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中国琴院弦鸣乐器教学:弦鸣乐器的原理

发布时间:2020/4/10 浏览量:

中国琴院弦鸣乐器教学:弦鸣乐器的原理

弦鸣乐器的发声机构,是一个从机械运动变为空气振动的能量转换系统。弦是声源体,对发声起策动激励作用;音板以至整个共鸣箱在与弦的耦合作用下,既起向空气扩大辐射振动面积的作用,又影响乐器发声中各个谐波频谱的形成,即对乐器发音起放大”和“润色”的重要作用。
弦振动包含一系列复杂运动,其总振动系由多种不同的振动形态组成。横振动是最基本的,其全长振动产生基音,决定该弦音高;分段振动产生一系列谐音(泛音),决定音色;振动幅度决定音强。纵振动是随横振动引起的沿弦长方向的周期性伸缩位移运动,对横振动起增强某些谐音振幅的作用。扭转振动是有些激发方式产生的一种振动形态,如用弓擦弦或手指拨弦,都会迫使弦发生扭转运动,对改变音色起一定作用。
弦在受不同方式的外力激发振动时,常会影响其自然谐音系列的组成而使音色发生变化。如激发点位于某谐音的波腹上,该谐音即被加强;如在波节上,该谐音则被抑制。所以选择弦上适当的激发点,对改善音色是重要的。一般选择弦振动长度的1/7、1/9、1/11处为激发点,可起到抑制或削弱不协和的第7、9、11谐音的效果。在演奏中,常利用各种激发手法,以产生不同效果。如在擦弦乐器上运弓离弦马远近、弓毛与弦的接触面大小、弓压力的变换等;在拨弦乐器上用手指或用拨片拨弦,在击弦乐器上用不同软硬、轻重或宽窄的槌击弦等,均会使谐音系列的组成起变化而产生不同的音色和音量。在弦上以手指轻触某波节点而发泛音,是抑制了基音而加强了该谐音所致。这里,扭转振动对音色的影响也较明显;如在离弦马较远处运弓或以手指拨弦,扭转运动较烈,发音比扭动较弱的在近弦马处运弓或以拨片拨弦显得柔和。击弦不致扭动,横振动居主,钢丝金属声明显。通常感觉肠衣弦和金属弦在音色上有所不同,这主要是纵振动的作用。
实际的弦难免有劲度,其顺性和张力作用因而降低,从而振动时产生纵向弯曲和扭曲等畸变现象,使其谐波频率的比例关系受影响,高次谐波与基频不再是自然的谐音系列关系。这也是钢弦比肠衣弦不协和成分多的原因。弦越刚硬,由于频移而出现的非协和成分越多,振幅(能量)损耗也越大,音色越贫乏枯燥。低音弦以较柔顺的缠弦取代粗而刚硬的单根裸弦,音质即大为改善。弦的质地的硬软,还影响音板以至整个共鸣器的频响特性。
弦本身纤细,不能驱动足够密度和面积的空气媒质及于人耳,仅靠弦振动所发的声音是极微弱的。所以,弦必须借助于与某种共鸣器结合;当弦振动时,使共鸣器受迫振动,帮助把弦的振动能量大面积地向空气辐射传播出去。所以人听到的弦鸣乐器声音,实际源自弦而发自共鸣器。两者之间是耦合关系。共鸣器以其面板(音板)或张紧的皮膜与弦相结合。这里既有弦振动,又有板或膜振动(见和)。以小提琴为例,面板和背板受弦振动的激励,在板上形成一系列封闭的波节线,整个共鸣箱及腔内空气也随之振动,各有各自的固有频率,形成整个琴体的频响特性。弦和琴体各部分的固有频率组合呈现一系列共振频率的峰和谷。这些峰和谷在频率上的分布若较均匀,乐器的发音一般是好的;否则就可能出现高低音不均衡的现象,甚至产生音调起伏不定的“狼音”。弦马、音柱和低音梁等的作用是向琴体各部分传递振动,其材质、尺寸、形状和位置等,对面板、背板以至整个琴体的振动状态和固有频率,均有一定影响并起调节作用,故与乐器的音质优劣也有一定关系。


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