研究成果,声振动的横向传导效果,对人感受的影响更为明显),所以岳山用木材的较好得加工方式应该是:岳山的长度方向与木材的纵向相一致,岳山的高度方向与木材的弦向相一致。龙龈用材的加工方式也应该如此。
(四)天柱和地柱用材
根据相关文献[20],可将天柱和地柱的作用总结为:第一,传导振动,在琴体振动过程中传导、平衡面板与底板间的振动,限制起振时面板的过度振动,增强振动后期面板的振动能量,使琴体振动更加均匀、和谐,有利于琴声余韵的延长;第二,增强面板和底板的刚性;第三,支撑面板和底板,使其不易变形。
天柱和地柱的选材,宜“选择质地较硬而轻、容易振动、纹理顺直、年轮间距均匀的材料。纹理不能过密,更不能过疏。纹理过密,木质则偏硬,不容易振动,发音灵敏度差,音量会受到影响,纹理过疏,木质则偏软,振动起来缺乏力量,声音会空而散”,“较轻的琴宜用偏坚而略细的音柱,较重的琴则要用偏软而略粗的音柱” [21]。
(五)其它
琴体的琴徽、承露、焦尾、尾拖、琴轸、琴足等其它构件,由于它们参与振动有限,对琴体的声音品质等影响不大,多不从振动发声这一方面进行要求,它们的选材多根据传统习惯和功能来选择。琴徽,其主要是为了标示徽位,可选用蚌、金、玉等材料;承露、焦尾、尾拖,多和岳山、龙龈的材料一致;琴轸,多用玉、红木、檀木、骨质、角质、象牙等材料;琴足,多用玉、红木、檀木、象牙等材料。
七、结语
关于琴材的选择,几千年来的斫琴实践已经积累了较为丰富的经验,并且现代的科技研究也有了丰硕的成果,这些都为科学的选材提供了参考。面板、底板、岳山、龙龈、音柱多选用木材,其要满足各自不同功能特点的需要,都需要经过适当的处理以提高声学性能和结构稳定性,也都需要采用适合的加工方法。面板和底板的选材要满足传统琴声审美的要求,还要根据对琴声特点的不同要求选择合适的木料。附件的选材除了要满足传统艺术审美的要求外,还要满足其各自的功能需求。
[1] 注:为了研究的方便,本文将不介绍胶漆的用材。
[2] 《中国音乐文物大系》总编辑部等:《中国音乐文物大系》;中国艺术研究院音乐研究所、北京古琴研究会:《中国古琴珍萃 图集》,紫禁城出版社,1998年;郑珉中:《故宫古琴图典》,紫禁城出版社,2010年;重庆中国三峡博物馆:《古琴 重庆中国三峡博物馆藏文物选粹》,文物出版社,2011年;石超:《浙江省博物馆藏琴》,《乐器》2011年第2、3、4期。
[3]刘镇波、沈隽著:《共鸣板用材的振动特性与钢琴的声学品质》,科学出版社,2009年,第6~55页。
[4]马丽娜:《木材构造与声振性质的关系研究》,安徽农业大学硕士学位论文,2005年。
[5]青枫:《古琴通解》,联合科文出版社,第246页。
[6]贾东宇:《高温热处理对杉木声学性能的影响》,北京林业大学说是学位论文,2010年。
[7]刘镇波、沈隽:《共鸣板用材的振动特性与钢琴的声学品质》,科学出版社,2009年,第11页。
[8]青枫:《古琴通解》,联合科文出版社,第231页。
[9]田祝延:《拨弦乐器面板选材问题》,《中国音乐》,1995年第4期,第23页。
[10]刘镇波、沈隽:《共鸣板用材的振动特性与钢琴的声学品质》,科学出版社,2009年,第13页。
[11]张超华等:《云杉木材年轮方向对钢琴音板声学性能的影响》,《南京林业大学学报·自然科学版》,2010年第3期,第165~167页。
[12]青枫:《古琴通解》,联合科文出版社,第233页。
[13]中国艺术研究院音乐研究所、北京古琴研究会:《中国古琴珍萃 图集》,紫禁城出版社,1998年,总论。
[14]刘镇波、沈隽:《共鸣板用材的振动特性与钢琴的声学品质》,科学出版社,2009年,第9页。
[15]郑珉中:《蠡测偶录集 古琴研究及其他》,紫禁城出版社,2010年,第18页。
[16]长北:《<髹饰录>与东亚漆艺 传统髹饰工艺体系研究》,人民美术出版社,2014年。
[17]杨帆:《对不同材质古琴琴体声学特性的有限元分析(上)》,《乐器》2014年第9期,第16~19页。
[18]杨帆:《对不同材质古琴琴体声学特性的有限元分析(上)》,《乐器》2014年第9期,第16~19页。
[19]郑珉中:《蠡测偶录集 古琴研究及其他》,紫禁城出版社,2010年,第62页。
[20]赵璞:《中国乐器学 古琴篇》,1991年,第180、181页;张尔洪:《音柱在小提琴中起着举足轻重的作用》,《乐器》1990年第3期,第4~6页。
[21]张尔洪:《音柱在小提琴中起着举足轻重的作用》,《乐器》1990年第3期,第4~6页。
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