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音乐的声学原理

音乐的声学原理

1. 音乐如何工作:音乐家的声学

音乐的理论并非随机的,更不是任意编造出来的。它产生于自然科学的基础之上,反映的是自然的音响结构。作为一名音乐家,理解音乐的基础工作原理很重要,因为这将帮助你更好的理解为什么音乐理论是这样的。看完这系列视频,你应该会基本了解音乐的工作原理,明白为什么有些东西听起来很不错,而有些东西听起来不好听。

https://youtube.com/watch?v=oHXoRcmFMbY

https://youtube.com/watch?v=hfzCLClVO8g

2. 什么是声音?

声音是一种波,也就是说,它是通过某种介质(比如空气或水)传播的一种振动。当粒子碰撞在一起并分散时,声波会引起空气气压的变化。虽然我们看不到这些波纹,但是,我们的耳朵可以听见它们。

3. 噪音和乐音有什么区别?

噪音和乐音都是不同频率的声波的混合物。乐音是由一个美丽的波纹图案组成的,它以一种“有序”的方式一遍又一遍地重复自己。而噪音由单独的波纹组成,这些紊乱的波纹相互之间没有关联,也不会重复,因此是“无序的”。

https://youtube.com/watch?v=bCm6VpCE9Qc

https://youtube.com/watch?v=N5vqwkhRF9w

4. 频率、波形与音高

声波通常有四个主要特征:频率、波形、振幅和相位。频率(和波长相关)决定了音高。而音的波形决定了它的音色。

5. 振幅、相位与包络

声波的四个主要特征中,振幅决定声音的音量(虽然比这个复杂一点),并决定其包络。而两个声波产生的相位决定了它们将如何相互作用:要么相互增强,要么相互抵消。

https://youtube.com/watch?v=q8c1w4fHVMA

https://youtube.com/watch?v=TpBihrFVUG0

6. 节拍和明显的差异

如果我们演奏两个彼此靠近的音符,我们听不到两个不同的音高。相反,我们听到的是平均频率的单个音符,但是音量(振幅)随着时间的推移而上下波动。这种音量的变化被称为“节拍”。

7. 标准音“A”为什么是440 Hz?

相当长的过去,并没有什么国际“标准频率”。过去的500年里,音符A(以及所有音符)的音高位置差不多上升了三分之一,听起来变化很大的。直到1939年伦敦的一次国际会议上,所有国家的中央频率才被调到440赫兹。这就是所谓的“音乐会音高”。(本站注:有了国际统一音高标准的重大意义在于方便了音乐理论研究、乐器制作以及国际间的文化交流)

https://youtube.com/watch?v=GwWXDwqgWjo

https://youtube.com/watch?v=MqSBbo5b73M

8. 鼓是发出噪音还是发出乐音?

鼓是圆形的短圆柱体,有紧密的外壳,所以有产生音符的趋势——它们以重复的模式振动。事实上,有些鼓,像管弦乐队的定音鼓,就被调到了一个特定的音符。而低音鼓两端都有外壳,它产生的是噪音而不是乐音。而且要防止它产生乐音,方法是将鼓皮调整到不同的频率。

9. 泛音系列与音色

当你拨动琴弦时,它不仅仅是在那个频率上来回振动。实际上,它同时以许多不同的频率振动。这些频率被称为“谐波”或“泛音”,它们决定了乐器的音色。

https://youtube.com/watch?v=XPbLYD9KFAo

https://youtube.com/watch?v=0lmS5lQ5MSU

10. 泛音系列和不和谐

泛音系列决定了两个音符一起演奏时是和谐的还是不和谐的。此外,大调三和弦和 V – I 完美节奏也都源自泛音系列。

11. 缺失的基础

如果一个音符缺少了一个和声,它不会影响音符的音高——只会影响音色。有趣的是,即使省略基频也只是改变音色,而不是音符的音高。

https://youtube.com/watch?v=0amvhGzeCnQ

https://youtube.com/watch?v=4e65vpNeeEs

12. 为什么低音会浑高音会弱?

当你弹奏一个低音时,我们能听到的大部分其实是那个音符的泛音,这就是为什么低音符听起来很浑。然而,我们在高音上能听到的泛音很少,因为它们超出了我们的听力范围,这就是高音听起来很弱的原因。

13. 不和谐与八度拉伸

理论上所有泛音都只是基频的整数倍。然而,事实上有的泛音,它们可能会不是基频的整数倍,这叫不和谐。不和谐的产生的是因为弦并非完全灵活,但这种不和谐反而会有助于丰富钢琴的声音。

https://youtube.com/watch?v=b_fU6yVxDZs

https://youtube.com/watch?v=lxRFbZ9LcDQ

14.次声波和幽灵

一些乐器可以演奏低于人类正常听觉范围的音——这种音称为次声波。如果我们听不到这些声音,为什么还要使用它呢?有意思的是,即使我们听不到,我们仍然可以感知它。更有趣的是,次声波甚至可以解释神秘的“幽灵”。

15. 避开七次谐波

七次谐波是小七次谐波,有点太平了。如果出现第七谐波,并且它是用全音阶中的其他音符演奏的,那么它听起来会非常不和谐和不协调。出于这个原因,我们倾向于避免7次谐波。这就是为什么你会发现钢琴中的锤子通常位于第七谐波的节点附近。

https://youtube.com/watch?v=nnt0yCR97Xo

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