編鐘、鋼琴、管樂器……為什麼樂器偏愛金屬材質?

2020-12-14 中國科學技術館

常言道:「鐘聲鏗、石聲罄、絲聲哀、竹聲濫」。不同材質的樂器能演奏出不同的音色和情感。一般樂器是由振動體、傳導體、共鳴體、支撐體和附件等部分組成。樂器中的各個部件所使用材料的性能不僅決定了樂器的音量、音質、音色,而且對樂器的音調和穩定性也有著重要的影響。

在中國古代,最典型的金屬樂器要數編鐘。「八音金為首,金類鍾為先」,蜚聲中外的編鐘是由青銅製成的。據《考工記》記載並經後人考究的史料顯示,編鐘的金屬材質中,銅含量約為85.71%,錫含量約為14.29%。我國出土的「曾侯乙編鐘」經檢測發現,其銅含量為77.54至85.08%,錫含量為12.49%至14.46%。

現代樂器中,被稱為「樂器之王」的鋼琴也有很多部件使用了金屬材料。支架作為鋼琴的中心框架,也是鋼琴的共鳴盤,需要承載全部琴弦的張力,因此主要由鑄鐵製成。鑄鐵支架具有極高的耐力且質量穩定,能承載鋼琴全部琴弦約20噸的拉力,同時保證了琴體結構不變形。

琴弦是鋼琴發音的振動體,採用的是「樂器鋼絲」,和普通的「琴弦鋼絲」不同,是一種含碳量為0.9%的高碳鋼絲。鋼琴中每一根琴弦都有其獨特的長度和粗細程度,鋼絲越短越細,振動頻率就越高,發出的是高音, 而鋼絲越長越粗,振動頻率就越低,發出的是低音。由此可知,每一根鋼絲對應著一個音高。高音區和中音區的琴弦為「裸弦」,即一根具有高強度、高韌性的特殊鋼絲。低音區的琴弦則是「纏弦」,即在鋼絲的外面纏繞細銅絲,附加給主體鋼絲額外的質量,以達到良好的低音效果。

鋼琴的品質與琴弦的質量息息相關,不僅要求琴弦具備良好的延展性和韌性,而且要保持潔淨,才能使聲音的振動更為準確,音色更好。將琴弦與支架緊扣的調音釘是一種用特質扳手扭動旋轉的釘狀螺栓,其旋床是有鎖口的特製高碳鋼,能讓琴弦牢固地繞在弦軸釘上,並在琴弦高強度拉力作用下使音準長期保持穩定。

銅管樂器和木管樂器統稱為管樂器。銅管樂器的主要材質為金屬,一些木管樂器的部分部件也使用了金屬材料。金屬管樂器一般採用黃銅、紅黃銅、白銅等金屬材料,這些金屬材料製成的樂器品質較為出色,一是聲音不易衰減,發出的樂音悠揚悅耳;二是耐鏽蝕性較好,能夠保持樂器外形鮮亮。金屬的結構與材質對金屬管樂器也有著重要影響:首先,金屬材料製成的結構部件形成了「管腔」,聲音在管腔中形成、反射、共振和發射;其次,金屬本身的材質直接決定了樂器的音色和音量。

由此可見,金屬不僅造就了樂器優美堅固的外形,也賦予了樂器悠揚動人的聲音。兩種魅力的結合,成就了樂器在藝術上的價值。

本文來自:新華網

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