声学基础课件第七章乐器声学

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1、第七章 乐器声学,声学基础 第七章 乐器声学,主要内容,乐器的分类 乐器的声学参数 乐器的基本结构 弦乐器 管乐器 打击乐器,声学基础 第七章 乐器声学,古代民乐乐器分类,按乐器的材质,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,金金属制作的乐器，如编钟,金编钟,青铜铸成 大小不同的扁圆钟按音调高低排列 用丁字形的木锤和长形的棒敲打 战国时代（约公元前433年）的曾侯乙墓出土一组编钟 全部音域贯穿五个半八度组，高音、低音明显，中间三个八度，十二个半音齐备,乐器的分类,声学基础 第七章 乐器声学,石用玉、石制作的乐器，如磬,声学基础 第七章 乐器声学,石磬,古代打击乐器，形状像曲尺，用玉、石制成，可

2、悬挂 手执槌敲击 编磬是若干个磬编成一组，挂在木架上演奏，主要用于宫廷音乐 曾侯乙编磬总共32枚，分上下两层依次悬挂在青铜磬架上。全套编磬用石灰石、青石和玉石制成，音色清脆明亮,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,土埙,土用陶土制作的乐器,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,革鼓,革用动物皮革制作的乐器，如鼓,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,丝古琴,丝用丝线制作的乐器,古琴，亦称瑶琴、玉琴、七弦琴，为中国最古老的弹拨乐器之一,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,丝瑟,瑟，中国古代的拨弦乐器。形状似琴，有25根弦，弦的粗细不同。每弦瑟有一柱。按五声音阶定弦。最早的瑟有五十弦，

3、故又称“五十弦”,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,丝古筝,筝的形制为长方形木质音箱，一弦一音，按五声音阶排列，常用的为二十一弦,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,丝琵琶,传统弹拨乐器，已经有二千多年的历史。 琵琶的音箱呈半梨形，张四弦，原先先用丝线，现在用钢丝、尼龙制成。颈与面板上设用以确定音位的“相”和“品”。演奏时竖抱，左手按弦，右手五指弹奏。是可独奏、伴奏、合奏的重要民族乐器,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,木梆子,梆子，又名梆板，打击乐器 梆子由两根长短不等、粗细不同的实心硬木棒组成 演奏时，左手执长方形、右手执圆柱形木棒，以圆柱形的敲击长方形的木棒发音，音色清脆

4、、坚实，无固定音高。 是河北梆子、豫剧、秦腔等梆子戏曲的代表性击节乐器，常用以有规律地敲击强拍和增强戏剧气氛。,木木制的乐器,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,竹笛、箫,箫又名洞箫、单管、竖吹，也是一件非常古老的乐器。它一般由竹子制成，直吹，上端有一吹孔，有六孔箫和八孔箫之分，以按音孔数量区分，六孔箫按音孔为前五后一，八孔箫则为前七后一。,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,1）擦弦乐器： 如西洋乐的提琴类，民乐的胡琴类。 2）拨弦乐器： 如西洋乐的竖琴，民乐的琵琶、古筝、阮、月琴、柳琴 3）打弦乐器： 如扬琴,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,4）无簧管乐器： 民乐的笛箫类，

5、西洋乐的铜管类都是无簧管乐器 笛箫靠边棱起振，管内空气柱共振发音，发音频率由管长决定。 铜管乐器靠嘴唇振动，激发管内空气柱共振发音，发音频率也由管长决定 5）有簧管乐器： 如民乐的笙、葫芦丝、巴乌。 这类乐器的吹口处都有簧片，靠簧片起振，按管长发声。,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,6）簧振乐器： 按簧片振动的频率发声，谐波成分少。 如口琴等。 7）膜板乐器： 靠膜板被敲击后振动发声。没有固定音高，声音不谐和。如锣、木鱼、梆子等。 8）电子乐器： 靠电振动的频率发声,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的分类,主要内容,乐器的分类 乐器的声学参数 乐器的基本结构 弦乐器 管乐器 打击乐器,

6、声学基础 第七章 乐器声学,乐器四要素材料，结构，工艺和演奏共同决定了乐器所发乐音的音高，音强，音色和时值四要素。,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的声学参数,音高参数 音域：乐器发声基频的范围，可用音名或者频率来表示。如钢琴的音域为A2-c5,对应的频率范围是27.54076Hz（以a1=440Hz为标准音推算）； 音准：指实际音高与指定音高之间的允许音高误差，误差越小，音越准。目前音高的标准是容许差2音分。 音强参数 音量：一般设有定量的指标，可以用声压级或者声功率来衡量； 动态范围：声音强弱的变化范围，在一般演奏时，最强时要超过90dB，弱时可低于3040dB。较大的动态范围可以丰富乐器

7、的表现力； 指向性：声音辐射的范围以及不同方向上辐射的强弱；,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的声学参数,音色参数 频谱：基频和泛频、谐频各个频率成分以及它们的能量分布。 瞬态状况：主要指声音的音头和音尾，它们会影响乐器的音色。 时值参数 发音灵敏度：指受到激励后到发出声音的反应时间； 衰减特性：停止振动后声音延续的时间。,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的声学参数,主要内容,乐器的分类 乐器的声学参数 乐器的基本结构 弦乐器 管乐器 打击乐器,声学基础 第七章 乐器声学,乐器可视为是一个由三部分单元组成的耦合振动系统 1) 激励体激发振动的物体。 2) 振动体即声源 振动体的材料、形状、尺寸

8、对音高起决定作用。 3) 共鸣体可以扩大乐器的音量,声学基础 第七章 乐器声学,乐器的基本结构,主要内容,乐器的分类 乐器的声学参数 乐器的基本结构 弦乐器 管乐器 打击乐器,声学基础 第七章 乐器声学,弦的四种振动方式 横振动受到垂直方向的力，振动的方向与弦长方向垂直 纵振动受到水平方向的力，振动的方向与弦长方向一致 扭转振动用弓拉弦或手指拨弦使弦产生了扭转而引起 倍频振动由于两端不可能绝对的固定导致弦作横振动一次则固定弦的板振动两次，从而产生了音高为横振动的基频的两倍的谐音 弦的四种振动方式通常同时存在,声学基础 第七章 乐器声学,弦乐器,弦的音高(由基频决定) 通过改变弦的弦长、张力、线

9、密度定音 弦的音色(与振动的谐频和泛频有关) 受到很多因素的影响激发弦振动的位置、激发的方式、激发力度、共振腔、乐器的材料、演员的演奏技巧等。 如：激弦的位置越靠近固定弦的端点，越能激发起高次的频率成分；激弦的位置越靠近弦的中点，高频越少。激发方式不同，获得的高阶谐音和泛音不同，音色也不同。激发的力度不同会改变各阶泛音之间的幅度比例，导致音色不同。,声学基础 第七章 乐器声学,弦乐器,弦的音色(与振动的谐频和泛频有关) 单一的弦的振动辐射出来的能量比较小，听起来声音微弱。为了增加辐射面积，扩大音量，实际的弦乐器都是将弦固定在一块足够大的木板或者木箱上。 弦与木板之间连接着琴马，弦振动的时候通过

10、琴马将振动传递给木板，使木板也同时振动。木板的振动模式与弦不同，就产生了不同的谐频和泛频成分，获得不同的音色。 另一方面琴箱内空气共振使某些频率成分的声音得到了极大的加强，音色受到了很大的影响。 制作弦乐器的时候，琴弦、琴板、琴槌、琴弓的材料是有一定的要求的，不同的材料适宜于不同振动方式的声音传播，对音色也会有一定的影响。琴弦多使用尼龙弦、金属弦或者肠弦，金属弦的音色比较明亮。琴板起到扩大音量、丰富音色的作用，应使用传声快、声阻小、共振均匀的木板。钢琴的琴板多使用松木、云杉，小提琴多使用云杉，民乐器多使用桐木。,声学基础 第七章 乐器声学,弦乐器,弦乐器举例琵琶,声学基础 第七章 乐器声学,弦

11、乐器,琵琶主要由“头部”和“身部”构成 头部主要由头、弦槽、弦轴、山口组成 琵琶头向后弯曲，其大小与身部构成一定的比例 头部下面开有弦槽，弦槽两侧的壁上各开有二大二小的圆孔，用于插装四个弦轴 山口是确定琴弦有效振动部分的上方起点。 相共有六个，粘于背板正面的上部 品粘在面板上，有二十四到二十八个 面板的下方中央处，胶粘有复手，它也起到固定琴弦的作用，四条弦的下端穿系在复手的各个弦孔内 在复手正中处的面板上，开有一个小孔，叫“出音孔” 琵琶的演奏技巧十分丰富，多达几十种，如轮指、柔弦、摇指、泛音、扫弦等等。不同的演奏技巧其触弦的方式、力度不同，从而会改变弦振动的方式，以及谐频、泛频和基频之间的比

12、例，使音色听来明显不同。,声学基础 第七章 乐器声学,弦乐器,弦乐器举例小提琴,声学基础 第七章 乐器声学,弦乐器,小提琴的构造与琵琶有很多相似之处。弦轴起到匝系琴弦，调整琴弦张力的作用。演奏者通过手指按压指板上不同的位置改变弦长，从而获得不同的音高。弦的振动通过琴马耦合到琴体上，通过面板辐射出去。当弦振动时琴弦强制琴马振动，琴马通过它的两个“脚”将自己的振动传给琴箱的上面板和下面板。 小提琴较低频率的输出是通过上面板和下面板的复杂振动以及上面板上f孔与空气的耦合共鸣完成的。中频输出主要是通过上面板的复杂振动辐射出去的。当频率逐渐增高时，琴马的振动逐渐不再与上面板耦合，而是自身辐射出较高的频率

13、谐波。,弦乐器,主要内容,乐器的分类 乐器的声学参数 乐器的基本结构 弦乐器 管乐器 打击乐器,声学基础 第七章 乐器声学,管乐器 边棱音管乐器 簧管乐器 唇管乐器 管内空气柱的振动频率,管乐器主要由各种形式的声音激发器和管状体或者腔体系统构成 管乐器的演奏通过不同的激发方式带动管或腔内的空气振动发声，并且通过调控装置改变空气柱的长度或者腔体的容积产生不同的音高。,声学基础 第七章 乐器声学,管乐器,长笛 长笛现在由银和合金制成，然而长笛初为木制，故仍归为木管乐器的一种。 负责木管乐器组中高音部分，善于演奏密集快速的高音段落,木管乐器,管乐器,短笛 管长只有长笛的一半，其音域却比长笛高八度，是最高音的木管乐器 短笛音色尖锐而透明，善于演奏急速的过门乐句。,木管乐器,管乐器,单簧管 又称竖笛，黑管。是目前唯一用圆筒闭管式发音的管乐器 单簧管音域宽广，音乐张力很大，因为常为人称为木管乐器中的小提琴,木管乐器,管乐器,双簧管 一般为木制，外形与竖笛相似，分三部分：上管、下管、喇叭口。上端有两片簧片直接插入管体。是木管乐器中音律最难变化的乐器。 音域可达三个八度，音色甜美略尖锐细致，