音量与共振、琴弦结构的关系

李培睿

（山西大学音乐学院，山西 太原 030006）

音量与共振、琴弦结构的关系

李培睿

（山西大学音乐学院，山西 太原 030006）

音乐是一门很特殊的艺术语言，通过其独特的艺术手段和方法进行沟通和交流感情，是人类文化的重要组成部分。很好的掌握音乐中的基本知识显得尤为重要，本文主要介绍了共振与音量、琴弦结构与音量的关系。

音量；共振；琴弦结构

一、共振与音量

共振，是指物理系统只有在特定的频率下做的振动比其它频率振动的大，此时的振动称为共振，此时的频率称为共振频率。当传导的引力很小时，共振频率与该系统自由振荡时的频率基本相等，也就是说当有与该系统固有振动频率相近的频率传导时该系统就会发生共振。两个振动频率相同的物体，一个发生振动时，就会引起另一个发生振动，声学中把共振称为共鸣，电学中称为谐振。共振在日常生活中是普遍存在的，人们喉咙声带的颤抖与空气形成共振，形成了用于交流的语言，“知了，知了”的蝉叫声，“叽——嘶”的蟋蟀声，都是由共振的原理产生的，都是由于身体的某一部位与空气产生共鸣而发出声音。大气中的臭氧层叫紫外线也是利用共振的原理，当紫外线穿过大气层时，臭氧层的振动频率能与紫外线产生共振，所以就吸收了大部分的紫外线，起到了保护作用。红外线的热量散发到大气中也是因为红外线与大气中的二氧化碳产生共振，使二氧化碳吸收到热量。光合作用也是因为也是因为叶绿素与可见光产生共振，吸收了阳光产生了氧气和养分。微波炉加热就是利用电磁波产生2500赫兹的微波与食筘中的水产生共振，把电磁的辐射能转化为热能，使整个食物的温度迅速升高。由于共振也给我们带来许多灾难，比如有部队的许多士兵步伐一致过桥时，就会与桥产生共振，导致桥梁倒塌。当地震时就是地壳中的某一板块发生断裂，产生波动的频率与地面上的建筑物产生共振时就会导致房屋倒塌事件。共振有力学共振、电磁共振、光学共振、核磁共振等等。振荡强度等于振幅的平方，也叫洛化兹分布，也是与振荡器的阻尼有关的系数，一个系统的阻尼高，其共振频率带就比较宽。

发音体的振动形成声音，音乐中所使用的音分为乐音与噪音两大类。乐音是同发音体规则振动而发出的有固定音高的音，各种键盘乐器、管乐器、弓弦乐器、弹拨乐器发出的音都是乐音。发音体不规则振动发出的无固定音高的音叫噪音，像各种鼓、镲、锣等打击乐器所发出的声音都是噪音。乐音包括音高、音量和音色、音长等要素。音高是指发音体震动的速度快慢，也就是通常所指的频率，一系统（物体）被激发振动的频率决定音高，频率数越大，声音越高，女人一般比男人音调高就是因为声带振动的频率大。音量，又称响度或音强，是指人耳听到声音的强弱大小的感受，这种感受是来源于物体振动时所产生的压力（声压），声音的大小是用振幅大小来表示。为了表示声音的大小强弱，把声压分成了不同的声压级，单位是分贝（db），大约等于人的耳朵能区别不同响度差别的最小值，也就是说人能听到最微弱的声音即为1分贝。音量的大小与传导的介质有关，如果在真空中我们就听不到声音，一般是通过空气和固体物质传导的，比如日常生活中医生用的听诊器就是用空气来传导的还有用耳贴在火车轨道上听火车的远近就是靠固体物质轨道传导。音量还与音高有关，有资料显示，频率是20赫兹，响度是10分贝的声音，增加到80分贝时才能与1000赫兹频率10分贝响度的声音与听起来有一样的响度。同时音量还与距离声源的远近，以及音色有关。如果传播介质相同，传导距离也相等的情况下振动程度即振幅决定音量（音强或响度），振幅越大，音量就越大，声音则越强，越响亮。音色的好坏取决于谐音，由发音体振动时所产生的泛音的多少和相对强度，也就是由发音体的性质和形状决定的。如果是纯情音则没有音色的差别，如果说某一乐音的音色不同于其它乐音的音色，就是因为这两个乐音中所含的谐音数量的不同以及各种谐音的长度不同，发声体的材料、结构不同，发出的音色就不同。我们能区分出用不同的乐器的种类，即使是演奏相同的歌曲，就是根据音色不同来区分的，不同的人发出的声音也不相同，我们可以根据声音就能辨别出不同的人也是根据音色来确定的。音长主要取决于激发振动体的方式和振动体的张力和结构，激发振动的方式不同，音长就不同，振动体的张力越大，音长就越长。

所有的弦鸣乐器都有共振装置，琴弦的振动通过共振设备的振动传导出去，不同的琴弦发出不同的声音，主要是区别于它们配置的共振体的不同，如果不配置共振体，那么琴弦的振动就没有音量，也没有音色。西洋乐器中的提琴、竖琴、六弦琴，还有中国乐器的扬琴、古筝、琵琶、古琴、马头琴、阮、东布拉等乐器都是由木质箱体为共振体，板胡、二胡、三弦、鼓都是由膜为共振体，而钢琴、风琴是用板为共振体的。

二、琴弦结构与音量

对于琴弦来说，即使在同等力度、速度和相同的激发方式下，音量还取决于弦本身的质量（物质量）、劲度和张力。

琵琶虽然有柔美和欢快的特点，既能演奏丰富的和声，又演奏复调乐曲，其表现力在民族乐器中位居第一，但是受到琵琶本身结构状态的影响，音量成为其自身的缺陷。

对于钢琴来说音量取决于音板的结构、材质、工艺以及弦槌的硬度质量、键盘机械的有效传动。三角琴之所以有宏大的音量主要是有足够大的共振板（音板、响板），有较长、足够的张力和较大质量的琴弦，有能够激发琴弦充分振动的键盘机构和适当质量的弦槌。总之，钢琴的音量取决于音板的性能，琴弦的质量和张力、弦槌的质量和硬度、键盘机械的有效性能四个方面。钢琴的声音源于琴弦，但是如果没有音板，就不会听到钢琴美妙的声音，只会听到轻微的钢丝振动的声音。钢琴的共振板从1.5平方米到3平方米不等，是由较松软而富有弹性的松木制作，肋木也用松木材质，作成弧形，凸起面粘贴在音板上形成拱形，增加了音板的弹性。由于声波顺着年轮传播比横跨年轮传播快的多，为了使音板获得足够的振动能量，并呈网状迅速的传到大部分共振板，把肋木两端削成渐薄形状，与音板粘接时年轮的走向与音板年轮走向相垂直，便于音量扩大和谐音增强。弦马是将琴弦振动的能量传给音板，不仅起支撑琴弦的作用还起传导声音的作用，选用硬质木材做弦马，起到了既能快速传导，能量损耗又小的作用。琴弦是钢琴发声的部位，其质量、张力、频率对音量有很大的影响，一个大型三角琴的琴弦最长的约2米，粗度也有5毫米左右，张力可达180公斤，而最短的琴弦只有50毫米长，粗度也只有0.775毫米，张力只有70公斤左右，不同的琴弦相差很大。低音琴槌重量可达高音琴槌重的3倍。最低音的琴弦是单根的双层缠弦，从第十键起就是双根单层缠弦，从19-21键起就是三根裸弦。琴弦的巧妙设置，弹奏每根弦都可清晰的听到发出的声音，并且从一根弦过渡到3根弦都与音量有关。用又粗又长的琴弦配以较大的弦槌，高音区则配较小的琴槌，获得相匹配的音量。能否用适当的键盘机械形成有效的击弦运动，也影响到钢琴的音量。

李培睿（1999—），女，山西大学2016级音乐学院音乐表演本科学生。