「音色」是什么?(音色是什么通俗解释物理)


原文在这里讨论过:

钢琴不同的触键方式,可否形成不同的音色?

声音是空气中传播的机械波,所以它应该符合机械波的一切物理性质。

横波
纵波

声音的三要素是指:1. 音量,2. 音高,3. 音色。

这三个的定义和机械波的关系是这样:

  1. 音量,由振幅决定,是物体离开平衡位置的最大距离,简单理解可以认为是波峰到中线的距离,在乐器演奏中的强弱就能改变这点,轻轻弹,则音量小,加重弹,则音量大。
  2. 音高,由主频(基频)的振动频率决定,也就是机械波里的振动频率,这个频率由琴弦本身长短和松紧来调整,弦越长,越松,频率会越低,在钢琴上这个事情由制造商和调律师来解决,钢琴家并不参与。
  3. 音色,由泛音决定,什么是泛音?琴弦产生的都是驻波,驻波不仅仅有主频(基频),还会使琴弦得到 2 倍、3 倍……的频率,而这些高倍的频率就是泛音。也就是说当你弹下一个琴键的时候,不只是这个音在按照基频在振动,它的 2 倍、3 倍……频率也在同时振动。

当这些泛音叠加起来来时,就能形成下面的“泛音列”:

也就是当我弹下第一个 C 的时候,其实后面的音也都在振动,不过从幅度来讲,C 音的幅度最大,而后面的音振动幅度较小而已。

什么叫不同的音色

先做两个实验:

实验 1:钢琴和小提琴演奏 440Hz 的标准音 a1,用分贝仪测试音量到相同的强度,我们能很容易区分出来是哪个乐器演奏的。

在这个实验条件下,音量和音高都是一样的,那为什么我们能分辨出不同音色呢?是因为钢琴与小提琴的泛音不一样,也就是它们除了 a1 这个音在作为主频(基频)振动,它们的 2 倍、3 倍……频率振动的幅度明显不一样,所以我们能分辨出来。

实验 2:两台钢琴演奏 440Hz 的标准音 a1,用分贝仪测试音量到相同的强度,听觉敏锐的人能感觉到声音有细微的差别。

在这个实验条件下,琴弦的振动方式相同,而钢琴由于自身客观原因不同,能有微小泛音变化,主要因素是由于琴弦、音板、琴槌的差异引起,同实验 1 对比,说明相同结构的发声装置音色的差异比不同结构发生装置的音色差异小。

所以不同的泛音,决定不同的音色。

回到钢琴演奏来,对于单音弹奏来说,是否有音色变化?

单音弹奏是有力度的区分,这很好理解,当用力大的时候,声音大,琴槌毛毡在击弦时会压得比较紧,所以声音会偏“”;而用力小的时候,声音小,琴槌毛毡在击弦时会比较松,所以声音会偏“”。

所以这个时候科学家和钢琴家争论的是什么?

科学家认为轻重的差别决定了音量,钢琴家认为轻重的差别决定了音色,实际上两个说法都是正确的,根本讨论的就是声音中两个不同的要素!这能算争论吗?

而用不同的触键方式能改变这一点吗?比如用指尖触键和指肚触键,好的钢琴家不会这么讲,而是给你讲用手指弹奏和用手臂重量下键的区别,从本质上来讲最后还是轻重的区别

快速的音符跑动用指尖触键显然更好,因为很灵活,而柔美的伴奏则用指肚触键显然更好,因为这样最省力。钢琴家弹琴都是用“巧”劲,他们不会浪费自己的力气,而是用最合理、省力的办法达到自己想要的音色。

那对于多音的弹奏呢?

对于弹奏八度:

钢琴家可以对两个音做出不同的轻重,有三种情况:

  1. 两个音一样重,声音听起来比较“直白”,“自然”;
  2. 高音重,低音轻,声音听起来比较“亮”,“金属般光泽”;
  3. 低音重,高音轻,声音听起来比较“闷”,“柔”。

为什么会产生这样的现象?

因为在泛音里,高频的泛音越,声音则越“亮”;高频的泛音越,声音则越“闷”。

这根本就是一个科学事实!

那我们在弹奏八度的时候,结合手指、手腕、手臂等不同部位做出来的差异,实际上就造就了这样的音色变化。

3 音和弦弹奏,则组合更复杂,好的钢琴家可以做出千变万化。

比如在弹奏和弦的时候,可以突出任何一个音,在突出 C 的时候,得到的和弦会更稳定、踏实;在突出 E 的时候,会显得更温暖;在突出 G 的时候,会更嘹亮。

最终的操作就是由钢琴家不同触键方式来决定的。

对于学琴的朋友来说,我们平时在弹奏主调音乐时要注意什么呢?

右手主旋律一点,左手伴奏一点,这就是好的音色

大多数初学者做不到这一点,所以弹出来并不好听,但是经过一段时间的训练,是能够做到的。

科学家请了解一下钢琴家的弹奏方式,而钢琴家请用科学的思维思考一下,两方之间并没有完全相对的争论,而摆在大家面前的事实,本身就是客观的。

参考文献

1. 《音乐理论基础》,李重光编著,人民音乐出版社;

2. 《基本乐理教程》,赵小平编著,人民音乐出版社;

3. 《基本乐理教程》,童忠良编著,上海音乐出版社;

4. 《简明乐理教程》,pianofanie 编著。

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