音樂聲學(xué)

　　音樂聲學(xué)是研究樂音和樂律的物理問題的科學(xué)。

　　對樂器和人的發(fā)音原理的研究是從激勵(lì)器、共鳴器、輻射器三大部件來入手，以求得最高的發(fā)音效率和優(yōu)美的音色。簡單的響器，其激勵(lì)、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(lì)器和共鳴器，輻射器就是揚(yáng)聲器。
　　音樂家以音強(qiáng)、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(shí)程和頻譜。對樂音而言，聲壓決定它的強(qiáng)度或響度感覺，頻譜決定它的音色。音高在聲學(xué)上稱為音調(diào)，由頻譜中的基音頻率決定。若基音消失，音調(diào)的感覺不變，由諧音系列的結(jié)構(gòu)決定。
　　樂音一般不是穩(wěn)定持續(xù)的周期信號(hào)，其時(shí)程可分為增長、穩(wěn)定、衰減三個(gè)段落。不同類型的樂音，三個(gè)段落的時(shí)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?guī)缀鯖]有穩(wěn)定段。在增長和衰減段，樂音的頻譜與穩(wěn)定段可以有顯著的不同。因此，樂音的音色與時(shí)程的關(guān)系很大。對樂器的每個(gè)部件，都可以分析上述參量，以總結(jié)出音質(zhì)優(yōu)美的樂器的最佳聲學(xué)條件。
　　例如，世界公認(rèn)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(xiàn)在已有了深入的研究。又如研究共鳴良好的歌聲，發(fā)現(xiàn)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(dá)到最佳聲學(xué)條件也很重要。充分了解各部件的振動(dòng)原理和它們之間的耦合，樂器的制作和研究才有科學(xué)根據(jù)。
　　除上述參量外，單件樂器和管弦樂隊(duì)的聲壓動(dòng)態(tài)范圍、頻率范圍和長期平均頻譜是指導(dǎo)錄聲(即錄音)、調(diào)音、重放，使之達(dá)到最好聽感的基本參量，也屬音樂聲學(xué)的范疇。
　　對樂音和樂律的研究主要是音調(diào)與頻率的關(guān)系，音程和音階的頻率劃分，音程的協(xié)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(diào)與弦長的關(guān)系之時(shí)逐步創(chuàng)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(shí)期已經(jīng)用來調(diào)鐘。這個(gè)樂律是世界上最早的自然律。這是中國古人對音樂聲學(xué)的重大貢獻(xiàn)，比傳說的畢達(dá)哥拉斯(公元前500年)生律法早得多。
　　曾侯乙墓出土的戰(zhàn)國初年編鐘，證明中國非但最早在律制上有科學(xué)的發(fā)明，而且最早確定了調(diào)音的基準(zhǔn)頻率，掌握了樂器的調(diào)音技術(shù)。甚至更早在商周時(shí)代即已創(chuàng)造出一鐘二音(一個(gè)鐘能發(fā)出兩個(gè)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(fā)現(xiàn)和在樂器演奏時(shí)的應(yīng)用，管樂器音調(diào)的管口校正法，簧、管耦合的原理和控制技術(shù)等方面都有重要貢獻(xiàn)。
　　任何聲音在產(chǎn)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(xué)和廳堂聲學(xué)的內(nèi)容。樂音的接收，須計(jì)及人的心理感受亦即主觀評價(jià)，這是心理聲學(xué)的一部分。它們雖不屬于音樂聲學(xué)范圍，但卻與音樂聲學(xué)緊密相聯(lián)，至關(guān)重要。錄制或重放設(shè)備或技術(shù)的缺陷，往往會(huì)破壞優(yōu)美動(dòng)聽的音樂節(jié)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(diào)音在一定程度上來補(bǔ)救。
　　欣賞音樂時(shí)，環(huán)境的聲學(xué)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(guān)系、音調(diào)與頻率的關(guān)系、掩蔽效應(yīng)、聲像定位效應(yīng)等人類的共性之外，還與人的愛好及音樂素養(yǎng)有關(guān)。討論研究音樂聲學(xué)須涉及這些相關(guān)的學(xué)科。