音樂聲學(xué)基礎(chǔ)知識

1、音樂聲學(xué)根底學(xué)問音樂是一種藝術(shù)形式，一切藝術(shù)都包括兩個方面，一是藝術(shù)表現(xiàn)，一是藝術(shù)感知，包括人的歌喉所發(fā)出的聲音來表現(xiàn)，依靠的第一個問題音樂聲學(xué)。1、聲音的產(chǎn)生與主客觀參量的對應(yīng)關(guān)系關(guān)于聲音的產(chǎn)生，國外有一個古老的命題：森林里倒了一棵大樹，但沒有而接收系統(tǒng)則屬于主觀世界，聲音的產(chǎn)生正是主觀世界對客觀世界的反映。但假設(shè)只有聲源和接收系統(tǒng)，是否就能接到聲音呢，并不是這樣。假設(shè)沒何聲音的存在都離不開這三個根本條件：1聲源；2媒介；3接收器。先來看看產(chǎn)生聲音的客觀方面聲源都有哪些特征。稱鼓勵器；其源來供給。人們常用“頻率”frequecy，振動次數(shù)/1來描述一個聲源振動的速度。頻率的單位叫“赫茲”Hz

2、，是以德國物理學(xué)家赫茲H.R.Hertz的名字命即振動速度慢時，聲音聽起來低，反之則高。人耳對振動頻率的感受有肯定限度，試驗證明：常人可感受的頻率范圍在2020，000Hz之間。超出此范圍的樂音，其音高已不能被人耳清楚判別，因而很少用到。語100Hz8，000Hz125小提琴弱奏管弦樂隊的強(qiáng)奏之間。音樂聲學(xué)中稱聲音強(qiáng)度的變化范圍為“動態(tài)范的音高和音強(qiáng)的范圍。表為日常生活中幾種典型音響的強(qiáng)度分貝。1打樁工地 城市街道80dB汽車內(nèi)70dB 辦公室起居室40dB臥房30dB錄音棚20dB落葉聲10dBOdB大多數(shù)物體在振動時，除了存在整體振動外，還伴隨有不同部位的局部振動。一般把物體作整體運動時產(chǎn)

3、生的聲音叫做“基音”Foundamentaltone，局”Harmonics?；裟芰恳话阕顝?qiáng)，因而往往打算一個樂音的主觀音高。聲音可依據(jù)其所包含泛音的狀況而分為“純音”和“復(fù)合音”。所謂“純音”Puretone，是指聲音中只含有基音振動成份，例如我們常用的音叉所發(fā)出一般狀況下，全部樂器包括人聲發(fā)出的音都是復(fù)合音。假設(shè)泛音的頻率與基音成倍數(shù)關(guān)系，這個復(fù)合音聽起來就比較圓潤，否則就比較粗糙。依據(jù)習(xí)慣分類方法，將前者稱為“樂音”，后者稱“噪音”。大多數(shù)管弦樂器發(fā)出的聲音都屬樂音范疇。不同種類的樂器，其音響效果各不一樣，我們把能代表某種聲音特征的因Tone colorTimbre。打算一件樂器音色的

4、重要因素是聲音的“頻譜”?！邦l譜”Spectrum是指聲音中所含泛音的數(shù)量以及各個泛音在強(qiáng)度上的相對關(guān)系。聲音的頻譜可以用特地的分析儀器顯示出來。圖 2 是鋼琴與單簧管的頻卻不一樣，由此便導(dǎo)致音色上的差異。尤其是包絡(luò)的起始俗稱“音頭”和完畢俗稱“音尾”兩個局部最重要，這個過程盡管格外短暫，而且?guī)缀醵际窃胍舫煞荩珜菲鞯囊羯鹬匾饔?。有人曾做過試驗，把一個小提琴音響中的起始瞬態(tài)過程去掉，其結(jié)果聽起來很象管風(fēng)琴的音響。很多電子樂器在仿照自然樂器聲響時，由于只留意對頻譜的仿照，但無視了聲音的起始瞬態(tài)過程這個問題，因而聽起來總是不自然。這一點在弦樂器上尤其明顯。率、聲強(qiáng)、頻譜和波形包絡(luò)。及與聲源

5、都有哪些對應(yīng)關(guān)系。310004000Hzbb左右的聲波產(chǎn)同見解。上個世紀(jì)的有名德國科學(xué)家黑爾姆霍茲 H.vonHelmholtz認(rèn)為這些纖毛的頻率赫茲數(shù)2Hz，對于這些纖毛的作用還有待進(jìn)一步的驗證?！案吡艘粋€八度”的印象。可是在高音區(qū)1000Hz和低音區(qū)150H， 會覺察，兩個音已不是嚴(yán)格的倍數(shù)關(guān)系，而是比一倍稍多一點。在音量的感覺上也有相像的狀況：在大型管弦樂隊以 ff 力度全奏之后，接著一個木管樂器以 ff 力度獨奏，二者的聲壓比可到達(dá) 1001，我們?nèi)硕鷧s感覺不到那么大覺的變化：早在 1935 年，美國科學(xué)家司蒂文斯Stevens通過試驗指出：在不轉(zhuǎn)變4090dB200的音高變化。其變化

6、規(guī)律是：隨著強(qiáng)度的增加，聽到低頻音會變得更低，高頻音只有微小變化。人們有時稱此為“司蒂文斯4Terhardt197915得結(jié)果。儀器測試也證明白這一點。但我們?nèi)硕鷧s照舊能感覺到音樂“拒之門外”，今日再先進(jìn)的儀器也無法做到這一點。人耳對音色的區(qū)分力量也有很多奧秒之處，其中較為突出的是“模糊識別”功 有很大變化，但人們?nèi)耘f能夠憑借音色特征識別出這個人的聲音。滿，其實這反而背離了科學(xué)爭辯的真諦。音階、律制與音準(zhǔn)感音樂聲學(xué)留意從數(shù)理角度爭辯音階和律制問題，而不去探討其起源和進(jìn)展史。目前我國音樂中最常用的音階是大、小調(diào)音階和我國的三種傳統(tǒng)音階，即音階、古音階和清商音階又稱燕樂音階。關(guān)于這些音階的歷史形成

7、以及它們之間在音程方面的在此不贅言。這里主要介紹的是與律學(xué)爭辯的聽覺心理及音準(zhǔn)感方面的最爭辯成 果。古今中外的律學(xué)爭辯都在關(guān)心這樣一個問題：如何找到最符合人類音準(zhǔn)要求的律 制，盡管有上下數(shù)千年的探究，但直到今日，什么是“最抱負(fù)”、“最和諧”、“最各種律制的數(shù)學(xué)表達(dá)方式早已被我們的先人闡述清楚；從實踐角度來講，全世界的音起著什么作用？各種各樣的律制理論又是如何與實踐相聯(lián)系的？音樂生活中推斷音準(zhǔn)的尺度，可簡稱為音準(zhǔn)感。19881989有關(guān)試驗的具體狀況已發(fā)表在中國音樂學(xué) 19923：250的音高差異。后天的聽覺指向性的訓(xùn)練對人耳的音差區(qū)分力量有肯定影響。+10差是10多數(shù)音樂家的和聲性音準(zhǔn)感具有-

8、38+14在各音樂專業(yè)中，指揮家的音準(zhǔn)寬容度相對較小。在上述這些感知中還包括了和聲性音準(zhǔn)感，這實際上把音樂聲學(xué)的層面上升了一 音樂中更深的美，卻是一種自然規(guī)律。早期反射聲在直達(dá)聲以后到達(dá)的對房間的音質(zhì)起到有利作用的全部反射聲，稱為早期反射聲。時間范圍一般取直達(dá)聲以后 50ms，也有人認(rèn)為可取到 95ms。早期反射聲能與混響聲能之比稱為明晰度。 明晰度高，語言清楚度也高，如明晰度到達(dá) 50%，音節(jié)清楚度就可達(dá) 90%以上。對聽音樂來說，狀況簡單得多，不僅要考慮早期反果。聲聚焦指凹面對聲波形成集中反射，使反射聲聚焦與某個區(qū)域，造成聲音在該區(qū)域域聽音條件變差，擴(kuò)大了聲場不均勻度，嚴(yán)峻影響聽眾的聽音條

9、件。 室內(nèi)聲源發(fā)聲，聲波遇到墻壁、天花板、地板均會產(chǎn)生反射，聲反射遵從反射定律 ,入射聲波遇到反射體是凹形外表，反射聲則會集中在一起，形成聲聚焦，這與光聚焦類似。聲聚焦現(xiàn)象使聲場分布不均勻 .基音Fundamental tone一般的聲音都是由發(fā)音體發(fā)出的一系列頻率、振幅各不一樣的振動復(fù)合而成的。這些振動中有一個頻率最低的振動，由它發(fā)出的音就是基音，其余為泛音。也就是發(fā)音體整段振動。基音打算了音高。泛音泛音 Harmonics 除了發(fā)音體整體振動產(chǎn)生的最低的音是基音，以基音為1/21/3、1/4特定的音色，并能使人明確地感到基音的響度。樂器和自然界里全部的音都有泛的一聲， 其中的“?！币羰腔?/p>

10、，而“.”就是泛音。泛音的原理是這樣的：手指虛按在琴弦上 (僅僅接觸琴弦但不用力 )，琴弦的振動將受到限制，只有以此觸點為節(jié)點的振動才被保存下來。假設(shè)觸點在琴弦的 2 倍，假設(shè)觸點在琴弦的 1/32/3那么泛音頻率就是琴弦基頻的 3靠近弦枕)的觸點比較簡潔演奏，后面 (靠近琴馬)的觸點位置比實音略偏向琴馬常用的泛音不超過第四泛音，第六泛音以上就幾乎發(fā)不出聲音了。也稱響度之一。表示人的聽覺區(qū)分一個聲音的調(diào)子凹凸的程度音調(diào)隨頻率的升降而升降；對肯定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。琴的四根弦中，最細(xì)的弦，音調(diào)最高；最粗的弦音調(diào)最低。在鍵盤樂器中，靠左邊的

11、音調(diào)低，靠右邊的音調(diào)高。高的變化打算了聲調(diào)的性質(zhì)。音調(diào)對肯定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。音調(diào)的凹凸還與發(fā)聲體的構(gòu)造有關(guān)，由于發(fā)聲體的構(gòu)造影響了聲音的頻率。 赫以下的低頻純音的音調(diào)隨強(qiáng)度的增加而下降， 3000 赫以上高頻純音的音調(diào)隨強(qiáng)度的增加而上升。對音調(diào)可以進(jìn)展定量的推斷。音調(diào)的單位稱為美 (mel)1000壓級為 40 分貝的純音的音調(diào)作標(biāo)準(zhǔn)，稱為 1000 美，另一些純音，聽起來調(diào)子高一倍的稱為 2022 美，調(diào)子低一倍的稱為 500 美，依此類推，可建立起整個可聽頻率內(nèi)的音調(diào)標(biāo)度。音調(diào)還與聲音持續(xù)的時間長短有關(guān)。格外短促 (毫秒量級或更

12、短 )的純音，只能聽到像打擊或彈指那樣的“喀嚓”一響，感覺不出音調(diào)。持續(xù)時間從10 毫秒增加到50 毫秒，聽起來覺得音調(diào)是由低到高連續(xù)變化的。超過50 毫秒，音調(diào)就穩(wěn)定不變了。樂音(復(fù)音)的音調(diào)更簡單些，一般可認(rèn)為主要由基音的頻率來打算。音色音色musical quality 指聲音的感覺特性。音調(diào)的凹凸打算于發(fā)聲體振動的頻率，響度的大小打算于發(fā)聲體振動的振幅 ,但不同的發(fā)聲體由于材料、構(gòu)造不同，發(fā)出聲音的音色也就不同，這樣我們就可以通過音色的不同去區(qū)分不同的發(fā)聲體。下，也能區(qū)分出是不同樂器或人發(fā)出的。同樣的音量和音調(diào)上不同的音色就好比同樣色度和亮度配上不同的色相的感覺一樣。體發(fā)出的聲音，除了

13、一個基音外，還有很多不同頻率的泛音伴隨，正是這些泛音打算了其不同的音色，使人能區(qū)分出是不同的樂器甚至不同的人發(fā)出的聲音。每一個人即使說一樣的話也有不同的音色，因此可以依據(jù)其音色區(qū)分出是不同的 人。也有復(fù)合的振動，各局部振動產(chǎn)生的聲音組合成泛音。由于局部小于整體，全部不同的泛音都比基音的頻率高，但強(qiáng)度都相當(dāng)弱，否則則無法調(diào)準(zhǔn)樂器的音高了。需要把音色和音質(zhì)區(qū)分開來。音質(zhì)的含義是什么？“音質(zhì)”這個詞，一般籠技術(shù)中它包含了三方面的內(nèi)容： 聲音的音高，即音頻的強(qiáng)度和幅度；聲音的音調(diào)，即音頻的頻率或每秒變化的次數(shù)；聲音的音色，即音頻泛音或諧波成分。談?wù)撃骋繇懙囊糍|(zhì)好壞，主要是衡量聲音的上述三方面是否到達(dá)肯

14、定的水準(zhǔn)，即相對于某一頻率或頻段的音高是否具有肯定的強(qiáng)度，并且在要求的頻率范圍內(nèi)、同一音量下，各頻點的幅度是否均勻、均衡、飽滿，頻率響應(yīng)曲線是否平直，聲音的音準(zhǔn)是否準(zhǔn)確，既忠實地呈現(xiàn)了音源頻率或成份的原來面目，頻率的畸變和相移又符合要求的泛音適中，諧波較豐富，聽起來音色就美麗動聽。解析間的相對強(qiáng)度打算了特定的音色。音色是音樂中極為吸引人、能直接觸動感官的重要表現(xiàn)手段。一般來說，人們區(qū)分音色的力量是天生的，音樂的顏色分為人聲音色和器樂音色。人聲音色高音、中音、低音，并有男女之分；器樂音色中主要分弦樂器和管樂器，各種打擊樂器的音色也是各不一樣的。概括地說，音色 =純音+變換+混合方式。合在一起形成

15、的屬性。音色的作用是巨大的，可以以下公式闡述：聲音=樂音+噪音樂音=源音+節(jié)拍源音=音調(diào)+響度+音色音色=純音+變換+混合方式源來說，諧波衰減快，音色就很嚴(yán)峻，聲音的融合性和穿透力好，例如人聲和弦是雙簧管和薩克斯管 )。就共鳴腔來說，共振峰消滅在較低的頻率上，音色就圓號同時具有暗淡和光明的音色。同一種音色可能有多種波形。的相位。人的聽覺也是如此，對相位沒有感覺，所以這兩種波形的聲音聽上去是一樣的。是不存在的，諧音只能依靠電子發(fā)聲器來產(chǎn)生。然而任何一般的音色都由假設(shè)干諧音組成，這些諧音的頻率都是某個諧音頻率的倍數(shù)，這個諧音稱為基音，也稱第一諧音，比它高的諧音依次稱為其次諧音、第三諧音，等等。例如，鋼琴上的 c1261.6 Hz諧音1 2 34 5 67 * 89 10 11 *12頻率261.6523.2784.81046 13081570 1831 2093 2354 2616 2878 3139音高c1 c2g2 c3e3 g3#a3 c4 d4e4 #f4 g4音樂中的音色音色 tone-colour 是指樂器或嗓音的音質(zhì)。還會評價小提琴家或鋼琴家“音色豐富多變”，甜蜜或如洪鐘般輝煌等等。這些，都不包括在我們要講的音色概念中，我們這里要說的音色，在中國的辭典里稱作