六角形琴筒二胡形制的合理性和科学性

一、形制及结构的合理性

二胡的形制和共鸣体琴筒几何形状的演变以及趋于定型已有上百年的历史。国家在70年代就颁布以六角形琴筒为基础的二胡生产产品标准。

对二胡的声音评价以及形制的确定，是随着二胡演奏艺术的发展以及人们对二胡声音的听觉审美追求而形成的。基本以正六角形琴筒二胡为主，还有部分采用前口八角；后口圆形琴筒的二胡。扁形类琴筒二胡基本被个性化以及风格独特的艺术演奏界推崇，目前使用者甚少。

作为二胡的琴杆、弦长以及其它部件的确定，主要是根据演奏人体工程学以及美学视觉比例来确定的，然而琴筒的确定主要是依据二胡音色、音质、音量的声音完美程度而确定的。

目前六角琴为什么能占主导地位，首先从结构上分析就具有其比较合理科学的特点。

二胡琴筒在制作中是采用多块木板以一定厚度和角度拼合粘胶而成，由于六角形琴筒在拼合后六块板拼角均按等边三角形的结构特点即：各角度都按60度角拼合，粘合后的琴筒力学结构强度和结构稳定性以及坚固性优于其它几何形状琴筒。

稳定的结构强度，有利于二胡皮膜在琴筒上振动发音的结实性，集中度以及均匀性。并且六角形琴筒内部壁面对于声波反射的面积最大，有利于琴筒空气柱振动声波均匀反射传递聚合声能加大共鸣。均匀对称的六个内角，对中、高频分音系列的振动均匀传播起到比其它几何结构琴筒更好的滤波和调谐高次谐波的能力。

二、六角形皮膜与其它形状皮膜振动特点的分析

    1、从物理振动理论角度分析：一般说理想的柔性膜与弦有类似的振动特点，它们都是受张力的作用，绷紧后才能产生弹性恢复力的振动，皮膜的振动可以看成是弦的面积扩展。琴弦在振动时，其自然谐波分音系列将与弦的基频同时产生共振，形成一系列分段振动。然而皮膜振动也有其固有谐波分音系列与其基频共振。由于皮膜振动属两维波动形式，因此皮膜振动中的波节就不像弦那样是一个“节点”，而形成一条“节线”。皮膜振动与其内在结构和几何形状有关，它的振动要比琴弦复杂的多。它在振动中具有两种波节特征。其频率表示为（ｆｍｎ）

，ｍ数值在圆形膜振动中表示有ｍ个直径方向的节线；ｎ数值表示为ｎ个圆形节线。皮膜基频（ｆ01），它的波节特点为圆膜周边为一个圆形节线，无径向节线。其基频振动公式为：

              ｆ₀₁=0.3827/ａ√ T/η

ａ：为圆形膜的半径，T：为张力，η：是面密度，它表明膜的半径越大则频率越低，绷得越紧则频率越高。

    根据皮膜的振动特点，分析发现各次谐波分音与基频不再是整数倍关系，从而形成了一些极不和谐的分音。例如：  ｆ11=1.5933ｆ01；ｆ21=2.1355ｆ01；ｆ02=2.2954ｆ01；ｆ31=2.6531ｆ01；ｆ12=2.9173ｆ01；ｆ03=3.5985ｆ01…。

    2、由于二胡的筒口几何形状不一，皮膜也将有不同的特点，形成与琴筒口相同的几何形状的振动特点。

    在现有的二胡琴筒截面几何形状中，常用的有圆形、正六角形、正八角形、椭圆形以及扁八角形等。根据二胡的演变历史以及各种几何形状的二胡的演奏效果，通过艺术实践认为正六角形琴筒二胡的音色较完美，音量也较为适中。

    因为根据声波辐射球面辐射原理，如果正六角形皮膜的四周张力均匀，厚度统一。当马子将琴弦振动声波传递到皮膜上时，皮膜将产生受迫振动，把声波向四周按球面扩散辐射出去。由于六角形是在圆形基础上的正多边形，在皮膜振动初始传播时，也具有与圆形膜相似的特点，仅当声波入射到筒口边界再反射回来时，两者才出现不同的反射特征。从而会产生同一相等面积，同一相等固有频率，同一相等质量情况下的并不相同的声学（共鸣）特征。

一般讲皮膜形状越接近圆，其实际振动面积、振幅就越大，声音具有宽广、松驰的特点。但也存在空洞、噪杂的弱点。然而六角形的几何形状又具有圆形的基础，又区别于圆形边界状态较大。当声波通过皮膜振动辐射传播到六角的边界角落时，将产生比八角、十角皮膜大的多的抑制皮膜高次谐波的能力，对皮膜振动起到一定的滤波作用。从而体现了六角形二胡音量适中，音色纯美，富有韵味的声音特点。

3、扁筒（扁八角形、椭圆形）二胡的皮膜振动特点是建立在矩（长方）形膜振动基础下的，具有长、短轴的几何特征。由于在膜振动中形成长、短轴面的振动模式，其分段及自然谐波分音系列比圆形膜系列特征丰富的多。加之琴筒短轴为琴杆装配处，从而降低了二胡演奏中的琴弦摩擦点（码子到琴筒上口边的距离），增强了琴弦振动的高次泛音的产生，使二胡第三把位以下的高音区音质、音量有所提高。具有声音丰富，发音通透，演奏力度对比大（音量大），穿透力增强的特点。但从音色上讲：不如六角形二胡圆润、柔美，声音的美感不足。

三、六角二胡在频谱分析下的声音特点

二胡音色问题较为复杂，为了较为客观的分析二胡的音色和音质，曾经在专业声学研究机构的配合下，对六角二胡做过相应的频谱测试分析。

采用频谱分析主要是分析声音形象中的分音系列特征：

1、从各段分音强度上可以看出音色的明亮或柔和、单薄或沉闷等特点。

2、从分音的谐和性上可以看出音色的纯净丰满或不纯，不谐和等特点。

从分音程度上的理解

1、声谱上用以代表分音强度的纵线叫做：谱线（共：25条）。

2、谱线平均分为三段：1 – 8低频分音段；9 – 16中频分音段；17 – 25为高频分音段。

3、各段谱线的强度比例关系，也代表音品的重要特点。

4、包络线，谱线顶端的相互连接线。表示各分音之强度。

4.1包络线的形状可辨别不同的声波声谱；

4.2理想状态的包络线的形状是按分音的强度与其次序数成反比而减弱。形成为平行四边形对角线形状；

4.3谱线如果在某段（频段）超过或低于对角线，表示音品有重大变化；

4.4从声谱中表示以下几个特点：

4.4.1分音数量越多，音品越富有变化性，有韵味，丰满度好。

4.4.2低频分音强，音品浑厚有力。如果中频及高频分音较弱，音品显得柔和，如中、高频分音特别微弱或缺少，音品单调、不丰富，空洞或阴暗。

4.4.3中频分音强，音品不浑厚，显得明亮。

4.4.4高频分音强，而低频分音较弱，音品单薄无力，常含有杂音并显得尖锐。

对分音谐和性的理解

1、各分音频率关系均为整数比的关系(f2/f1、f3/f1、f4/f1……f25/f1)。

2、音乐理论利用谐音的音程关系以及和声音程在听觉上所产生的印象。

3、音程可分为：协和音程、半协和音程、不协和音程。

3.1协和音程：（1）同度、八度、（2）纯五度、纯四度。

3.2半协和音程：小三、大三、小六、大六。

3.3不协和音程：小二、大二、小七、大七、增四或减五。

4、同理，各分音与基音可看做是音程关系及分成“谐”频分音或非“谐”频分音。

5、声谱用各种不同谱线表示分音性质：

谐和分音谱线

5.1细实线表示：1、2、4、8、16（同度、八度）。

5.2点虚线表示：3、6、12、24、21（五、四度）。

半谐和分音谱线

   5.3双线表示：5、10、20（大三）；19（小三）；13（大六）；25（小六）。

   不谐和分音谱线

   5.4粗实线表示：7、14（小七）；9、18（大二）；15（大七）；17（小二）；

   11、22、23（增四或减五）。

6、主观鉴定与客观音品分析相结合的倾向性：

细线点线越强

6.1声音越纯净透明；

6.2在这个条件下，中频及高频较弱。声音柔和优美；

（优质乐器的特点）

双线较强，同时又有强的细线配合

6.3音色丰富有韵味，丰满度好，具有嘹亮、明朗而华丽的音品；

（优质乐器的特点）

双线很强，无强的细实线配合时

6.4低音不浑厚，无力，高音单薄发噪；

（质量不太好的乐器的特点）

粗线强

6.5音品不纯净，不柔和，特别7、9、11各分音及其倍频分音强时，引起杂音成分，音品单薄无力，音量较小。

（不好的乐器特点）

在对二胡频谱资料分析中发现，六角二胡的分音系列较丰富，并且分布均匀清晰，并且在对音色影响比较关键的分音系列谐和性上优于其它形制结构二胡。体现出六角二胡的音量适中，音色纯美，富有韵味的声音特点。虽然扁筒二胡和改良二胡具有丰富的分音系列，但由于高频成分过强，谐波分音分布不均匀以及不谐和分音成分增加，所以主观听觉感受：二胡声音具有刚、硬之感，声音秀丽甜美的韵味美感与六角琴相比具有本质的区别。

综上所述，对音乐和乐器声音的评价很重要的一个通俗标准就是要：声音悦耳动听，具有美感。响度太大和过于尖锐生硬的声音效果未必是大家愿意接受的审美情趣。

所以当今六角二胡形制的确立，是有一定的合理性和科学性的。

关于一些改革形制变化较大的二胡，目前并没有真正走上专业演奏艺术舞台，被专业二胡演奏界接受。这类二胡的艺术价值还有待于通过艺术实践和科学论证，才能体现其实用价值。虽然艺术没有绝对的标准，但人们追求美的听觉是评价二胡声音的唯一标准。

其实一个成熟的乐器要具有：

1、            科学合理的结构；

2、            便于艺术家发挥演奏技艺，具有方便简捷的操控能力；

3、            悦耳动听及要具有高、低音均衡，声音纯而不杂，亮而不噪，厚而不闷的声音特点；

4、            声音（音色、音质）个性特征明显，音量适中。不易被其它乐器所替代；

目前很多改革二胡例如：双千斤二胡，三弦二胡，双筒二胡，套筒三弦二胡等都存在有待于改进的问题。

主要表现在：

1、            演奏方法烦琐，不利于演奏技艺的发挥；

2、            声音不理想，或与标准二胡差别较大；

3、            不能满足人们对二胡声音听觉审美的追求。

    民族乐器二胡是通过几百年的艺术实践才形成今天的形制和具有中华民族特色的乐器声响，人们已在自己的听觉记忆中根深蒂固，在短期内是很难改变人们对它的审美意识和习惯，只有随着时代的发展，更重要的是演奏艺术的实践和认可，才能带来新的生命。