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音乐的声学基础

来源: 2018-02-02 13:18:23

      音乐无处不在,在物理上,它其实就是一段声波(声音)。既然是声音,那么就要满足一定的声学规律,这就是音乐的声学基础。了解音乐的声学基础,对于学习音乐基本理论(下简称"乐理")

     声波既然是一种波,就可以分解为一系列特定频率的波的叠加(数学描述即傅立叶展开),我们把具有某个特定频率的声波便称为纯音。纯音即单一频率的音,要描述一个纯音,关键有两个物理量,即频率和振幅。频率决定了音的高低,振幅决定了音的响度。实际上,纯音一般并不十分悦耳,我们平时听到电话里的"嘟嘟嘟"就是比较接近纯音的一个例子。

     初中物理我们学过,声音有三要素:音高、响度和音色。前两个我们都很容易理解,而音色就不太好理解了。虽然我们直观上能感受到不同乐器,即使发出同一个音高和响度的音,听觉感受不同。但这是为什么呢?明明音高和响度一样啊。实际上,乐器发音一般都不是纯音,而是一系列纯音的叠加,称为单音。例如弦乐器,我们拨动琴弦,弦振动发出声音,除了有基频纯音以外,还有倍频纯音,如二次谐波、三次谐波纯音等等。(物理描述为驻波条件,数学描述为弦振动方程的通解。)这些纯音以相应的比例叠加成一个单音。这一套比例系数,就是反映了音色这个维度。不同的乐器,这套比例系数是有差别的。更专业地讲,频谱可以定量地刻画音色。而单音中基频的纯音的频率,我们称之为单音的频率。但要注意的是,单音是由一系列不同频率的纯音叠加而成的,并不是一个纯音。所以,当我们弹响钢琴上的中央C(261Hz)时,发出的音就是一个钢琴单音,基频为261Hz,倍频为522Hz,还有三倍频四倍频等等。这时发出的声音往往比较悦耳,饱满,称之为乐音。而音乐中的和声,往往是指复音,复音为一些列单音的叠加,听觉效果更加丰满。

      最后,我们还有时间这一维度,将一系列复音按时间顺序进行合理排列,便构成了音乐!了解了音乐的声学基础后,我们就知道,要从哪些角度来学习音乐基本理论了。首先我们要知道描述单音的关键量有哪些(音的高低(音高),长短(时值),强弱(强度),等等),不同单音之间的关系(音程,等等),怎么样由单音构成好听的复音(三和弦,七和弦,等等),怎么样从时间顺序上排列不同的单音或复音(旋律,和声的进行,等等)。因此,音乐的基本理论是非常丰富的,这种多样性是音乐悦耳动人的基础。

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