乐器的发音原理

1、乐器的发音原理 3.1 能量来源 演奏乐器靠的不光是良好的音乐素养、熟练的技术和灵敏的反应，还需要充沛的 体力。就这个意义而言，乐器可以分为两种类型 一一肢体乐器 和气息乐器。乐队的名称通 常代表了这两大类乐器，例如 管弦乐队”和 吹打乐队”我国民间乐队的形式），管”和 吹” 代表气息乐器， 弦”和打”代表肢体乐器。 对于肢体乐器而言，臂力、腕力和手指力量是发音的基础，手的力量必须靠技能 的训练来提高。气息乐器也一样，肺活量是基础，练习气息乐器除了提高音乐素养外，还 起到锻炼身体的作用。 电声乐既不属于肢体乐器，也不属于气息乐器，它具有极其丰富的音色，遗憾的 是它的音色不是由演奏者获得的，无法

2、体现演奏者的水平 3.2 振源 振源的振动必须依靠外来的动力，这种动力有两大来源： （1 1） 机械力： 这是肢体乐器的能量来源， 依靠机械力振动的振源有琴弦、 鼓皮和 音板，它们发出的频率完全由振源本身的材料性质和形状决定。机械力在振源上的作用可 以是连续的，例如弓弦乐器是以弓对琴弦的摩擦力作为能量来源的；也可以是瞬时的，例 如钢琴琴弦的动力只取决于琴锤敲击琴弦的瞬间。 （2 2） 气流：这是气息乐器的能量来源，依靠气流振动的振源有人的声带、哨片 （有 簧类木管乐器）、气簧（依靠孔穴周围的空气振动，无簧类木管乐器 ）、唇簧（嘴唇的振动，铜 管乐器）和金属簧（口琴和手风琴），它们发出的频率一般

3、不太固定。关于簧片的具体分类， 将在管乐器的特性这一章中介绍。 振源本身都具有固定的发音频率，称为 固有频率，但是这种频率会受到外界的影 响，特别是动力和共鸣腔的影响，例如琴弦在遭受重击时，频率会略高于它的固有频率， 哨片的频率则完全可以受气流左右。频率的浮动程度从小到大依次为：琴弦、鼓皮、音板 （木制和金属制的卜金属簧片、声带、哨片、气簧和唇簧。 琴弦是最典型的振源，它的材质对音色是有影响的。早期弦乐器的琴弦以羊肠线 为主，羊肠弦发音清脆明亮，但融合性很差。十九世纪后，由于冶金工业的发展以及管弦 乐队的成型，琴弦逐渐用金属丝代替，因为金属丝比较便宜，而且发音厚实，融合性好。 现代的琴弦通常有

4、两种类型，最细的 （最高音的琴弦，即小提琴的 E E 弦，中提琴和大提琴的 G G 弦）用钢丝，三根较粗的用缠有钢丝的铜丝 （称为缠线）。在钢琴和竖琴中，琴弦也用金属 制成，高音弦用钢丝，低音弦用铜丝。当然，有些乐器也使用尼龙丝，例如古典吉他，以 模仿羊肠线的音色。 哨片是另一种典型的振源，它的好坏直接影响了管乐器的音质。哨片一般用芦苇 茎上的薄膜制成，除了材质以外，哨片的削剪也很重要，特别是用在双簧管上的哨片 3.3 共鸣腔 乐器的共鸣腔形状各异，但它们都有共同的性质： （1 1） 它们必须由坚硬的弹性材料制成，这是为了让声波在共鸣腔内得到充分反射。 例如弦乐器和木管乐器的共鸣腔用红木类的硬

5、质木材 （如紫檀木、花梨木等），差一点的可 以用胶木（业余型的单簧管）或复合板（业余型的吉他），长笛用的是纯银、白铜或镍合金，萨 克斯管和铜管乐器用的是黄铜。 （2 2） 它们必须具有一定的体积，体积越大则音量越大，例如小提琴和大提琴发出 同样的音高，大提琴的音量一般比小提琴大。钢琴的共鸣腔也称为 琴胆，立式钢琴的琴胆 尺寸受钢琴高度和厚度的限制，而三角钢琴的琴胆则可以做得更大，这就是为什么三角钢 琴音色比立式钢琴好的原因。 （3 3） 它们必须具有一定的长度。根据物理原理，某一频率的声音若要在共鸣腔里 产生共振，它的波长不能超过共鸣腔长度的 4 4 倍。例如，小提琴琴箱的长度为 0.340.

6、34 米，那 么引起共振的声音波长不得超过 1.361.36 米，这一波长声音的频率为 250Hz 250Hz （假设声速为每秒 340340 米），这样 G G 弦上 b b（246.9Hz246.9Hz）以下音的第一谐音几乎是听不到的 （但是高频谐音可以听 到），所以声音感觉很 空”同样的音高在大提琴上感觉就很厚实。 现在再来看它们各自的形状。为什么有的乐器共鸣腔是圆的，有的是扁的，有的 是长的？这和乐器的发音原理有关。前面 （第一章）曾提到，共鸣腔有特定的共振频率，在 这个共振频率上，声音将得到最大的共振效果，然而在别的频率上，特别是靠近共振频率 的频率上，共振效果也是有的。形状很长的共

7、鸣腔，共振频率非常明显，在频谱上呈现出 很尖的共振峰，而圆的和扁的共鸣腔，共振频率不是很明显，共振峰很圆滑。下面将要介 绍，为什么管乐器要使用长的共鸣腔，而弦乐器和定音鼓要使用扁的或圆的共鸣腔 .4 振源和共鸣腔的相互作用 振源和共鸣腔是乐器的主要部分，它们扮演的角色在各种乐器中是不一样的，弦 乐器（也包括弹拨乐器）和管乐器有着本质的区别：弦乐器的音高 （发音频率）由振源决定，音 质则取决于共鸣腔，管乐器正好相反（当然这不是非常绝对的）。 弦乐器的振源是频率固定的振源，它的固有频率只由琴弦的尺寸决定，而共鸣腔 的共振峰范围很大，对振源可以发出的大多数频率，都可以产生良好的共振。由于琴弦本 身宽

8、度不大，所以它所引起的空气振动非常有限，然而振动可以通过琴马 （也称桥）传导到 共鸣腔，因此共鸣腔对音质起决定作用。 管乐器的振源是频率浮动的振源，位置和气息可以使振动频率随意变化，所以频 率决定权只能转交给共鸣腔，共鸣腔的长度 （即管乐器的管长）决定了管乐器的发音频率。 管乐器的振源就是簧片 （详见第七章），它像人的声带一样具有一定的宽度，可以引起空气 的振动，因此离开共鸣腔，簧片照样可以发出声音。因此，管乐器的音色主要取决于振源。 当然，共鸣腔对振源声音的放大和修饰作用还是有的，特别是铜管乐器喇叭状的开口，这 个开口可以让高频谐音得到放大，从而使音色发亮 （单簧管末端也有这样的开口 ）。

9、3.5 乐器的制作 就制作工艺而言，每一种乐器都是非常复杂的。由于乐器的发音原理不同，所以 衡量乐器质量的标准也不同。下面就对乐器的制作工艺作简单的介绍。 （1 1） 选材：根据乐器的要求选材，弦乐器的琴箱是主要部件，它们必须使用优质 木材，辅料（例如钢琴的琴壳和琴键、提琴的琴颈和指板等 ）以及管乐器，则可以用稍差些 的木材，有些甚至已经用金属或合成材料取代了。由于木制乐器采用红木类的名贵木材， 所以价格非常昂贵，尽管没有非常复杂的机械装置和制作工艺。 （2 2） 木材的处理：木材通常可以用物理方法或化学方法进行处理，改善木材的硬 度和韧性。木材通常要烘干，有时要作化学处理，例如放在盐水中浸泡

10、。乐器制作完成后 还要上漆，从而最大程度地保护木材。 （3 3） 加工和制造：对于木制的共鸣腔来说，必须手工制造，因为共鸣腔形状复杂， 而木料又是有纹理的，所以不宜采用机械加工，手工加工的难度也相当大。对于金属或合 成材料，机械加工则非常普遍，而且形状保持得很完整，长笛、萨克斯管、铜管等乐器的 价格便宜比木制乐器便宜，这是另一方面的原因。 （4 4） 几何结构：对于共鸣腔来说，几何结构直接影响到共鸣效果，所以乐器的几 何结构必须是精心设计的，例如小提琴的 音柱和音孔（f f 孔）的位置，是非常讲究的。此外， 其他部件如果尺寸不合理，则会影响演奏，例如琴颈和指板的尺寸和形状，为什么小提琴 和大提

11、琴的明显不同，诸如此类的问题很多。 （5 5）机械装置：弦乐器的机械装置很少，仅限于弦钩和低音提琴的弦轴，管乐器 则非常丰富，每一个按键都连接很复杂的机械装置。最复杂的要算钢琴了，有击键系统、 制音系统和踏板系统，三者是紧密结合在一起的。机械装置很复杂的乐器，一般都无法在 手工桌坊里完成，随着乐器制造工业的发展，高质量的乐器通常只能由大型的乐器工厂制 造 .6 乐器的保养和维修 要让乐器一直保持良好的状态，保养和维修是很重要的。 不管乐器的质量和性能如何，都需要时刻保养，这和司机保养汽车、士兵保养枪 炮是一个道理。乐器的保养很简单，只要遵循以下几个原则就可以了： （1 1） 时刻保持乐器干燥。

12、对于木制乐器来说，受潮后会影响木材的强度，而对于 金属制成的乐器，特别是铜管乐器而言，受潮后会使机械装置生锈。只有在特别干燥的气 候下，才有必要维持乐器的湿度。乐器不能暴露在潮湿的环境中，必要时要在琴箱里放置 干燥剂。对于管乐器来说，使用完毕应该把水倒掉并擦洗干净。 （2 2） 操作步骤正确。例如乐器使用完毕要放在箱子里，钢琴应罩上琴罩，弦乐器 的弓丝应当放松（这样可以保持弓丝的弹性 ），但琴弦不要放松（琴弦反复绷紧和放松，金属 丝会产生疲劳，造成断弦），木管乐器的安装和拆卸次序正确，用完后把水到掉，等等。 （3 3） 定期检查乐器性能。乐器的性能降低，说明乐器的使用时间长了，但这是可 以恢复的。如果琴弦松了导致经常跑调，可以在弦轴上涂些粉笔灰，如果管乐器按键迟钝 了，可以加些润滑油，等等。此外，如果乐器的音准出现了问题，可以作适当的调整。 当乐器出现严重问题时