民族乐器个性音色的声学原理

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1、民族乐器个性音色的声学原理民族乐器个性音色的声学原理音乐是声音的听觉艺术，音乐的研究也往往从研究音乐的声音开始。物体振动形成声波刺激人的耳膜，并通过听觉神经传达给大脑，让我们产生声音的听觉感受。物理学中把声音概括为高低、强弱、长短、音色四种性质。其中，音色是其最为本质的属性，当人们用听觉来感知外部的声音世界时，常常最先感知到的是声音的音色，我们往往靠音色来分辨自然界的风雨声、不同人的说话声和不同乐器的演奏声。　　在长期的艺术实践中，中国民族乐器的音色形成了强烈的个性特点。人们常用糯胡琴、细琵琶、脆笛子、暗扬琴等对乐器的个性特征进行描述。在民间，我们很难找到两把音色

2、完全一样的乐器，即使是同一件乐器，不同演奏家的演奏，音色也会表现出不同的个性。　　那么，音色的听觉感受由何而来？音色的不同由何而定？从声学原理入手，弄清楚音色形成过程中起决定作用的一些因素，将有助于我们了解民族器乐个性音色特点的成因，从而进一步了解民族器乐性能特点，对民族器乐的创作、演奏，以及民族乐器的改革发展均有裨益。　　一　　在物理学的声学理论中，音色是谐音结构特点和能量变化状态在人耳中的反映。声学上常用频谱图形将声波的谐音数目、音程关系和各个谐音的强度差别直观描述出来。　　一般来说，乐音音色的频谱图中谐音数目清晰，基音与泛音的强弱关系也比较明显，音响具有线形

3、频谱的特点。下图是韩宝强《现代音乐声学导论》中，钢琴与编钟两件乐器a音发声的频谱图形比较：　　从频谱图形中我们发现，钢琴与编钟发出的声波，基音都是小字组的a音，强度最突出，但他们谐音列的差别很大。在音程关系上，钢琴的泛音与基音之间多构成协和或半协和的关系，而编钟的泛音与基音之间多构成不协和的音程关系，尤其是第一泛音与基音之间为减十二度。音程关系越协和，音色越柔和、清晰，反之音色显得越粗糙。在能量强度上，钢琴泛音的强度基本呈递减趋势，而编钟却以第四个泛音为中心形成一个波峰，声学上又称之为共振峰③。共振峰是指频谱中能量强度相对集中的一些区域，声波突出，容易被人耳感受到

4、。共振峰出现在较低的频率上音色就会柔软，相对暗淡，共振峰出现在较高的频率上音色会明亮、坚硬、粗糙。由于以上差异，钢琴和编钟的音色得以区别本文由.L.收集整理开来，前者较为柔和、清晰、丰满，后者较为坚硬、明亮，但有些尖利。　　在噪音音色的频谱图形中，基音与泛音的区分不明显，谐音数目以及能量强度也十分复杂，频谱中不同强度的谐音常以极其密集的音程关系紧密连接，音响具有连续性频谱的特点。如果这类噪音频谱中在某些狭窄的频带有较大能量的声波突出在其他频带之上，它仍然能产生某种音高与色彩的印象，形成某种特性的音色，否则将失去色彩的特性，即所谓的白色噪音。如果在某些音高乐器中包含

5、一些噪音的成分，也可形成混合性频谱的图像。如笛子、箫等管乐器的起吹噪音，古琴等弹拨乐中的呤、猱、绰、注，推、按手法奏出的摩擦噪音。　　不同频谱的声音作用于人的听觉系统，大脑通过对这些声音参数进行分析，最后形成不同的音色感觉。　　音色感觉除了受谐音列的影响外，各谐音的能量变化也是决定音色感受的重要因素。声音从无声到有声的瞬间，各谐音能量的变化常常经历一个从零到最大再到衰减的过程。在这一过程中，各谐波的振幅大小和振动频率又随时间的变化而不断地发生改变，我们的听觉通过对各谐波的这种能量变化进行分析也能识别音色。如管风琴发声瞬间谐音能量变化：　　图形是管风琴声音在80毫秒

6、内各谐音的能量变化。第一谐音（基音）达到最大值然后保持其强度，第二谐音最快达到最大值然后迅速下降，第三、四号谐音顺次达到最大值然后也保持其强度，第五号谐音能量极小，几乎没有什么能量变化。不同的乐器这种变化存在不同的差异，也形成不同的音色区别。　　在实际音乐中，不同乐器发声其谐音列关系不同，各谐音间的音程关系也有差别。一般弦乐器或管乐器各谐音间的音程关系相对协和，而绝大多数打击类乐器的谐音之间的音程关系都不协和。乐器不同各谐音间的强度关系也千差万别，有的乐器基音强，有的乐器泛音强，各泛音之间的强弱关系也是千变万化的。即便是同一乐器，不同音区、不同力度和不同的演奏技巧

7、，其谐音的数量、强弱关系也有不同。　　二　　音色是由声波的结构特点以及各谐音的能量变化状态决定，而乐器发出的声波结构特点和各谐音的能量变化状态又受乐器制作材料的影响，这是民族乐器音色个性特点形成的重要原因。　　声学实验表明，乐器制作材料的质地密实其发出声波的共振峰常会出现在较高的频段上，其谐波能量的衰减也比较缓慢，音色常显得坚硬、明亮。相反，乐器制作材料的质地疏软其声波的共振峰常会出现在较低的频段上，谐波能量衰减也比较快，音色会相对柔和、黯淡。乐器制作材料质地的细微差异均会直接影响到乐器的音色，形成不同的个性差别。　　乐器的制作材料可分为人造材料和天然材料两种。通

8、过人为的加