天階各種“樂器”聲學知識聲學降噪音

　　音樂家以音強、音高、音色(或稱為音品)作為噪音三大要素，客觀上決定任一聲響的物理參量是聲壓、時程和頻譜。對噪音而言，聲壓決定它的強度或響度感覺，頻譜決定它的音色。音高在聲學上稱為音調，由頻譜中的基音頻率決定。若基音消失，音調的感覺穩定，由諧音系列的布局決定。

　　噪音一般不是穩定連續的周期信號，當時程可分為增長、穩定、衰減三個段落。不同范例的噪音，三個段落的工夫不同。例如彈弦音和撥弦音的增長段比拉弦音的短促得多，并且幾乎沒有穩定段。在增長和衰減段，噪音的頻譜與穩定段可以有明顯的不同。因而，噪音的音色與時程的干系很大。對樂器的每個部件，都可以分析上述參量，以總結出音質精美的樂器的最佳聲學條件。例如，天下公認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，如今已有了深化的研究。又如研究共鳴精良的歌聲，發明其頻譜中2。5～3kHz相近有一特殊的共振峰等。此外，各部件之間的耦合對于抵達最佳聲學條件也很緊張。充實相識各部件的振動原理和它們之間的耦合，樂器的制造和研究才有迷信憑據。

　　除上述參量外，單件樂器和管弦樂隊的聲壓動態范疇、頻率范疇和長期平均頻譜是指導錄聲(即錄音)、調音、重放，使之抵達最好聽感的根本參量，也屬音樂聲學的范疇。

　　綜述

　　亦稱“音噪音響學”。側重研究與音樂所運用的聲響有關的種種物理現象，是音樂學的分支學科之一。由于音樂是有賴于聲響振動這一物理現象而存在的，因而對聲響的本性、其各個側面的特性以及聲響振動的來龍去脈的了解和明白，就影響到人類創造音樂時運用物質材料、物質本領的技術、本領、藝術程度，也影響到人類了解自己的聽覺器官對聲響、音樂的生理、生理感受與反應的精確與深刻程度。由于這些原因，音樂聲學作為音樂學與物理學的交緣學科，就成為音樂學的一個不行短少的構成部門。音樂聲學包括如下幾個知識范疇

　　一般聲學

　　作為物理學的一個分支的一般聲學，是音樂聲學的底子，它向人們提供有關的底子知識：聲響作為物理現象的素質和本性是什么，噪音與噪聲的區別安在，音高、音強和音色就其客觀存在而言是一些什么樣的物理量。古代人對音質音色的了解帶有神秘感，只能借助種品種比詞加以描述。用近代物理學要領進行分析的結果說明，每一種音色都是由許多不同頻率(音高)的振動疊加而成的復合振動狀態，可采取頻譜分析的要領對它們進行解剖式的迷信描述。聲響通常是通過在氛圍中的流傳而抵達人耳的，因而氛圍中的聲波便是一般聲學必須研究的對象，它在氛圍中的流傳速度（聲速）、波長，遇到停滯物之后的反射、繞射，
　　音樂聲學

　　所構成的行波、駐波，不同頻率的聲能在氛圍中自然消蝕的不同程度等等，在聲學中都已得到研究。共振現象是聲學中的緊張研究課題，就能量傳導而言，可有固體、氣體、液體（內耳淋巴液）等不同的傳導途徑；就其強度與穩定程度，則涉及共振體的固有頻率題目，引發與應隨共振的兩物體頻率之間的整數比例干系題目，即與諧音列有關的諧振題目；這也是調和感、音程協和性、律制生律法題目的一般物理學、數學底子。近半個世紀以來，電聲學已成為一般聲學中份量日益減輕的構成部門，電鳴樂器的呈現已使電磁振蕩成為聲源的一種，在日常生活中，音樂的生存、重放、流傳也都借助于聲波與電波的互相轉化來完成，已使聲與電緊密地接洽在一起。因而在成熟的產業社會里，電聲學也是音樂聲學的底子。

　　聽覺器官的聲學

　　研究人耳的構造屬于生理學、解剖學的范疇，但人耳何故能具有感受聲波的功效，卻還必須借助聲學才能得到說明。況且由于聽覺神經網絡的構造過于精致，難以用神經體系解剖學的要領來研究，只能主要通過聲學實驗來相識其功效。解剖學能提供的知識至今還是十分無限的。鼓膜是外耳與中耳的分界面，它將聽道中的氛圍分子振動轉換為錘骨、砧骨、鐙骨這三塊聽小骨的固體振動；鐙骨底板所“踩”的橢圓形窗是中耳與內耳的分界面，它將固體振動又轉換為耳蝸內淋巴液的液體振動，后者引起幾千個巨大器官里纖毛的共振，共振激起神經細胞的電脈沖。內耳的功效，它對聲響的音高、響度、音色的感受特性等有關知識，則是由生理聲學實驗所積聚的。關于對音高的感受：人耳可聞音的頻率范疇，為分辨音高所需的最短時值，音高辨認的絕對性、絕對性和類似性，對同時性、繼時性兩音互相間協和與不協和的分辨；關于對響度的感受：人耳可聞音的強度范疇，客觀強度與客觀響度之間的真數與對數干系（韋伯-費希納定律），對不同音區的音客觀上不同強度大概在客觀上感受為異樣響度（等響度曲線），同音連續與否對于響度感的影響，這些方面都積聚了比力確鑿的數據。但是關于對音色的分辨本領，積聚的資料還未幾。據揣測，外周聽覺神經具有分析功效，中樞神經的聽覺區則具有綜合功效；關于“客觀泛音”現象（強的純音會被感受為包羅泛音在內），在表明中則假定內耳巨大器官的纖毛大概產生諧振（諧音共振）。至于心田聽覺與對節拍、音調、和弦的想象等本領的研究，由于更多與生理學交緣，尚未在音樂聲學中得到充實概括。

　　樂器聲學

　　是音樂聲學中汗青最悠久、內容最富厚、實用性最強的一部門。它從實際上闡明樂器的發音原理、布局與功效的干系，并對樂器進行迷信分類；面向實踐則對樂器制造工藝學與樂器演奏技術提出指導性意見。樂器的不同布局身分從功效上可劃分為動力采取、聲  聲器官亦可從動力、聲源、共振、分散四個布局要素來討論。嗓音采取的動力來自內臟對肺內氛圍的壓力，但造成壓力的運動部位并不在肺而當在下腹（丹田）。聲源是由聲帶（喉）的狀態構成的，但緊靠著它的共振腔是從聲帶到口腔、鼻腔末端之間的管道（咽），管道的肯定口徑與長度使氛圍分子得以充實參與共振，咽與喉的狀態共同是發聲器官精良工作狀態的焦點。隨后，口腔內的氛圍分子當然也參與共振，但這已屈從于歌詞的元音、子音的吐字，其功效已非旨在增大音量的共振，而是給咽喉傳來的音波附加特定元音、子音所應具備的“頻譜共振峰”，隨即分散，把聲波送到遠處。運用發聲器官的本領必須包括而應加以訓練的方面許多，諸如：音域的舒展，真假聲的選擇互補，換聲區的平順過渡，氣息長短緩急的控制，音量強弱幅度的擴大與調治的機動，音色的變革，吐字的清楚正確，音準節拍的掌握等等。從古到今各民族各地區的不同唱法與不同聲樂學派，各有獨特的運聲要領，積聚了富厚的實踐履歷，但由于人聲器官構造的龐大性，作為一門音樂學學科的嗓音聲學至今尚在草創時期。

　　音律調和的聲學

　　側重數理的聲學分支，為音階、調式、調和實際提供物理學、數學根據。由于這一學科汗青悠久，有關律制的研究成果已構成律學這一專門學問；但律學還不能包括這一學科的全部內容，近代以來，在聯合聽覺器官的聲學特性研究調和題目的歷程中，發明了不少有待表明的現象，開發了新的研究方向。不同音高的兩音波疊加，因互干系涉而構成時強時弱的周期性交替，當周期性的強音稀疏可數時，稱為“拍”，當其稠密不行分辨時，就在聽覺器官中融成第3個音，稱為差音”，其頻率是前兩音頻率之差，例如，前兩音為□、□，則差音為□。差音現象最早為意大利中音提琴家兼作曲家G。塔爾蒂尼在1714年所發明。差音之可被聽到，與聽覺的調和感有關。關于聽覺對協和與不協和的分辨題目，19世紀后半葉德國生理學家兼物理學家H。黑爾姆霍爾茨(1821～1894)與音樂生理學家兼比力音樂學家C。施通普夫分別進行了實驗研究。前者以為，聽不到還是聽得到“拍”，是感覺協和與否的分界線。后者以為，感觸還是感覺不到兩音交融為一，是協和與否的標記。但是這兩種實際對于非同時性而是繼時發出的兩音之間協和與否的表明都是有效的。并且由于聽覺對音高分辨的類似性（帶域特性），輕輕偏離協和干系仍可感覺為協和，例如平均律小六度和聲響程有明顯的“拍”，仍可感觸協和；反之，由于利用條件的改變，協和的亦可變為不協和，例如大三度音程在調式中用作減四度音調時就令人感觸不協和。這就涉及人工律音程在聽覺器官中向自然律音程轉化及其規律性題目。此外，關于泛音列與沉音列在和弦與調式構成中有無作用這一爭論了幾百年、對和聲學與調式實際具有底子指導意義的題目，也并非聽覺器官之外的物理學題目，必須聯合聽覺生理聲學乃至與心田聽覺等有關的生理聲學這些特殊物理學范疇的探討，才有希望找到答案。

　　生物律

　　對噪音和樂律的研究主要是音調與頻率的干系，音程和音階的頻率劃分，音程的協和性等。中國早在周代即已廣泛通暢了琴、瑟一類樂器。在摸索音調與弦長的干系之時逐步創造出一種“鐘律”，此中包括著名的“三分損益法”。這種生律法在年齡時期曾經用來調鐘。這個樂律是天下上最早的自然律。這是中國昔人對音樂聲學的重大孝敬，比傳說的畢達哥拉斯(公元前500年)生律法早得多。

　　樂器發音

　　曾侯乙墓出土的戰國初年編鐘，證明中國非但最早在律制上有迷信的發明，并且最早確定了調音的基準頻率，掌握了樂器的調音技術。乃至更早在商周時代即已創造出一鐘二音(一個鐘能發出兩個基音)，這是音樂史上的古跡。除律制外，中國古代對泛音系列的發明和在樂器演奏時的應用，管樂器音調的管口校正法，簧、管耦合的原理和控制技術等方面都有緊張孝敬。

　　編輯本段作用

　　任何聲響在孕育產生出來之后，接著是傳輸(包括錄制和重放)和吸收的題目。噪音的傳輸是電聲學和廳堂聲學的內容。噪音的吸收，須計及人的生理感受亦即客觀評價，這是生理聲學的一部門。它們雖不屬于音樂聲學范疇，但卻與音樂聲學緊密相聯，至關緊張。錄制或重放設置裝備擺設或技術的缺陷，每每會破壞精美動人的音樂節目的顏色；一件原來不夠完善的樂器，其聲響結果也可通過調音在肯定程度上來補救。

　　欣賞音樂時，情況的聲學條件也大概造成噪音的失真。至于人對噪音的生理感受，則除了響度與聲壓級的干系、音調與頻率的干系、遮蔽效應、聲像定位效應等人類的共性之外，還與人的愛好及音樂素養有關。討論研究音樂聲學須涉及這些相關的學科。