大管聲學原理及音色在實際演奏中的運用與研究

張玉哲

一、大管的哨片（簧）振動與發聲原理

大管在樂器分類中屬于氣鳴樂器，是以氣流激發聲源體振動而發音的樂器。從聲源體的結構差別來看，大管是簧振動方式的吹奏樂器。

大管所用的簧片也就是哨片，為蘆葦內部的薄片。當哨片受到氣流沖擊后，在一定的壓差作用下哨片會產生震動，當簧的彈性恢復力高過氣壓時，簧短時間內會返回并越過平衡位置，接著在氣流作用下簧再向著相反方向運動，這樣就會震動而產生聲音。

哨片的密度以及尺寸直接決定了振動的頻率，一般情況下其三維尺寸越大，密度越低，則對應的頻率越低，相反情況下則越高。因此，為調節發音的高低，可對這些參數進行調節。

大管的結構組成包括哨片、樂器管體、音孔和按鍵等幾部分。哨片在發聲后可激活鳴管體的振動。當吹奏大管哨片時，哨片會同步振動，此后整個自由端也會產生震動。哨片振動的頻率不同，自由端的振動區域也存在差異。一般情況下，吹奏低音時，哨片振動范圍大；而吹奏中、高音時，哨片分別是前段和頂端振動。大量的演奏經驗表明，哨片上需要設置哨骨，這樣才可以控制簧片，有勁力，發音集中，從而產生更好的音效。哨片的勁度和厚度存在正相關關系。不過在哨片過硬過厚的情況下，哨片拉動需要消耗大量的氣體能量，轉變為聲振動的能量較少，增加了演奏的難度，同時也導致哨片雜音增多，音量不能很好地調節。在哨片過軟過薄的情況下，音色缺乏光澤，難以很好地強奏。因而應該要求其勁度合適、厚薄均勻、彈性適中、起音敏感、音色統一、容易吹奏。

哨片含在嘴內的松、緊、深、淺，對音色、音量都會產生一定影響。如果含得太松，會出現氣息浪費的問題，且出現邊棱音干擾；若含得太緊，則會使振動受阻，發聲也不容易，且吹奏難度高；含得太深，音色粗獷；含得太淺，音色的光澤性不足。正常情況下，吹奏低音過程中，簧片要含得松一些、深一些，在其后變為高音時，則含得緊一些、淺一些，這種控制模式就是口型控制。在此控制基礎上，逐漸改變哨片的振動頻率，會形成一定的滑音效果，且改變了音色。滑音幅度一般小于半音音程，而無按鍵的音孔，在吹奏過程中可通過抹音孔奏出滑音。大管演奏斷音用吐音，是以舌尖彈向哨子前段進行調節，抬起舌尖，哨片會產生振動。

二、管體（空氣柱）振動與大管的關系

中空的圓柱體也就是樂器的管體，在一定的外力作用下彈性體可產生振動，進而發出相應的聲音，管體也會同樣發聲。大管的發音主要和哨片的震動有關，在管體受到激發后，其會產生縱向和橫向振動。因空氣是流體彈性的，這樣在震動過程中管體主要是產生縱振動，且基頻和泛頻率也基本上確定，不過橫振動會形成對應的高次泛音。因而管體在振動過程中可產生縱向和橫向振動的疊加，這對其音色會產生顯著影響。

一般情況下，管體在振動過程中，長度越長、直徑越大，則振動的頻率越低，相反則越高，因而管體振動的頻率可根據這兩個參數進行調節。管樂器實際上都是由振動的聲源部分和管形共鳴器部分組合而成的。在振動過程中，管的 1/2 處是基頻的節，第一和第二泛音的節在 1/4 和 3/4 處、 1/6 和 5/6 處。管體的振動波在傳播過程中會到達管自由端后反射，而對應的反射波的相位和下一個波相位重合則會形成駐波，兩者同步傳輸，這樣可使振動加強，音量也會明顯提高，達到峰值。聲源的振動頻率對共鳴體來說，帶有主導性質，共響體只能服從，往往拋開自己的固有頻率而按聲源頻率來振動。而管體振動則表現出明顯的獨特性。具體表現為管體振動后，會反向影響到振動源，如果二者的頻率存在差異，則振動源的頻率會有一定改變，一直到二者頻率相符，也就是頻率耦合。

大管的泛音比較多，它的第一泛音、第二泛音、第三泛音、第四泛音、第五泛音等低序號泛音實際上是大管基音上方大三和弦的各個音。這些復合的音同時出現，會使聲音更加豐滿、厚實、悅耳，從而形成大管渾厚豐滿的音色特點。

三、音色要素與大管音色的關系

音色是樂器所有聲學特性中最重要的因素。《中國大百科全書·音樂舞蹈卷》這樣定義音色：“泛音的數目和相對強度決定了音色，樂器質料和形制導致產生的泛音存在差異性。對同一樂器，各音區形成的泛音各有不同。”發音體在振動過程中產生的音色和聲波的波形及其泛音數量、強度都存在相關性。從音樂表演層面分析，為更好地滿足演奏效果的相關要求，相應地形成了完美的音色，從而對音樂內容進行更好的表達和傳遞。作品內涵需要通過音色來展示，否則會缺乏良好的音色，作品也必然缺乏靈性。音色只有引發聽眾的共鳴，音樂里蘊含的哲理才能發揮它應有的作用，達到美育的目的。

（一）構成音色要素的聲學指標

1.頻率

振動體在每秒內完成全振動的次數，在聲學上稱為頻率。人的聽覺器官感受到的聲音的高低是由振動體的頻率決定的。頻率越高（即振動越快），感受到的聲音就越高；頻率越低（即振動越慢），感受到的聲音就越低。

2.波長

聲學上通常用振動曲線（正弦波）來描述管體的振動狀態。

3.樂音

具有規律的、周期性的振動，有固定的頻率，聽起來悅耳的音稱為樂音。樂音根據它的不同波形，又可分為純音和復合音兩種。輕輕敲擊音叉時發出的音接近純音。純音的波形是正弦波，它的音色純凈明亮，但不豐滿，個性不強。而且音量較小，容易被其他樂音掩蓋。我們通常使用的絕大多數樂器所發出的聲音都是復合音。復合音是物體復合振動產生的，其波形是合成波，是由許多個不同的正弦波疊加而成的。

4.泛音列

管樂器發聲原理表明，管樂器的管內受到外力策動時會產生振動而發聲。實驗證明，管樂器內管體的振動是復合振動，它是隨著氣流的大小、強弱及管子不同部位的不同內徑，產生多個不同頻率、不同振幅的振動波，在此基礎上形成一定量不同音高組成的音列，也就是泛音列。其中首個音稱為基礎音，其上方為泛音。通常人的耳朵只能從中聽出基礎音或最明顯的那個泛音的音高，只有經過訓練的人才能夠分辨出若干泛音。

5.音色

音色亦稱作音質，也就是聲音的獨特個性。在聽音樂過程中，物體振動分量不同產生的聽覺效果也不同，這主要和音色有關。復合音是由它的基礎音以及對應的泛音疊加產生的，這些組成部分不同，則形成的復合音也明顯不同。不同樂器聲音的基礎音上方泛音的數振幅存在差異，因而其演奏后對應的音色也不同。物體振動分量直接決定了樂曲的音色。在很多因素影響下，物體振動分量關系不同，音色也存在差異，這些因素主要包括振動方式、發音方法、材料、氣溫、濕度、聲場結構等物理因素，甚至在相同的物理條件下，演奏者不同的演奏風格也會對音色產生影響。

（二）大管音色

音樂藝術具有抽象性，音色也是如此。每個人對音色的感覺都不盡相同，當然演奏的效果也會各有千秋。但是每一位大管演奏者對掌握純正的大管音色的追求是一致的，那就是以音色的松弛、圓潤、光彩和聲音傳遠為準則。在吹奏中，我們常常要求演奏者奏出柔和、圓潤的聲音，能夠傳送到音樂廳的后幾排聽眾那里。奏出雄壯強勁的聲音，就連坐在前幾排的聽眾也不能聽到一絲雜音。平時我們常常能聽到一些演奏者奏出的尖噪的聲音，近聽會覺得很響，遠聽卻又覺得很輕。優秀的演奏家演奏的聲音并不很響，但很結實，遠聽聲音則清晰、光彩、充滿活力。這就與人們常說的穿透力有關。

聲學知識告訴我們：聲音在空氣中傳播的過程其能量會有所降低，也就是在傳播時聲音的響度會不斷地下降，在一定距離之后就無法聽到，也就是聲音的衰減。在對聲音傳播過程中衰減的快慢進行描述時，主要應用到“衰減常數”。此參數大則聲音傳不遠；相反情況下在空氣中傳播時，聲音的能量減少得慢，聲音傳得遠。相關理論研究表明，衰減常數與這個（單）音頻率的平方成正比，因而頻率高則聲音的衰減常數大，傳播的距離短；相反情況下則衰減得慢，傳得遠。

大管在演奏過程中產生的所有音都是復合音，其中有大量頻率不同的泛音，我們所聽到的就是這群泛音的合成。高水平的演奏能使聲音傳得很遠，在任何演奏廳里都能自如傳播。反之，如果你吹奏的聲音音質松散、空洞，近聽會覺得聲音很大、很響，但隨著聲音在空氣中的傳播，聲音會逐漸變弱甚至消失。那是因為優質的聲音低頻泛音強，傳遠性能好，音色極具共鳴，能用音色表現最細膩的情感變化。而劣質的聲音高頻泛音強，聲音散，沒有光彩，缺乏共鳴感，如此聲音也就不能傳遠。因此，在教學實踐中，有經驗的教師常常會要求學生在吹奏中發出結實飽滿、聲音集中的樂音，而不是要求聲音越大越好。這個“集中”的聲音，實質上就是加強聲壓，產生更多的低頻泛音，從而獲得具有“穿透力”的音質。大管演奏者要想獲得這種富有“穿透力”的音質，就要不斷修正自己的發音，找出最佳的哨片角度、最佳的氣息位置、最佳的運力點、最佳的共鳴點，從而使具有“集中”“穿透力”的聲音將優美的樂曲傳送得更遠。

四、大管各音區與音色在實際中的運用

大管的音域寬廣，泛音豐富，高、中、低音區有著迥然各異的音色，極具表現力。

（一）大管高音區中的音色

大管高音區的音色清澈明朗，它的音色特征很像男高音，非常適合演奏激情動人的歌唱性旋律。斯特拉文斯基《春之祭》中大管獨奏部分，主要描述了少女禮拜大地的情景。這段獨奏從小字二組的高音c 開始，音色要求陰暗、飄逸，在平穩的弦樂和弦烘托下，奏出空曠、神秘的主題。這段大管高音區的音色極難控制。由于大管的高音區通常是以明亮的音色呈現，但在這段獨奏中，因情景需要，高音區不能太明亮而要陰暗、神秘。要獲得這種音色，可用硬一點的哨片，運用更多的氣息支撐，以獲得音樂情景所需的音色且保障極高音的良好音質。這段大管獨奏片段是目前交響樂隊作品中大管在極高音區音色運用最富獨創性、最具挑戰性、最有音樂表現力的作品之一。

（二）大管中音區的音色

大管的中音區很有特色，音色極其美妙，既可奏出有光澤又飽滿有力的音響，也可奏出如歌的柔美旋律，就像男中音。柴可夫斯基《第五交響曲》第一樂章中大管中音區奏出的獨奏句，速度較快、力度很弱，音色柔和而稍暗淡。哨片不能太厚，要緊緊抓住節奏的律動，吸氣要淺、要快。在胡梅爾的《F 大調大管協奏曲》第三樂章中，大管的中音區用了極輕快的斷音奏出八度、十度、十二度及兩個八度等音程的大跳，音色對比鮮明、個性獨特。中音區的快速斷奏，還可以很好地表現愉快活潑的舞蹈性音樂場景，同時與其他音區有效地結合起來，可起到更好的音樂演奏效果，同時也使音樂活動的總體效果得到明顯改善，為提高音樂的價值起到促進作用，這也是演奏過程中應該重點注意的問題。

（三）大管低音區的音色

在柴可夫斯基的《第六交響曲》中，大管低音區緩緩奏出，加上弦樂長時值的和弦背景，使音樂主題更加低沉、深思。大管渾厚的低音給人留下了深刻的印象。又如柴可夫斯基的《第五交響曲》第一樂章中，大管的旋律長句，從中音區有表情地逐漸下降到低音區，音響逐漸減弱，最后停留在“ppp”的力度上。大管的低音弱奏較難，這里要求哨片不能太厚，要按譜面要求控制好氣息。

在自然界中，各種物體的振動都會產生一定的聲音，且聲音的聲波、振幅、頻率都有一定的獨特性，這些組合起來形成各種體固有的聲音特征。當音色參與音樂活動時，就進入了音樂流通領域。此時的音色已不是純物理的聲學現象，而是溝通音樂和現實生活的紐帶，協同其他音樂手段構成了某種表現功能，是向審美效應轉化的重要手段之一，具有明顯的審美價值。在參與表現音樂時，音色能把音樂作品里的不同類型情感更好地傳遞和宣泄出來，這樣可以使音樂內容得到靈活豐富的展示，引發聽眾的共鳴，實現音樂活動的目的。音樂內容借助音色傳遞音樂情境和內涵給聽眾。這就是研究樂器聲學原理，從而提高音色質量的價值所在。