音乐和声学(科普)

来源:合肥研究院 李自淳 时间:2018-02-28 字体大小:[ ]

以“爱乐”命名的团体,如协会、乐团、合唱团等越来越多,意味着爱好音乐的人越来越多。音乐是声音的艺术,声音是物体振动,推动空气疏密变化发出的波,叫做“声波”。声波在空气中以每秒340米的速度传播,到达人耳,推动耳朵中的鼓膜随之振动,人就听到了声音,享受到音乐。

发声物体振动的快慢叫做“频率”,其单位是“赫兹”,写作Hz,每秒钟振动一次就为1Hz。人耳可以听到的声音频率范围是20Hz20000Hz,低于20Hz的叫“次声波”,高于20000Hz的叫“超声波”。它们虽然听不见,但客观存在,有许多物理功能可应用。有些声音人耳听不到,但可感受到,也是音乐的一部分。

声音的强度就是声波振动的幅度,叫做“音量”,单位是“分贝”。

声音从声源发出,到我们听者的耳朵,要经过许多传递环节。如我们听音乐会,演员发出的声波首先要通过话筒变成电信号,然后经过导线或无线传感器输入电子扩音器,通过扩音器放大,再推动扬声器发出放大的声波,然后通过空气传到听众的耳朵。其中还要加入剧场大厅四壁和天花板的反射和吸收,还有大量观众的噪音和吸收,所以到达听众耳朵的声波和原始发出的会不一样,这叫做“失真”。一般失真都是变差,但好的音响设备和播放环境也会“美化”(如在澡堂里唱歌会好听)。我们在家里欣赏音乐,一般都是播放录音、录像或广播电台及电视台的节目,中间环节更多,失真就更严重。

音乐的三大要素是“音高”、“音长”和“音色”。前两者纯属音乐素质,“音高”就是声音的频率,单位是“度”,共有12个不同的音高,每个相差半度,叫做“12音阶”;“音长”就是每个音的持续时间,单位是“拍”。而“音色”就是声音的质量是否好听。前面说的声波都是指“单音”或“纯音”,就是完全单一的正弦波,实际的声波除了标准音叉发出外很少有。一般的声音都是“复音”,就是基本正弦波“基波”上叠加了许多“高次谐波”,“谐波”的不同决定了“音色”的不同。我们能区别不同乐器和不同歌手的声音,就是因为它们的“谐波”不同。乐器的音色决定于它的品质和乐手的操作水平,歌唱的音色就是靠歌手的嗓子了。

现在大量使用的音乐播放设备是手机、耳机、平板电视机、mp3播放器、收录机和笔记本电脑及平板电脑,其优点是方便,但最大的缺点是“低音不足”。因为播放低音有2个条件:功率和低音箱。第一需要的功率上百瓦特,用干电池供电的都不能满足。第二需要巨大笨重的“低音炮”,才能发出低至10Hz的低音,如大鼓和贝司大提琴等的声音。传统的“高保真组合音响”就是这样配置的,通过十来多个高中低音不同扬声器和音箱的组合和几百瓦特的高保真功率放大器,用交流220V供电,可以放出10Hz20000Hz的高保真优质声波,得到在剧场身临其境的感觉。

由此可见,要欣赏好音乐,单靠演员努力是不够的。声音传播的各个环节,包括录制、传递和播放设备的品质及操作水平、听音环境、观众素质等,多方合作才能奏效。特别观众自己也是欣赏音乐的一个重要环节,上海音乐厅入口对观众都要严格“审查”,连一个塑料袋都不准带入,就怕发出噪音。而我们现在有的观众在演出中随意走动,乱发噪音,大煞风景,很对不起演员的努力和其他观众。

音乐有利大家身心健康,让我们共同努力,发展和欣赏好音乐。

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