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中国民族乐器二胡声学共鸣特征的研究

来源:二胡 时间:2022/7/26
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中群众族乐器二胡,它在民族乐队中的紧急名望和影响这已是妇孺皆知的了。凭借民族乐器吹奏法子分类,二胡属拉弦乐器,如按乐器声学分类法分类属弦鸣乐器,即琴弦为震荡发音体的乐器。本来二胡真实的声响,不但是琴弦震荡的结束,而是琴弦与共识体琴筒协助共振后的声学效应。在弦鸣乐器发音流程中,首先具备两个力学特色:1.琴弦在灵验弦长和直径以及材料确实定下,要抵达必要的震荡频次,务必在琴弦内孕育必要的张力,才华担负外力影响下的弹性震荡。2.琴箱、琴筒上的面板或皮膜在必要劲度和张力的影响下,才华担负琴弦通过马子对其受迫后的弹性震荡。倘若仅从力学角度分解弦鸣乐器的特色,只可分解其机关的强度。即琴弦的张力巨细、抗张强度、张力百分比以及面板的劲度、弹性、抗压才略和皮膜的张力巨细,并在张力影响下的弹本才略、抗张才略等。要客观的熟悉弦鸣乐器的声学特色就务必分解其在两个力学特色下的震荡声波波形包络。通过测试把握声响的声谱、频次相应以及震荡发音流程的光阴变动等特色。从声学角度分解重要影响乐器发音音质的要素有如下两点:1.声谱谐波分音的几许和各谐波的强度以及与基频的和睦性质。2.频次相应中特色共振峰及不随基频而变动的共振峰又称停止共振峰在必要频次领域内的散布状况。为了归纳分解弦鸣乐器的声学特色,将频次相应图形做为重要分解目标,较为适当。由于频次相应是其声谱的包络特色。再则频响中的停止共振峰是在乐器总体的底子上孕育的,它与乐器的机关、形态(格外是共识箱、共识(面)板、皮膜的几许形态)以及原材料的弹性品质相关,并与发音体及共识体的固有震荡频次相关。时时说在共振中,由于各部件的固有频次得到统一或孕育必要的规律,进而在它的频响中就会呈现与固有频次相关的共振峰。在频响与声谱的分解中也可看出,倘若乐器发音点选在共振峰处,基频振幅大,音量大,音质也罢;倘若选在峰谷处则基频振幅小,噪音音量小,音质也较差。因而从音质的请求上看,总指望频响弧线上共振峰多,共振峰的频带宽,峰与谷之间的强度差异(即不平均度要小),共振峰散布平均。别的对声谱的请求也是指望基频振幅大,别的分音振幅随频次的抬高而逐步降落。对低音请求分音数目多,对高音请求少,对不和睦分音的振幅更指望小,这便是声学上对乐器音质的根本请求。一.二胡频次相应的分解为了熟悉二胡的声学特色,采纳时刻数字频谱分解仪停止二胡频次相应的测试。通过测试分解得出了二胡在吹奏中的全音域(.7~Hz,d1~a3)频次相应图。1.二胡频响中的灵验频次宽度为:~8KHz。2.在1/3倍频程中,频响峰值较大的核心频次有:~、1.6K、3.15K、5KHz。3.频响峰值最强地区为:~2KHz(注:1/3倍频程在~10KHz频次领域内,核心频次为:、、、、1K、1.25、1.6K、2K、2.5K、3.15K、4K、5K、8K)。由于在物理震荡中,发音体琴弦的特点较为简朴,但是共识体的震荡规律相当繁杂。为了开端熟悉二胡的声学(共识)特色,务必把二胡几个重要共振要素分解一下,找出二胡频响特色的本源。二.采纳赫姆霍兹共识器道理分解二胡共识体(琴筒)专科六角二胡的琴筒内腔是由总长度为:13cm的几个巨细不一的正六角形截面构成的棱台体。它的内前口大于后口,孕育一个倒锥形的空气柱。1.琴筒实际灵验空气柱体积(V)为:Cm3。2.后口音窗启齿总面积(A)约:27cm2。3.音窗启齿孔厚度(l)为:0.7cm。4.后口启齿孔改正系数(l’)为:0.85d=5cm(公式1)----(参考文件6.)5.启齿孔的灵验长度(L)为:l+l’=5.7cm代入公式谋划:(公式2)----(参考文件6.)得:f。=HZ(C:空气中声速M/S,气温为:20_℃)。三.二胡琴筒一端启齿、一端绝口的特色分解二胡琴筒由于前口蒙上皮膜,孕育一端启齿、一端绝口的特色。如把琴筒内空气柱体积换算为长度(L):13cm的圆柱体,此时直径为(d):7cm。代入公式:f1=C/4(L+0.d)=Hz(C:空气中的声速。)由于二胡加之了约占后口面积30%的音窗,又因前内口大于后口的倒锥形几许特点,以及琴杆对声波的反射影响,给空气柱震荡传布增多了必要的阻抗。进而使空气柱基频约降矮小二度音程,使本来际频次为:Hz之内。四.二胡琴筒空气柱震荡基频与各谐波特色的测试分解为了考证理论谋划是不是有误,根本正确的协商空气柱基频与各谐波的特色,采纳频谱分解仪停止测试分解。1.激励琴筒空气柱震荡测试基频特色:f=30×16.28Hz=.4≈Hz2.空气柱频次相应特色:序号峰值频次领域平均核心频次各谐波/基频~550350~16501332~27502~38503750~049(频次单元:Hz)。由于二胡琴筒属一端启齿、一端绝口筒(管),在震荡中其启齿端是波腹,绝口端是波节;它的震荡波须要往复两次,才华使反射波与再次产生的波相重合,其周期为:4L/C。别的由于它的震荡特点所至,因而在震荡中仅能孕育包罗基频在内的第一、三、五、七、九…奇数谐波,而不能孕育第二、四、六、八…偶数谐波。即使二胡琴筒在前口皮膜震荡和后口音窗强化反射的影响下,不完尽是愿望状况的一端启齿、一端绝口的筒(管)。但凭借测后的频响的特色来看,其基频与别的谐波的关联根本上照样奇数倍关联。除了在Hz频次领域孕育了较强的峰值,而且在1、2、3、4Hz频次领域内也孕育了较为显然的峰值。五.分解二胡琴筒长度与直径的意义凭借声波导管道理,为了保证管(筒)内按平面波传输,并保证必要的频次领域内的驻波在管(筒)内传布得到平面波。管子的直径(d)与管子的长度(L)决计了管(筒)内传布声波的上限频次和下限频次。1.上限频次公式:f=1.84C/πd2.下限频次公式:f=C/4L凭借公式得悉,二胡琴筒内的最好声波传输频次领域:(下限)~(上限)Hz(a1~d4)左右。因而二胡琴筒直径确实定是保证必要高频声波的传布;长度确实立是保证空气柱的最低频次的震荡。它的上限、下限的频次领域,正值是二胡吹奏音域中的罕用音区和最高音区。并是二胡频响中峰值最强的频带区。六.对皮膜震荡的阐发时时说愿望的柔性膜与弦有相似的震荡特点,它们都是受张力的影响,绷紧后才华孕育弹性复原力的震荡,皮膜的震荡也许算做是弦的面积伸展。琴弦在震荡时,其当然谐波分音系列将与弦的基频同时孕育共振,孕育一系列分段震荡。但是皮膜震荡也有其固有谐波分音系列与其基频共振。由于皮膜震荡属两维摇动情势,因而皮膜震荡中的波节就不像弦那样是一个“节点”,而孕育一条“节线”。皮膜震荡与其内涵结洽商几许形态相关,它的震荡要比琴弦繁杂的多。它在震荡中具备两种波节特色。其频次示意为(fmn),m数值在圆形膜震荡中示意有m个直径方位的节线;n数值示意为n个圆形节线。皮膜基频(f01),它的波节特点为圆膜周边为一个圆形节线,无径向节线。其基频震荡公式为:(公式3)----(参考文件6.)a:为圆形膜的半径,T:为张力,η:是面密度,它申明膜的半径越大则频次越低,绷得越紧则频次越高。凭借皮膜的震荡特点,分解觉察各次谐波分音与基频不再是整数倍关联,进而孕育了一些极不和睦的分音。譬喻:f11=1.f01;f21=2.f01;f02=2.f01;f31=2.f01;f12=2.f01;f03=3.f01…。七.二胡皮膜的震荡特点由于二胡的筒口几许形态不一,皮膜也将有不同的特点,孕育与琴筒口相似的几许形态的震荡特点。在现有的二胡琴筒截面几许形态中,罕用的有圆形、正六角形、正八角形、椭圆形以及扁八角形等。凭借二胡的蜕变史籍以及各类几许形态的二胡的吹奏成绩,通过艺术实际以为正六角形琴筒二胡的音色较完满,音量也较为适中。由于凭借声波辐射球面辐射道理,倘若正六角形皮膜的四面张力平均,厚度统一。当马子将琴弦震荡声波传播到皮膜上时,皮膜将孕育受迫震荡,把声波向四面按球面散布辐射出去。由于六角形是在圆形底子上的正多边形,在皮膜震荡初始传布时,也具备与圆形膜宛如的特点,仅当声波入射到筒口界线再反射归来时,两者才呈现不同的反射特色。进而会孕育统一相等面积,统一相等固有频次,统一相等品质景况下的并不相似的声学(共识)特色。时时讲皮膜形态越靠近圆,本来际震荡面积、振幅就越大,声响具备宽阔、松驰的特点。但也存在空洞、噪杂的瑕疵。但是六角形的几许形态又具备圆形的底子,又差别于圆形界线状况较大。当声波通过皮膜震荡辐射传布到六角的界线边际时,将孕育比八角、十角皮膜大的多的制服皮膜高次谐波的才略,对皮膜震荡起到必要的滤波影响。进而呈现了六角形二胡音量适中,音色纯美,宽绰风韵的声响特点。扁筒(扁八角形、椭圆形)二胡的皮膜震荡特点是建造在矩(长方)形膜震荡底子下的,具备长、短轴的几许特色。由于在膜震荡中形生长、短轴面的震荡情势,其分段及当然谐波分音系列比圆形膜丰盛的多。加之琴筒短轴为琴杆装置处,进而下降了二胡吹奏中的琴弦冲突点(码子到琴筒上口边的间隔),强化了琴弦震荡的高次泛音的孕育,使二胡第三、四把位的高音区音质、音量有所抬高。具备声响丰盛,发音顺畅,吹奏力度相比大,下把高音区音量大,显然比六角形二胡声响敞亮以及穿透力好。但从音色上相比,不如六角形二胡宛转、优美。八、二胡皮膜震荡的“克拉尼”图形特色为了熟悉二胡皮膜在实际震荡中的景况,采纳撒沙法在其表面散布,通过持续震荡找出皮膜震荡的波节和波腹的特色。通过实习觉察皮膜震荡是受马子推进的结束,即琴弦受激震荡后,通过琴马将震荡波传播到皮膜引发共振。由于皮膜在震荡中遭到震荡方法的桎梏,无奈孕育过量的谐波分音。仅呈现了基频(f01)和m=1;n=1的谐波分音(f11)以及m=2;n=1的谐波分音(f21)。为了进一步协商分解二胡皮膜的震荡特点,采纳频谱仪对皮膜停止激振后的频响测试,并对皮膜敲击音停止了分解。二胡皮膜频次相应特色序号峰值频次领域平均核心频次各谐波/基频1~HzHz.28K~1.6KHz1.45KHz1.6九.论断通过洪量的实习和理论分解,得出如下几点论断意见:1.二胡的声学(共识)特色及频次相应主假如共识体琴筒空气柱和皮膜耦合共振所至,它是决计二胡音色的关键。2.要保证二胡的音质,务必正当搭配好皮膜与琴筒空气柱频响的关联。3.每种乐器有它典范的频次相应,这是其性格。但同种乐器因材料、机关、工艺等差别,将会孕育各自特殊的频响特色和声响特点。

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申明:本

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