音量與共振、琴弦結構的關系

李培睿

（山西大學音樂學院，山西 太原 030006）

音量與共振、琴弦結構的關系

李培睿

（山西大學音樂學院，山西 太原 030006）

音樂是一門很特殊的藝術語言，通過其獨特的藝術手段和方法進行溝通和交流感情，是人類文化的重要組成部分。很好的掌握音樂中的基本知識顯得尤為重要，本文主要介紹了共振與音量、琴弦結構與音量的關系。

音量；共振；琴弦結構

一、共振與音量

共振，是指物理系統只有在特定的頻率下做的振動比其它頻率振動的大，此時的振動稱為共振，此時的頻率稱為共振頻率。當傳導的引力很小時，共振頻率與該系統自由振蕩時的頻率基本相等，也就是說當有與該系統固有振動頻率相近的頻率傳導時該系統就會發生共振。兩個振動頻率相同的物體，一個發生振動時，就會引起另一個發生振動，聲學中把共振稱為共鳴，電學中稱為諧振。共振在日常生活中是普遍存在的，人們喉嚨聲帶的顫抖與空氣形成共振，形成了用于交流的語言，“知了，知了”的蟬叫聲，“嘰——嘶”的蟋蟀聲，都是由共振的原理產生的，都是由于身體的某一部位與空氣產生共鳴而發出聲音。大氣中的臭氧層叫紫外線也是利用共振的原理，當紫外線穿過大氣層時，臭氧層的振動頻率能與紫外線產生共振，所以就吸收了大部分的紫外線，起到了保護作用。紅外線的熱量散發到大氣中也是因為紅外線與大氣中的二氧化碳產生共振，使二氧化碳吸收到熱量。光合作用也是因為也是因為葉綠素與可見光產生共振，吸收了陽光產生了氧氣和養分。微波爐加熱就是利用電磁波產生2500赫茲的微波與食筘中的水產生共振，把電磁的輻射能轉化為熱能，使整個食物的溫度迅速升高。由于共振也給我們帶來許多災難，比如有部隊的許多士兵步伐一致過橋時，就會與橋產生共振，導致橋梁倒塌。當地震時就是地殼中的某一板塊發生斷裂，產生波動的頻率與地面上的建筑物產生共振時就會導致房屋倒塌事件。共振有力學共振、電磁共振、光學共振、核磁共振等等。振蕩強度等于振幅的平方，也叫洛化茲分布，也是與振蕩器的阻尼有關的系數，一個系統的阻尼高，其共振頻率帶就比較寬。

發音體的振動形成聲音，音樂中所使用的音分為樂音與噪音兩大類。樂音是同發音體規則振動而發出的有固定音高的音，各種鍵盤樂器、管樂器、弓弦樂器、彈撥樂器發出的音都是樂音。發音體不規則振動發出的無固定音高的音叫噪音，像各種鼓、镲、鑼等打擊樂器所發出的聲音都是噪音。樂音包括音高、音量和音色、音長等要素。音高是指發音體震動的速度快慢，也就是通常所指的頻率，一系統（物體）被激發振動的頻率決定音高，頻率數越大，聲音越高，女人一般比男人音調高就是因為聲帶振動的頻率大。音量，又稱響度或音強，是指人耳聽到聲音的強弱大小的感受，這種感受是來源于物體振動時所產生的壓力（聲壓），聲音的大小是用振幅大小來表示。為了表示聲音的大小強弱，把聲壓分成了不同的聲壓級，單位是分貝（db），大約等于人的耳朵能區別不同響度差別的最小值，也就是說人能聽到最微弱的聲音即為1分貝。音量的大小與傳導的介質有關，如果在真空中我們就聽不到聲音，一般是通過空氣和固體物質傳導的，比如日常生活中醫生用的聽診器就是用空氣來傳導的還有用耳貼在火車軌道上聽火車的遠近就是靠固體物質軌道傳導。音量還與音高有關，有資料顯示，頻率是20赫茲，響度是10分貝的聲音，增加到80分貝時才能與1000赫茲頻率10分貝響度的聲音與聽起來有一樣的響度。同時音量還與距離聲源的遠近，以及音色有關。如果傳播介質相同，傳導距離也相等的情況下振動程度即振幅決定音量（音強或響度），振幅越大，音量就越大，聲音則越強，越響亮。音色的好壞取決于諧音，由發音體振動時所產生的泛音的多少和相對強度，也就是由發音體的性質和形狀決定的。如果是純情音則沒有音色的差別，如果說某一樂音的音色不同于其它樂音的音色，就是因為這兩個樂音中所含的諧音數量的不同以及各種諧音的長度不同，發聲體的材料、結構不同，發出的音色就不同。我們能區分出用不同的樂器的種類，即使是演奏相同的歌曲，就是根據音色不同來區分的，不同的人發出的聲音也不相同，我們可以根據聲音就能辨別出不同的人也是根據音色來確定的。音長主要取決于激發振動體的方式和振動體的張力和結構，激發振動的方式不同，音長就不同，振動體的張力越大，音長就越長。

所有的弦鳴樂器都有共振裝置，琴弦的振動通過共振設備的振動傳導出去，不同的琴弦發出不同的聲音，主要是區別于它們配置的共振體的不同，如果不配置共振體，那么琴弦的振動就沒有音量，也沒有音色。西洋樂器中的提琴、豎琴、六弦琴，還有中國樂器的揚琴、古箏、琵琶、古琴、馬頭琴、阮、東布拉等樂器都是由木質箱體為共振體，板胡、二胡、三弦、鼓都是由膜為共振體，而鋼琴、風琴是用板為共振體的。

二、琴弦結構與音量

對于琴弦來說，即使在同等力度、速度和相同的激發方式下，音量還取決于弦本身的質量（物質量）、勁度和張力。

琵琶雖然有柔美和歡快的特點，既能演奏豐富的和聲，又演奏復調樂曲，其表現力在民族樂器中位居第一，但是受到琵琶本身結構狀態的影響，音量成為其自身的缺陷。

對于鋼琴來說音量取決于音板的結構、材質、工藝以及弦槌的硬度質量、鍵盤機械的有效傳動。三角琴之所以有宏大的音量主要是有足夠大的共振板（音板、響板），有較長、足夠的張力和較大質量的琴弦，有能夠激發琴弦充分振動的鍵盤機構和適當質量的弦槌。總之，鋼琴的音量取決于音板的性能，琴弦的質量和張力、弦槌的質量和硬度、鍵盤機械的有效性能四個方面。鋼琴的聲音源于琴弦，但是如果沒有音板，就不會聽到鋼琴美妙的聲音，只會聽到輕微的鋼絲振動的聲音。鋼琴的共振板從1.5平方米到3平方米不等，是由較松軟而富有彈性的松木制作，肋木也用松木材質，作成弧形，凸起面粘貼在音板上形成拱形，增加了音板的彈性。由于聲波順著年輪傳播比橫跨年輪傳播快的多，為了使音板獲得足夠的振動能量，并呈網狀迅速的傳到大部分共振板，把肋木兩端削成漸薄形狀，與音板粘接時年輪的走向與音板年輪走向相垂直，便于音量擴大和諧音增強。弦馬是將琴弦振動的能量傳給音板，不僅起支撐琴弦的作用還起傳導聲音的作用，選用硬質木材做弦馬，起到了既能快速傳導，能量損耗又小的作用。琴弦是鋼琴發聲的部位，其質量、張力、頻率對音量有很大的影響，一個大型三角琴的琴弦最長的約2米，粗度也有5毫米左右，張力可達180公斤，而最短的琴弦只有50毫米長，粗度也只有0.775毫米，張力只有70公斤左右，不同的琴弦相差很大。低音琴槌重量可達高音琴槌重的3倍。最低音的琴弦是單根的雙層纏弦，從第十鍵起就是雙根單層纏弦，從19-21鍵起就是三根裸弦。琴弦的巧妙設置，彈奏每根弦都可清晰的聽到發出的聲音，并且從一根弦過渡到3根弦都與音量有關。用又粗又長的琴弦配以較大的弦槌，高音區則配較小的琴槌，獲得相匹配的音量。能否用適當的鍵盤機械形成有效的擊弦運動，也影響到鋼琴的音量。

李培睿（1999—），女，山西大學2016級音樂學院音樂表演本科學生。