1、淺析琵琶“彈的聲學特性淺析琵琶彈的聲學特性摘要:本文采用實驗分析的方法對琵琶演奏時的彈進展分析,提取了26個音的時長、能量、頻譜的聲學參數,結果顯示:1)倍高音、高音、中音、低音、倍低音的時長依次增加;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)對頻譜進展研究,并分析出琵琶的諧波振動周期性形式。本文首次將實驗語音學研究方法引入琵琶的研究中,為琵琶演奏和教學提供理論根據。關鍵字:琵琶;樂器聲學;能量;時長;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、引言聲學是音樂聲學的根基,也是中國古代科學中最為興隆的學科之一。宋代科學家沈括在?夢溪筆談?中首先使用聲學一詞,而有關音樂聲學的理論那么散見于經、史、子、集之中,歷代史書中的律歷制或音樂制,其中關于律學、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范疇。1戴念祖(中國物理史的專家),在他的?中國聲學史?(1994)中系統地表達了音樂對于聲學開展的重

4、要性。中國古代音樂聲學的研究中注重樂律的理論研究。早在春秋戰國時代,中國已出現了成熟的樂律計算理論和樂器調音工具,可視為中國早期音樂聲學的誕生。十九世紀下半葉,隨著西方聲學理論著作的傳入,中國的音樂聲學開始融入具有現代科學意義的研究成分。在1893年出版的?聲學揭要?一書中,除介紹了聲學根本原理外還論及樂音和樂器發聲原理等內容。當代也有一些論著,對音樂聲學產生了影響,系統地介紹了現代音樂聲學的開展歷程。龔鎮雄的?音樂聲學音響、樂器、計算機音樂、l、音樂廳聲學原理及應用?(1995)是一本全新構造的音樂聲學專著。另外,韓寶強的專著?音的歷程現代音樂聲學導論?(2022),唐林等著?音樂物理學導論

5、?(1991)、朱起東著?音樂聲學基捶(1988)、胡澤著?音樂聲學?(2022)等都是針對音樂聲學研究做出了相關的研究。2樂器聲學是音樂聲學的一種,本文對樂器中的琵琶進展分析,以琵琶中的簡單指法彈作為研究對象,提取時長、能量等聲學參數,進展分析總結,通過對頻譜的分析,研究琵琶演奏時的振動方式。琵琶聲學分析的研究為音樂學研究提供客觀數據,同時為樂器演奏和教學提供了理論根據。二、琵琶的簡介及發音特色1.琵琶的簡介琵琶已經有二千多年的歷史,最早被稱為琵琶的樂器大約在中國秦朝時期出現的。琵琶這個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、表現力豐富。圖1琵琶的

6、構造圖琵琶音箱呈半梨形,四弦,頸與面板上設有用以確定音位的相和品。經歷了幾代演奏者的改進,至今形制已經趨于統一,成為六相二十四品的四弦琵琶。32.琵琶的發音特色琵琶發聲非常特殊,它的泛音不但音量大,而且音質清脆亮堂。同時,琵琶發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,具有較強的穿透力。琵琶之所以發音響亮,是因為琵琶的面板和反面之間有一個共鳴箱的存在,并在復手下方有一出音孔。當用手撥動琴弦時,琵琶的音響發生有以下的規律:弦的振動復手的振動面板的振動,從出音孔中最終把音發出來。4用手指撥弦時,弦的振動假設可以最大限度地使復手和面板與共鳴箱產生共振,其發出的音無疑是飽滿、渾厚的。可

7、以這樣認為,由弦帶動復手和面板的振動是由演奏者的手指撥動琴弦決定的。手指不觸弦,復手、面板自然不會振動,當然也就不會發出音響,手指觸弦的角度、方向,決定著復手、面板振幅的大小及弦的振動聲波的改變,因此產生音色上的變化。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的指甲端)觸弦,將弦向左彈出發音。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。高音區域堅實清脆。最高音區緊張,鋒利;中音區柔和,亮堂;低音區消沉,有彈性。本文

8、采用Praat語音分析軟件對時長、能量以及頻譜進展三方面分析。錄音內容包括倍高音(小字三組)3個、高音(小字二組)7個、中音(小字一組)7個、低音(小字組)7個、倍低音(大字組)2個,共26個音。1.時長分析人耳可聽聲音頻率范圍:20Hz20000Hz,即空氣每秒振動的次數在20次到20000次人耳能聽到。本文以此作為能量統一的標準,對時間進展歸一化處理,將琵琶彈指法的26個音分別進展了時長計算,并進展曲線擬合,如以下圖所示:圖3彈的各音的時長其中橫坐標從倍低音到倍高音各個類型的音,縱坐標為各類型音的時長。由上圖可以看出高音的發音時鋒利,弦緊張,因此振動頻率快,時長短。而低音發音時消沉、渾厚,

9、振動頻率較慢,因此時長較長。從倍高音到高音、中音、低音再到倍低音,時長逐漸增長。2.能量分析對琵琶彈指法的26個音提取能量參數,對琵琶進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個音的能量值進展擬合,求出各個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個音的能量數據進展統計分析,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。(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,諧波的變化規律是成周期性質的。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弦的第三個把位的第一品音(2)的語譜圖。(a)2的語譜圖(b)2在0.03s時的頻譜圖()2在0.95s時的頻譜圖圖6高音d的頻譜分析圖6(b)選擇2開始階段時的頻譜片段,此時第一、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時的頻譜圖,原因在于,此時的共振峰發生變化,即諧波發生變化,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小結表1給出了彈指法的26個音的聲學參數,包括時長參數、基頻參數、能量參數等。表1

12、聲學參數表由上表可以看出:1)琵琶的時長與音上下成反比,音越高,琵琶的弦越緊,振動頻率快,時長越短,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個音的時長參數、能量參數以及頻譜,對琵琶樂器進展了聲學分析。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時的諧波變化方式。同時,通過頻譜的研究初步分析了琵琶的諧波振動形式。但本文所做出的研究是初步的,在今后的研究當中,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形式研究奠定一定的基矗另外,樂器聲學的研究也為樂器設計與制造提供理論和標準,為音樂學研究提供客觀數據以及樂器演奏和教學提供理論根據。參考文獻:1韓寶強.我國近代音樂聲學研究概覽J.黃鐘(武漢音樂學院學報),2002,第一期,p70-72.2莊元.當代中國音樂聲學研究述要J.中國音樂學,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.琵琶的聲學特性