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声音的特性和特权

2019-1-6 21:18

就像之前所提到过的,所有的乐器,包括声音,在发声时都会涵盖三个基本要素:

(1)一个制动器(actuator,空气)——能量的来源;(2)一个振动器(vibrator,声带)——声波的能量催化剂;以及(3)一个共鸣器(resonator,鼻腔、口腔以及喉腔)——增加振动器效果的二级振动器,由此来增强音效。

声音以波的形式传播,这是一种自然现象;举例而言,就像往池塘里扔一块石头所激起的涟漪,或是地震震中向外辐射的振动。水波主要在池塘的表面以水平方式移动,而声波(soundwave)则从声源中心向外在各个方向扩散。

空气,由被称为分子(molecule)的超微粒子组成,当被声源的振动搅乱时,会向外往各个方向扩散,有点类似一个爆破的气球。当声波向外传递时,分子变得拥挤在了一起,制造出一个相对高压力的区域叫做浓缩(compression)。当它们回复到原来的位置时,分子密度又变小了,造成了一个低压力区域叫做稀释(rarefaction)。如此继续循环的浓缩阶段(compressionphase)和稀释阶段(rarefactionphase)就形成了声波,只要声源还在继续发声,声波就源源不断地向外扩散一”一环套一环”的气球效应。声波大约每秒钟可传递1130英尺(约345米),这就是所谓的声速。

规则、重复的声波就会产生乐音,而无规则的声波样式就是噪音。在演唱中,规则重复的声波部分是被元音所决定的,而在说话和唱歌时不规则的声波则是辅音的使用造成的。

乐音有四个最主要的特质:(1)频率(音高);(2)强度(振幅、响度);(3)音色(声音的色彩),这是频率和强度共同作用的效果;以及(4)持续时长。另外,尤关的声音(噪音)同样也是音乐声音特性的一个组成部分。

•频率(Frequency)频率,每秒钟振动周期的数量,用赫兹(Hz)来度量,被视作音高(pitch);振动的频率越快,所产生的音高就越高。例如,国际标准音高A4就是每秒钟振动440下所发出的音。人耳能够听辨的声音频率范围大约为20Hz到16000Hz之间。在说话和唱歌中,音高是由声带的振动频率决定的,随着振动声带渐增的紧张度或者变化的体积而改变。

•强度(Intensity)尽管振幅(amplitude)是振动的真实属性,但通常更会用强度来度量它,指的是振动器(声带)所制造出的压强。这种振动器所产生的压力导致声波随着空气传播,最终撞击到耳朵的鼓膜上。对声音压力水平(SPL)的标准度量单位是分贝(decibel,dB),分贝的数字大约相对应于听者所听到的响度(而非强度)。、

•音色(Timbre)声音能被听到的特征是由和谐的泛音(overtones)所造成的,其声学频率是振动器和它所连接的空气腔或者共鸣腔所共同产生的。在声音中,音色,或者音质(某种特定声音的特点),是由振动器(声带)所发出的基音(fundamental,音调或音高),加上声道所产生的和谐泛音所组成的,这是一个非常复杂和多变的共鸣系统。如果泛音与振动器频率一致,那么声音听起来就会协调悦耳。每一种乐器都会发出一种独特形态的泛音,让人耳能够听辨出不同的乐器。类似地,每一个声音,甚至每一个元音,都会根据音高、强度,以及音色的特质而发出独特形态的泛音。

•持续时长(Duration)声波的波形包含三个延续性的特征:(1)起音(开始)——一个声音要达到稳定状态所需要的时间;(2)稳态,或者说是保持相对稳定的音质;以及(3)衰减——声音消失所需要的时间。举例来说,木琴的琴声会有尖锐的起音,没有实质上的稳态,衰减期也很短。相反地,当锣被击响时,锣声会达到最高点,然后逐渐衰减。人声同样也有起音和衰减,被称作头音和尾音,以及一个保持的部分,这个部分也许稳定也许不稳定,取决于歌手的技木水平。


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