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1、音乐的声学知识乐音 乐音又称复音，指的是由一些频率不同的简单正弦分量合成的声波，或具有一个以上音调的 听觉。只是一个简单正弦函数的声波，或具有单一音调的听觉，称为纯音。乐音中可用耳分 清为一个简单声音而不能再分的分量称为分音。乐音中频率最低的分量或音调最低的分音称 为基音，频率比基音高的分量称为泛音，频率为基音频率整数倍的分音称为谐音。频率为基 音频率n倍的分音，称为(n-1)次泛音，或第n次谐音。(2) 音调音调是听觉分辨的声音高低程度，是个主观量。根据音调可把声音排成由低到高的序列。纯 音音调的高低主要由声音的频率来决定，频率越高，人主观感觉的音调也越高。但音调也不 是单纯由频率决定的，它
2、还和声音的强度有关。大体上，2000赫以下的低频纯音的音调随强 度的增加而下降，3000赫以上高频纯音的音调随强度的增加而上升。音调还与声音持续的时间长短有关，非常短促(毫秒量级或更短)的纯音，只能听到像打击 或弹指那样一个响声，感觉不出音调。持续时间从10毫秒增加到50毫秒，听起来觉得音调 由低而高的连续变化。超过50毫秒，音调就稳定不变了。乐音的音调更复杂，可认为主要由基音的频率决定。(3) 响度响度是感觉判断的声音强弱，即声音响亮的程度，根据它可以把声音排成由轻到响的序列。 响度的大小主要依赖于声强，也与声音的频率有关。声波所到达的空间某一点的声强，是指该点垂直于声波传播方向的单位面积上
3、，在单位时间 内通过的声能。声强的单位是瓦/米2。对于2000赫兹的声音，其声强为2X 10 12瓦/米2就可以听到，但对于50赫兹的声音，需5X106 瓦/米2才能听到，感觉这两个声音的响度相同，但它们的声强差2.5X106倍。对于同一频率的声音，响度随声强的增加不是呈线性关系，声强增大到10倍，响度才增大为 2倍，声强增大到100倍，响度才增大为3倍。(4) 音色音色又称音品，是听觉感到的声音的特色。纯音不存在音色问题，复音才有音色的不同。音 色主要决定于声音的频谱，即基音和各次谐音的组成，也和波形、声压及声音的时间特性有 关系，如果留声机的唱片反向转动，声音的频谱虽然未变，音色却显著改变
4、了。这说明音色 在很大程度上与各泛音在开始时和终了时振幅上升和下降的特点有关系。音色对电乐器的研制有非常重要的意义。目前正是根据各种乐器声音的频谱、基音和各次谐 音的相对强度，用电声方法进行模拟来制作电乐器。（5）音程和音阶音程（频程）指两个音在频率上的间隔，可以用这两个音的频率之比来表示。如音乐中C大 调的“ 1”（Do）音的频率f1=264赫，“2”（Re）音的频率f2=297赫，它们之间的音程为f2/f1=9/8。 又如C大调中的“6”（La）音的频率f6=440赫，“7”（Si）音的频率f7=495赫，它们之间的音 程为f7/f6=9/8“1”和“2”，“6”和“7”，它们的音程是相等
5、的，即等音程。C大调中的 “i”（D 0）频率f=528，“1”和“i”之间的音程为f1/f1=2，这两个音称为相差一倍频程。 “1”和“ 1”，“2”和“2”等等，听起来像一个音，只是后者比前者“尖”，它们的音程 都是一倍频程，在音乐乐理上称它们之间相距八度，即通常所说的高八度。音乐中由低到高按一定音程的排列叫做音阶（也叫乐律），音阶有自然音阶（也叫自然律） 和等程音阶（也叫平均律）两种，各音的频率关系如下表：音中方 1 国D2 (Re)E 3 (Mi)F4 (舆G 5 (Sol)A 6 gC(Do)(264初330352396440495酒与 前-节的-9您10/91郊髓1肪兆血频率（赫）
6、261.6293.7329.6349.2392.044J .0 493.9 523.2S明液1菠皈皎扳1鞭整至半音金界景半音音阶不论怎样划分，都是以一个八度为一组，每组音的排列是重复相同的，即这个八度内任 意两个音的音程，同下一个八度内对应的两个音的音程是相同的。自然音阶在弹奏和弦（如大三和弦）时听起来很和谐，但变调不方便。等程音阶虽不如自然 音阶和谐，但变调方便，所以乐器都采用等程音阶。（6）歌唱家的音域在合唱中，一般分四个声部，这四个声部的音域（频率范围）分别是：女高音246.9987.8 女低音 164.8659.2，男高音 110440，男低音 73.4293.7。深沉的男低音发出的最
7、低音的频率可达65.4。花腔女高音发出的最高音的频率可达1177.2。（7）声强级的单位一一分贝物理学上对声波强弱用声强来描述，在实际生活中，人们遇到的声音的强弱变化范围很大， 从人耳刚能听到的声音（听阈），其声强为1皮瓦/米2（1012瓦/米2），到耳朵震痛得难以 忍受的声音，其声强为1014皮瓦/米2 （102瓦/米2），相差1014倍。另外，人们感觉到的声 的强弱，并不与声强的大小成比例，而是与其对数值成比例。为了方便，声学中用声强的对 数量（叫做声强级）来表示声音的大小。对数的底取10,单位为贝耳，简称贝，但是实际使用中常以土贝为单位，叫做分贝。声强级 L1=10lg（I/I0）o其中
8、L1是声音的声强级，lg是以10为底的对数，I是声音的声强，I0是声强的基准值，等于 1皮瓦/米2。如果某个声音的声强等于基准声强，I/I0=1，L1=0分贝；如果I为I0的10倍，L1=10 分贝；如果I增大为I0的100倍，L1=20分贝；如果I是I0的1014, L1=140分贝。可见，引入 声强级的概念后，就把声强相差1014倍的变化范围，改变为0140分贝的变化范围，方便了 许多。从声强级的公式可以看出，声强级每变化10分贝，就相当于声强变化10倍；而变化20分贝， 就相当于声强变化100倍；每变化30分贝，就相当于声强变化1000倍。因此声强级增大或 减小20或30分贝，声强的变化是很大的。（8干燥空气中的声速（单位：米/秒）01Ca12345673920343.4344.0344,5345.1345.7成334.9347.43.03舞10337.5338.133S.7339.3339.8310.4341.0341.6342.2342 .S0331.5332.1332.7333.3333.9334.5335.1335.7336.3336.9
