音色的拓展:基础音、分音、泛音与频谱

一个乐音鸣响时,并不只是发生体的整体振动,它的每一个分段也在振动,如拨动一根琴弦,这根琴弦不仅整体振动,它的1/2琴弦也在振动,1/3琴弦也在振动,1/4琴弦也在振动……如下图所示。

琴弦的震动波普

实际上,一根琴弦的振动远比我们想象得复杂,它是整体振动和所有分段振动的总和。例1-2所示为一根琴弦振动时某一时刻的振动情况。在这一时刻,琴弦的1/2、1/3、1/4、1/5……都在振动。

发生体整体振动,每一个分段振动,都会产生声音。我们把发生体整体振动产生的音叫作基础音,也叫第一分音a ;1/2琴弦振动产生的音叫作第二分音;1/3琴弦振动产生的音叫作第三分音;1/4琴弦振动产生的音叫作第四分音……以此类推。所有分段振动产生的音都统称为泛音。由此可见,平时我们人耳听到的乐音都是由发生体的基础音和许多泛音共同组成的。

发生体鸣响时,各个泛音的振动频率与基础音的振动频率呈倍数关系。随着分段数的增加,泛音的频率也呈倍数递增。例如,第二分音的频率是基础音频率的两倍;第三分音是基础音频率的三倍;第四分音是基础音频率的四倍……以此类推。

发生体的整体振动(基础音)频率决定音的音高。发生体的各个分段振动(泛音)的幅度(音量)决定这个音的音色。

各个分段振动(泛音)的幅度(音量)决定这个音的音色

在当今科学技术的支持下,我们可以使用声音频谱分析仪对声音进行频谱分析。这种频谱分析图可以将乐音所有分音的振动情况都展现无遗。通过频谱分析,我们就可以对乐音各个分音的发声情况一目了然。

下面介绍的是同一音高的钢琴和大提琴的频谱分析图,下面是钢琴频谱图和大提琴频谱图。我们可以看到钢琴的第三分音振幅相对比较弱,第四分音振幅比较强;而大提琴的第三分音振幅相对比较强,第四分音、第五分音振幅则比较弱。正是这种分音不同的振动情况,使我们可以区分具有同样音高的大提琴和钢琴两种乐音。

 

钢琴频谱图

《发如雪》钢琴独奏

 

大提琴频谱图

《殇一倩女幽魂》大提琴独奏

标签:乐音体系
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