淺析琵琶“彈”的聲學(xué)特性

1、淺析琵琶“彈的聲學(xué)特性淺析琵琶彈的聲學(xué)特性摘要:本文采用實(shí)驗(yàn)分析的方法對琵琶演奏時(shí)的彈進(jìn)展分析,提取了26個(gè)音的時(shí)長、能量、頻譜的聲學(xué)參數(shù),結(jié)果顯示:1)倍高音、高音、中音、低音、倍低音的時(shí)長依次增加;2)整體能量衰減速度減慢,并提出周期型、弧線形、直線型三種能量的衰減形式;3)對頻譜進(jìn)展研究,并分析出琵琶的諧波振動(dòng)周期性形式。本文首次將實(shí)驗(yàn)語音學(xué)研究方法引入琵琶的研究中,為琵琶演奏和教學(xué)提供理論根據(jù)。關(guān)鍵字:琵琶;樂器聲學(xué);能量;時(shí)長;頻譜Abstrat:Thepaperainlyusetheexperientalethdanalysisthelutesplukingperfrane(nef

2、fingering).Extrating26tnesduratin,energy,spetrufaustiparaeters:1)Tiefdubletreble,treble,alt,bass,dublebassinreasednsequently;2)Energydereasesslsdnandextratingthreekindsfdeayde:yletype,ar-shaped,lineartype;3)Reahingspetruandangliizingharnivibratindeflute.Itisthefirsttietusephysilgialphnetisresearheth

3、dsinlutesresearh-ing.Prvidethetheretialbasisfrlutesplayingandteahing.Keyrds:lute;instruentalausti;energy;duratin;spetru一、引言聲學(xué)是音樂聲學(xué)的根基,也是中國古代科學(xué)中最為興隆的學(xué)科之一。宋代科學(xué)家沈括在?夢溪筆談?中首先使用聲學(xué)一詞,而有關(guān)音樂聲學(xué)的理論那么散見于經(jīng)、史、子、集之中,歷代史書中的律歷制或音樂制,其中關(guān)于律學(xué)、樂器制造、音樂演奏和演唱技巧等的記述也多涉及音樂聲學(xué)范疇。1戴念祖(中國物理史的專家),在他的?中國聲學(xué)史?(1994)中系統(tǒng)地表達(dá)了音樂對于聲學(xué)開展的重

4、要性。中國古代音樂聲學(xué)的研究中注重樂律的理論研究。早在春秋戰(zhàn)國時(shí)代,中國已出現(xiàn)了成熟的樂律計(jì)算理論和樂器調(diào)音工具,可視為中國早期音樂聲學(xué)的誕生。十九世紀(jì)下半葉,隨著西方聲學(xué)理論著作的傳入,中國的音樂聲學(xué)開始融入具有現(xiàn)代科學(xué)意義的研究成分。在1893年出版的?聲學(xué)揭要?一書中,除介紹了聲學(xué)根本原理外還論及樂音和樂器發(fā)聲原理等內(nèi)容。當(dāng)代也有一些論著,對音樂聲學(xué)產(chǎn)生了影響,系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代音樂聲學(xué)的開展歷程。龔鎮(zhèn)雄的?音樂聲學(xué)音響、樂器、計(jì)算機(jī)音樂、l、音樂廳聲學(xué)原理及應(yīng)用?(1995)是一本全新構(gòu)造的音樂聲學(xué)專著。另外,韓寶強(qiáng)的專著?音的歷程現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論?(2022),唐林等著?音樂物理學(xué)導(dǎo)論

5、?(1991)、朱起東著?音樂聲學(xué)基捶(1988)、胡澤著?音樂聲學(xué)?(2022)等都是針對音樂聲學(xué)研究做出了相關(guān)的研究。2樂器聲學(xué)是音樂聲學(xué)的一種,本文對樂器中的琵琶進(jìn)展分析,以琵琶中的簡單指法彈作為研究對象,提取時(shí)長、能量等聲學(xué)參數(shù),進(jìn)展分析總結(jié),通過對頻譜的分析,研究琵琶演奏時(shí)的振動(dòng)方式。琵琶聲學(xué)分析的研究為音樂學(xué)研究提供客觀數(shù)據(jù),同時(shí)為樂器演奏和教學(xué)提供了理論根據(jù)。二、琵琶的簡介及發(fā)音特色1.琵琶的簡介琵琶已經(jīng)有二千多年的歷史,最早被稱為琵琶的樂器大約在中國秦朝時(shí)期出現(xiàn)的。琵琶這個(gè)名稱來自所謂推手為枇,引手為杷所以名為枇杷(琵琶)。琵琶被稱為民樂之王,其音域廣闊、表現(xiàn)力豐富。圖1琵琶的

6、構(gòu)造圖琵琶音箱呈半梨形,四弦,頸與面板上設(shè)有用以確定音位的相和品。經(jīng)歷了幾代演奏者的改進(jìn),至今形制已經(jīng)趨于統(tǒng)一,成為六相二十四品的四弦琵琶。32.琵琶的發(fā)音特色琵琶發(fā)聲非常特殊,它的泛音不但音量大,而且音質(zhì)清脆亮堂。同時(shí),琵琶發(fā)出的基音中又伴有豐富的泛音,這種泛音能使琴聲在傳播中衰減,具有較強(qiáng)的穿透力。琵琶之所以發(fā)音響亮,是因?yàn)榕玫拿姘搴头疵嬷g有一個(gè)共鳴箱的存在,并在復(fù)手下方有一出音孔。當(dāng)用手撥動(dòng)琴弦時(shí),琵琶的音響發(fā)生有以下的規(guī)律:弦的振動(dòng)復(fù)手的振動(dòng)面板的振動(dòng),從出音孔中最終把音發(fā)出來。4用手指撥弦時(shí),弦的振動(dòng)假設(shè)可以最大限度地使復(fù)手和面板與共鳴箱產(chǎn)生共振,其發(fā)出的音無疑是飽滿、渾厚的。可

7、以這樣認(rèn)為,由弦?guī)?dòng)復(fù)手和面板的振動(dòng)是由演奏者的手指撥動(dòng)琴弦決定的。手指不觸弦,復(fù)手、面板自然不會(huì)振動(dòng),當(dāng)然也就不會(huì)發(fā)出音響,手指觸弦的角度、方向,決定著復(fù)手、面板振幅的大小及弦的振動(dòng)聲波的改變,因此產(chǎn)生音色上的變化。以下圖為琵琶的琴體聲譜圖5圖2琴體的聲譜圖三、彈的聲學(xué)分析彈是琵琶中較為重要的指法,用右手食指指甲端(一般用與拇指相鄰側(cè)的指甲端)觸弦,將弦向左彈出發(fā)音。本文研究所使用的為六相二十四品的琵琶,音色反響靈敏。琵琶的音域廣,近四個(gè)八度,從四弦到一弦,從相到品,音從倍低音到低音、中音、高音、倍高音依次增高。高音區(qū)域堅(jiān)實(shí)清脆。最高音區(qū)緊張,鋒利;中音區(qū)柔和,亮堂;低音區(qū)消沉,有彈性。本文

8、采用Praat語音分析軟件對時(shí)長、能量以及頻譜進(jìn)展三方面分析。錄音內(nèi)容包括倍高音(小字三組)3個(gè)、高音(小字二組)7個(gè)、中音(小字一組)7個(gè)、低音(小字組)7個(gè)、倍低音(大字組)2個(gè),共26個(gè)音。1.時(shí)長分析人耳可聽聲音頻率范圍:20Hz20000Hz,即空氣每秒振動(dòng)的次數(shù)在20次到20000次人耳能聽到。本文以此作為能量統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),對時(shí)間進(jìn)展歸一化處理,將琵琶彈指法的26個(gè)音分別進(jìn)展了時(shí)長計(jì)算,并進(jìn)展曲線擬合,如以下圖所示:圖3彈的各音的時(shí)長其中橫坐標(biāo)從倍低音到倍高音各個(gè)類型的音,縱坐標(biāo)為各類型音的時(shí)長。由上圖可以看出高音的發(fā)音時(shí)鋒利,弦緊張,因此振動(dòng)頻率快,時(shí)長短。而低音發(fā)音時(shí)消沉、渾厚,

9、振動(dòng)頻率較慢,因此時(shí)長較長。從倍高音到高音、中音、低音再到倍低音,時(shí)長逐漸增長。2.能量分析對琵琶彈指法的26個(gè)音提取能量參數(shù),對琵琶進(jìn)展能量衰減形式以及能量變化形式的分析。從而分析琵琶的振動(dòng)形式,對今后的研究奠定基矗(1)衰減形式采用ATLAB中的plyfit命令對彈指法的26個(gè)音的能量值進(jìn)展擬合,求出各個(gè)音的能量曲線的斜率,從而反映能量的衰減的速度。如圖4所示。圖4能量衰減斜率圖一般來說,高頻的能量衰減較快,低頻能量衰減慢,由上圖中可以看出,琵琶的衰減形式遵循了一般的規(guī)律。圖中的斜率按照從高到低的順序排列,斜率值依次減低,曲線呈下降形式。倍高音re的斜率最高,能量的衰減速度最快;倍低音s的

10、衰減速度較慢;其他音的斜率衰減速度介于re和s之間。(2)能量變化形式文章對26個(gè)音的能量數(shù)據(jù)進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析,提出了琵琶的三種能量變化形式,反映了弦樂琵琶的諧波在衰減過程中的變化形態(tài)。(a)周期性變化形式(b)弧線型變化形式()直線型變化形式圖5能量變化形式曲線圖5中的(a)、(b)、()分別為中音la(a1),低音re(d)和倍高音d(3)的能量衰減時(shí)的變化形式曲線,分別代表了周期性變化形式、弧線型變化形式以及直線型變化形式。琵琶的部分音周期性的能量變化形式反映出在能量衰減的過程中,諧波的變化規(guī)律是成周期性質(zhì)的。直線型以及弧線型的能量變化形式說明諧波變化的非周期性。3.頻譜分析文章采用praa

11、t軟件以及演奏琵琶彈七省音階的方法分析琵琶的聲頻譜。圖6(a)給出了a弦的第三個(gè)把位的第一品音(2)的語譜圖。(a)2的語譜圖(b)2在0.03s時(shí)的頻譜圖()2在0.95s時(shí)的頻譜圖圖6高音d的頻譜分析圖6(b)選擇2開始階段時(shí)的頻譜片段,此時(shí)第一、二、三等各諧波能量較高,最高位43db,平均在15db左右。圖6()之所以選擇0.95s時(shí)的頻譜圖,原因在于,此時(shí)的共振峰發(fā)生變化,即諧波發(fā)生變化,從頻譜圖中可以看出,第一、二諧波能量較高,在20db左右,第三諧波的為-21db左右,之后的各諧波能量相對較弱。3.4小結(jié)表1給出了彈指法的26個(gè)音的聲學(xué)參數(shù),包括時(shí)長參數(shù)、基頻參數(shù)、能量參數(shù)等。表1

12、聲學(xué)參數(shù)表由上表可以看出:1)琵琶的時(shí)長與音上下成反比,音越高,琵琶的弦越緊,振動(dòng)頻率快,時(shí)長越短,反之越長;2)能量斜率值隨著音階的依次升高而增加;3)琵琶的基頻與音高成正比,音越高,基頻值越大。四、完畢語本文采用了praat語音分析軟件提取了琵琶彈指法中的26個(gè)音的時(shí)長參數(shù)、能量參數(shù)以及頻譜,對琵琶樂器進(jìn)展了聲學(xué)分析。對弦樂器的能量衰減的變化形式給出分析,將能量的變化形式分為周期性變化形式、弧線型變化形式以及直線型的變化形式,能量的變化形式反響了琵琶振動(dòng)時(shí)的諧波變化方式。同時(shí),通過頻譜的研究初步分析了琵琶的諧波振動(dòng)形式。但本文所做出的研究是初步的,在今后的研究當(dāng)中,琵琶的頻譜分析以及能量的變化形式還需要深化研究,為分析琵琶等弦樂器的振動(dòng)形式研究奠定一定的基矗另外,樂器聲學(xué)的研究也為樂器設(shè)計(jì)與制造提供理論和標(biāo)準(zhǔn),為音樂學(xué)研究提供客觀數(shù)據(jù)以及樂器演奏和教學(xué)提供理論根據(jù)。參考文獻(xiàn):1韓寶強(qiáng).我國近代音樂聲學(xué)研究概覽J.黃鐘(武漢音樂學(xué)院學(xué)報(bào)),2002,第一期,p70-72.2莊元.當(dāng)代中國音樂聲學(xué)研究述要J.中國音樂學(xué),2022,第二期,p114-116.3莊永平.琵琶手冊.上海音樂出版社,2001.4劉石.琵琶的噪音分析J,?藝范?音樂版(季刊)1996.1,p56-58.5陳通,鄭敏華,蔡秀蘭.琵琶的聲學(xué)特性