音量與共振、琴弦結(jié)構(gòu)的關(guān)系

李培睿

（山西大學(xué)音樂(lè)學(xué)院，山西 太原 030006）

音量與共振、琴弦結(jié)構(gòu)的關(guān)系

李培睿

（山西大學(xué)音樂(lè)學(xué)院，山西 太原 030006）

音樂(lè)是一門(mén)很特殊的藝術(shù)語(yǔ)言，通過(guò)其獨(dú)特的藝術(shù)手段和方法進(jìn)行溝通和交流感情，是人類文化的重要組成部分。很好的掌握音樂(lè)中的基本知識(shí)顯得尤為重要，本文主要介紹了共振與音量、琴弦結(jié)構(gòu)與音量的關(guān)系。

音量；共振；琴弦結(jié)構(gòu)

一、共振與音量

共振，是指物理系統(tǒng)只有在特定的頻率下做的振動(dòng)比其它頻率振動(dòng)的大，此時(shí)的振動(dòng)稱為共振，此時(shí)的頻率稱為共振頻率。當(dāng)傳導(dǎo)的引力很小時(shí)，共振頻率與該系統(tǒng)自由振蕩時(shí)的頻率基本相等，也就是說(shuō)當(dāng)有與該系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率相近的頻率傳導(dǎo)時(shí)該系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生共振。兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的物體，一個(gè)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起另一個(gè)發(fā)生振動(dòng)，聲學(xué)中把共振稱為共鳴，電學(xué)中稱為諧振。共振在日常生活中是普遍存在的，人們喉嚨聲帶的顫抖與空氣形成共振，形成了用于交流的語(yǔ)言，“知了，知了”的蟬叫聲，“嘰——嘶”的蟋蟀聲，都是由共振的原理產(chǎn)生的，都是由于身體的某一部位與空氣產(chǎn)生共鳴而發(fā)出聲音。大氣中的臭氧層叫紫外線也是利用共振的原理，當(dāng)紫外線穿過(guò)大氣層時(shí)，臭氧層的振動(dòng)頻率能與紫外線產(chǎn)生共振，所以就吸收了大部分的紫外線，起到了保護(hù)作用。紅外線的熱量散發(fā)到大氣中也是因?yàn)榧t外線與大氣中的二氧化碳產(chǎn)生共振，使二氧化碳吸收到熱量。光合作用也是因?yàn)橐彩且驗(yàn)槿~綠素與可見(jiàn)光產(chǎn)生共振，吸收了陽(yáng)光產(chǎn)生了氧氣和養(yǎng)分。微波爐加熱就是利用電磁波產(chǎn)生2500赫茲的微波與食筘中的水產(chǎn)生共振，把電磁的輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，使整個(gè)食物的溫度迅速升高。由于共振也給我們帶來(lái)許多災(zāi)難，比如有部隊(duì)的許多士兵步伐一致過(guò)橋時(shí)，就會(huì)與橋產(chǎn)生共振，導(dǎo)致橋梁倒塌。當(dāng)?shù)卣饡r(shí)就是地殼中的某一板塊發(fā)生斷裂，產(chǎn)生波動(dòng)的頻率與地面上的建筑物產(chǎn)生共振時(shí)就會(huì)導(dǎo)致房屋倒塌事件。共振有力學(xué)共振、電磁共振、光學(xué)共振、核磁共振等等。振蕩強(qiáng)度等于振幅的平方，也叫洛化茲分布，也是與振蕩器的阻尼有關(guān)的系數(shù)，一個(gè)系統(tǒng)的阻尼高，其共振頻率帶就比較寬。

發(fā)音體的振動(dòng)形成聲音，音樂(lè)中所使用的音分為樂(lè)音與噪音兩大類。樂(lè)音是同發(fā)音體規(guī)則振動(dòng)而發(fā)出的有固定音高的音，各種鍵盤(pán)樂(lè)器、管樂(lè)器、弓弦樂(lè)器、彈撥樂(lè)器發(fā)出的音都是樂(lè)音。發(fā)音體不規(guī)則振動(dòng)發(fā)出的無(wú)固定音高的音叫噪音，像各種鼓、镲、鑼等打擊樂(lè)器所發(fā)出的聲音都是噪音。樂(lè)音包括音高、音量和音色、音長(zhǎng)等要素。音高是指發(fā)音體震動(dòng)的速度快慢，也就是通常所指的頻率，一系統(tǒng)（物體）被激發(fā)振動(dòng)的頻率決定音高，頻率數(shù)越大，聲音越高，女人一般比男人音調(diào)高就是因?yàn)槁晭д駝?dòng)的頻率大。音量，又稱響度或音強(qiáng)，是指人耳聽(tīng)到聲音的強(qiáng)弱大小的感受，這種感受是來(lái)源于物體振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力（聲壓），聲音的大小是用振幅大小來(lái)表示。為了表示聲音的大小強(qiáng)弱，把聲壓分成了不同的聲壓級(jí)，單位是分貝（db），大約等于人的耳朵能區(qū)別不同響度差別的最小值，也就是說(shuō)人能聽(tīng)到最微弱的聲音即為1分貝。音量的大小與傳導(dǎo)的介質(zhì)有關(guān)，如果在真空中我們就聽(tīng)不到聲音，一般是通過(guò)空氣和固體物質(zhì)傳導(dǎo)的，比如日常生活中醫(yī)生用的聽(tīng)診器就是用空氣來(lái)傳導(dǎo)的還有用耳貼在火車(chē)軌道上聽(tīng)火車(chē)的遠(yuǎn)近就是靠固體物質(zhì)軌道傳導(dǎo)。音量還與音高有關(guān)，有資料顯示，頻率是20赫茲，響度是10分貝的聲音，增加到80分貝時(shí)才能與1000赫茲頻率10分貝響度的聲音與聽(tīng)起來(lái)有一樣的響度。同時(shí)音量還與距離聲源的遠(yuǎn)近，以及音色有關(guān)。如果傳播介質(zhì)相同，傳導(dǎo)距離也相等的情況下振動(dòng)程度即振幅決定音量（音強(qiáng)或響度），振幅越大，音量就越大，聲音則越強(qiáng)，越響亮。音色的好壞取決于諧音，由發(fā)音體振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的泛音的多少和相對(duì)強(qiáng)度，也就是由發(fā)音體的性質(zhì)和形狀決定的。如果是純情音則沒(méi)有音色的差別，如果說(shuō)某一樂(lè)音的音色不同于其它樂(lè)音的音色，就是因?yàn)檫@兩個(gè)樂(lè)音中所含的諧音數(shù)量的不同以及各種諧音的長(zhǎng)度不同，發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出的音色就不同。我們能區(qū)分出用不同的樂(lè)器的種類，即使是演奏相同的歌曲，就是根據(jù)音色不同來(lái)區(qū)分的，不同的人發(fā)出的聲音也不相同，我們可以根據(jù)聲音就能辨別出不同的人也是根據(jù)音色來(lái)確定的。音長(zhǎng)主要取決于激發(fā)振動(dòng)體的方式和振動(dòng)體的張力和結(jié)構(gòu)，激發(fā)振動(dòng)的方式不同，音長(zhǎng)就不同，振動(dòng)體的張力越大，音長(zhǎng)就越長(zhǎng)。

所有的弦鳴樂(lè)器都有共振裝置，琴弦的振動(dòng)通過(guò)共振設(shè)備的振動(dòng)傳導(dǎo)出去，不同的琴弦發(fā)出不同的聲音，主要是區(qū)別于它們配置的共振體的不同，如果不配置共振體，那么琴弦的振動(dòng)就沒(méi)有音量，也沒(méi)有音色。西洋樂(lè)器中的提琴、豎琴、六弦琴，還有中國(guó)樂(lè)器的揚(yáng)琴、古箏、琵琶、古琴、馬頭琴、阮、東布拉等樂(lè)器都是由木質(zhì)箱體為共振體，板胡、二胡、三弦、鼓都是由膜為共振體，而鋼琴、風(fēng)琴是用板為共振體的。

二、琴弦結(jié)構(gòu)與音量

對(duì)于琴弦來(lái)說(shuō)，即使在同等力度、速度和相同的激發(fā)方式下，音量還取決于弦本身的質(zhì)量（物質(zhì)量）、勁度和張力。

琵琶雖然有柔美和歡快的特點(diǎn)，既能演奏豐富的和聲，又演奏復(fù)調(diào)樂(lè)曲，其表現(xiàn)力在民族樂(lè)器中位居第一，但是受到琵琶本身結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響，音量成為其自身的缺陷。

對(duì)于鋼琴來(lái)說(shuō)音量取決于音板的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工藝以及弦槌的硬度質(zhì)量、鍵盤(pán)機(jī)械的有效傳動(dòng)。三角琴之所以有宏大的音量主要是有足夠大的共振板（音板、響板），有較長(zhǎng)、足夠的張力和較大質(zhì)量的琴弦，有能夠激發(fā)琴弦充分振動(dòng)的鍵盤(pán)機(jī)構(gòu)和適當(dāng)質(zhì)量的弦槌?？傊?，鋼琴的音量取決于音板的性能，琴弦的質(zhì)量和張力、弦槌的質(zhì)量和硬度、鍵盤(pán)機(jī)械的有效性能四個(gè)方面。鋼琴的聲音源于琴弦，但是如果沒(méi)有音板，就不會(huì)聽(tīng)到鋼琴美妙的聲音，只會(huì)聽(tīng)到輕微的鋼絲振動(dòng)的聲音。鋼琴的共振板從1.5平方米到3平方米不等，是由較松軟而富有彈性的松木制作，肋木也用松木材質(zhì)，作成弧形，凸起面粘貼在音板上形成拱形，增加了音板的彈性。由于聲波順著年輪傳播比橫跨年輪傳播快的多，為了使音板獲得足夠的振動(dòng)能量，并呈網(wǎng)狀迅速的傳到大部分共振板，把肋木兩端削成漸薄形狀，與音板粘接時(shí)年輪的走向與音板年輪走向相垂直，便于音量擴(kuò)大和諧音增強(qiáng)。弦馬是將琴弦振動(dòng)的能量傳給音板，不僅起支撐琴弦的作用還起傳導(dǎo)聲音的作用，選用硬質(zhì)木材做弦馬，起到了既能快速傳導(dǎo)，能量損耗又小的作用。琴弦是鋼琴發(fā)聲的部位，其質(zhì)量、張力、頻率對(duì)音量有很大的影響，一個(gè)大型三角琴的琴弦最長(zhǎng)的約2米，粗度也有5毫米左右，張力可達(dá)180公斤，而最短的琴弦只有50毫米長(zhǎng)，粗度也只有0.775毫米，張力只有70公斤左右，不同的琴弦相差很大。低音琴槌重量可達(dá)高音琴槌重的3倍。最低音的琴弦是單根的雙層纏弦，從第十鍵起就是雙根單層纏弦，從19-21鍵起就是三根裸弦。琴弦的巧妙設(shè)置，彈奏每根弦都可清晰的聽(tīng)到發(fā)出的聲音，并且從一根弦過(guò)渡到3根弦都與音量有關(guān)。用又粗又長(zhǎng)的琴弦配以較大的弦槌，高音區(qū)則配較小的琴槌，獲得相匹配的音量。能否用適當(dāng)?shù)逆I盤(pán)機(jī)械形成有效的擊弦運(yùn)動(dòng)，也影響到鋼琴的音量。

李培睿（1999—），女，山西大學(xué)2016級(jí)音樂(lè)學(xué)院音樂(lè)表演本科學(xué)生。