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計量論壇

標題: 音樂聲學 [打印本頁]

作者: csxfjsw123 時間: 2007-1-4 08:44
標題: 音樂聲學

　　音樂聲學是研究樂音和樂律的物理問題的科學。

　　對樂器和人的發音原理的研究是從激勵器、共鳴器、輻射器三大部件來入手，以求得最高的發音效率和優美的音色。簡單的響器，其激勵、共鳴、輻射合為一體，如鑼；電子合成樂器則用電路來模仿激勵器和共鳴器，輻射器就是揚聲器。
　　音樂家以音強、音高、音色(或稱為音品)作為樂音三大要素，客觀上決定任一聲音的物理參量是聲壓、時程和頻譜。對樂音而言，聲壓決定它的強度或響度感覺，頻譜決定它的音色。音高在聲學上稱為音調，由頻譜中的基音頻率決定。若基音消失，音調的感覺不變，由諧音系列的結構決定。
　　樂音一般不是穩定持續的周期信號，其時程可分為增長、穩定、衰減三個段落。不同類型的樂音，三個段落的時間不同。例如彈弦音和撥弦音的增長段比拉弦音的短促得多，并且幾乎沒有穩定段。在增長和衰減段，樂音的頻譜與穩定段可以有顯著的不同。因此，樂音的音色與時程的關系很大。對樂器的每個部件，都可以分析上述參量，以總結出音質優美的樂器的最佳聲學條件。
　　例如，世界公認最佳的意大利斯特拉迪瓦里小提琴，其物理參量有哪些特色，現在已有了深入的研究。又如研究共鳴良好的歌聲，發現其頻譜中2.5～3kHz附近有一特殊的共振峰等。此外，各部件之間的耦合對于達到最佳聲學條件也很重要。充分了解各部件的振動原理和它們之間的耦合，樂器的制作和研究才有科學根據。
　　除上述參量外，單件樂器和管弦樂隊的聲壓動態范圍、頻率范圍和長期平均頻譜是指導錄聲(即錄音)、調音、重放，使之達到最好聽感的基本參量，也屬音樂聲學的范疇。
　　對樂音和樂律的研究主要是音調與頻率的關系，音程和音階的頻率劃分，音程的協和性等。中國早在周代即已廣泛通行了琴、瑟一類樂器。在摸索音調與弦長的關系之時逐步創造出一種“鐘律”，其中包括著名的“三分損益法”。這種生律法在春秋時期已經用來調鐘。這個樂律是世界上最早的自然律。這是中國古人對音樂聲學的重大貢獻，比傳說的畢達哥拉斯(公元前500年)生律法早得多。
　　曾侯乙墓出土的戰國初年編鐘，證明中國非但最早在律制上有科學的發明，而且最早確定了調音的基準頻率，掌握了樂器的調音技術。甚至更早在商周時代即已創造出一鐘二音(一個鐘能發出兩個基音)，這是音樂史上的奇跡。
　　除律制外，中國古代對泛音系列的發現和在樂器演奏時的應用，管樂器音調的管口校正法，簧、管耦合的原理和控制技術等方面都有重要貢獻。
　　任何聲音在產生出來之后，接著是傳輸(包括錄制和重放)和接收的問題。樂音的傳輸是電聲學和廳堂聲學的內容。樂音的接收，須計及人的心理感受亦即主觀評價，這是心理聲學的一部分。它們雖不屬于音樂聲學范圍，但卻與音樂聲學緊密相聯，至關重要。錄制或重放設備或技術的缺陷，往往會破壞優美動聽的音樂節目的色彩；一件原來不夠完善的樂器，其聲音效果也可通過調音在一定程度上來補救。
　　欣賞音樂時，環境的聲學條件也可能造成樂音的失真。至于人對樂音的心理感受，則除了響度與聲壓級的關系、音調與頻率的關系、掩蔽效應、聲像定位效應等人類的共性之外，還與人的愛好及音樂素養有關。討論研究音樂聲學須涉及這些相關的學科。

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