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五、音乐与自然规律——关于音乐声学和乐器声学

其实,音乐与自然的关系不在于哲人们持什么看法,或音乐家、科学家对此有什么见解,音乐所本的自然规律才是其实在的基础,这包括两个问题,一是音乐声学;二是乐器声学。下面分别进行讨论。

(一)音乐声学基础知识

音乐是一种艺术形式,一切艺术都包括两个方面,一是艺术表现,一是艺术感知,音乐这种艺术也概莫能外,它通过乐器(包括人的歌喉)所发出的声音来表现,依靠人耳之听觉来欣赏。这声音的产生和听觉的感知之间有什么关系呢?这是我们要讨论的第一个问题——音乐声学。

1、声音的产生与主客观参量的对应关系

关于声音的产生,国外有一个古老的命题:森林里倒了一棵大树,但没有人听见,这算不算有声音?这个命题首先点出了声音产生的两个必要条件,即声源和接收系统。所谓声源,就是能发出声响的本源。以音乐为例,一件正在演奏着的乐器就是声源,而观众的听觉器官就是接收系统。从哲学的角度讲,声源属于客观世界,而接收系统则属于主观世界,声音的产生正是主观世界对客观世界的反映。

但如果只有声源和接收系统,是否就能接到声音呢,并不是这样。如果没有传播媒介,人耳仍不能听到声音。一般来讲,物体都是在有空气的空间里振动,那么空气也就随之产生相应的振动,产生声波。正是声波刺激了人们的耳膜,并通过一系列机械和生物电的传导,最终使我们产生了声音的感觉。如果物体在真空中振动,由于没有传播媒介,就不会产生声波,人耳也就听不到声音。由此,我们可以说,任何声音的存在都离不开这三个基本条件:1)声源;2)媒介;3)接收器。

先来看看产生声音的客观方面——声源——都有哪些特征。

当我们弹一个琴键,通过钢琴机械传动装置,琴槌敲击琴弦,这时如果我们用手触弦,就会明显感到琴弦在振动。当我们拉一把二胡或小提琴时,也会感到琴弦的振动。振动是声源最基本的特征,也可以说是一切声音产生的基本条件。但如果没有我们手对琴键施加压力,使琴槌敲击琴弦,也不会产生振动。实际上,一个声源得以存在,还依赖于两个基本条件:其一是能够激励物体振动的装置(称激励器);其二是能够使装置运动起来的能量;演奏任何一件乐器都不能缺少这两个条件。例如,当我们敲锣打鼓时,锣槌或鼓槌便是激励器,能量则由我们的身体来提供。一架能自动演奏的电子乐器,也同样少不了这两个条件:电子振荡器就是激励器,能量则由电源来提供。

人们常用“频率”(frequecy,振动次数/1秒)来描述一个声源振动的速度。频率的单位叫“赫兹”(Hz),是以德国物理学家赫兹(H.R.Hertz)的名字命名。频率低(即振动速度慢)时,声音听起来低,反之则高。人耳对振动频率的感受有一定限度,实验证明:常人可感受的频率范围在20—20,000Hz左右,个别人可以稍微超出这个范围。音乐最常用的频率范围则在27.5Hz—4186Hz(即一架普通钢琴的音域)之间。超出此范围的乐音,其音高已不能被人耳清晰判别,因而很少用到。语言声的频率范围比音乐还要窄,一般在100Hz—8,000Hz范围内。

声音的强度与物体的振动幅度有关:“幅度越大,声音越强,反之则弱。”声学中用“分贝”(dB)作为计量声音强度的单位。通过实验,人们把普通人耳则能听到的声音强度定为1分贝。音乐上实际应用的音量大约在25分贝(小提琴弱奏)—100分贝(管弦乐队的强奏)之间。音乐声学中称声音强度的变化范围为“动态范围”,动态范围大与小,常常是衡量一件乐器的质量或乐队演奏水平的标志:高质量乐器或高水平乐队能奏出动态范围较大的音乐音响,让人们听起来痛快淋漓,较差的乐器或乐队则无法做到这一点。图为普通人耳对音高和音强的最大可闻阈及音乐常用的音高和音强的范围。表为日常生活中几种典型音响的强度(分贝)。

五、音乐与自然规律——关于音乐声学和乐器声学

图1

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责任编辑:砚纸