本帖最后由 乌托邦Guitar 于 2021-3-20 10:09 编辑
2．乐器发音时的工作过程
乐器发音时的工作过程总体上包括以下五个基本过程。
2.1 激发
如前所述，乐器是一个工作机，是个制造声音的工作机。而声音源于振动，振动又需要能量，因此令乐器产生振动，必须为其提供能量。
激发就是提供能量的过程。对于机械乐器来讲，振动所需能量的根本来源当然都是人的演奏力，但作用力的施加方式却因乐器的不同而不同，共包括以下四种：
1.打击：是以一个冲击力作用在原始振动体上的激发方法。打击的方法分为三种：
①人手直击：是不用打击工具而以人手敲打乐器的方法，如各种手鼓的激发。所以此类乐器的激发体是人手。
②工具打击：是以工具性的激发体实施打击的方法，如以槌击鼓和钢琴以击弦机打弦的方法。
③ 自身互击：是在不含专门激发体的乐器中，以两个相同的原始振动体相互撞击实施激发的方法。如钹、镲、梆子、梨花板、撞钟等。
2.弹拨：也是以一个冲击力作用在原始振动体上的激发方法，但与打击激发方法有所不同。
打击法是打击力一旦达到原始振动体，激发力便立即撤销；而弹拨则是在激发体与原始振动体接触后还将原始振动体推送一段路程，然后撤销激发力。
根本的差异还在于激发体与原始振动体的脱离方式：
打击激发虽然也对原始振动体存在有一定程度上的推送，但在与其脱离时却是迅速的、干净利落的；而弹拨时激发体是经过了一个在原始振动体上的“擦蹭”、“挑拨”后方与其脱离。
正是这一不同才造成了弹拨乐器在声音韵味上与打击音的极大差异。
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弹拨法又可分为：
① 手指弹拨：是以人的手指直接拨动原始振动体的方法，其中包括带假指甲的情形。
所以这些乐器的激发体也不在乐器上，吉他、琵琶、三弦、古筝、古琴、竖琴、等都是手指弹拨。
② 工具弹拨：是使用“拨子”进行弹拨的方法。拨子虽然与乐器不是一体，但应属乐器构造的一部分。阮、柳琴、月琴等都是工具弹拨。
现代乐坛上应用弹拨激发法的乐器均为弦乐器。民间乐器中的“口弦”属于拨簧乐器。
3.摩擦：是通过摩擦力使原始振动体产生振动的激发方法。与打击和弹拨不同，摩擦激发是将一个稳态的力施加于原始振动体。
现代乐坛中所见到的摩擦法都是用于弦乐器上的激发方法，如提琴类、胡琴类、马头琴等，激发体则都是琴弓；但亦偶见有称为“锯琴”者，虽以琴弓为激发体，但不属弦乐器。
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4.气吹法：是以气体的压力或射流进行激发的方法。气吹法是吹奏乐器和簧乐器所采用的激发方法，但各自的原理还有本质上的差别。
“激发”是使乐器建立振动的过程，这一过程的历时虽然只是技术上的暂短一瞬，短到只有千分之几秒，但这一瞬却是音乐中“器乐”这一艺术分支赖以生存的基础。
因为，激发不仅仅是能将乐器“弄出个响动”，而且不同的激发方法和手法还能使乐器的声音具有千差万别的韵味。
正是由于此，音乐才得以将技术中的“激发”发展成为艺术中的“技法”，从而成为器乐专业从事者必须倾注毕生精力、孜孜追求的技能。由此可见激发机理的深奥和重要。
所以“激发”在技术与艺术间的内涵关联也是乐器声学原理的一个重要讨论内容。
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2.2 振动
乐器通过激发而获得能量后便产生了振动而进入工作状态。乐器工作过程的主体内容就是振动，其所存在的振动类型有以下四种：
1.自由振动是振动体在内力作用下所产生的振动。自由振动存在于打击激发、弹拨激发的乐器中。
但在实际条件下，由于能量的不断损耗，振动呈衰变状态，因而这类乐器的声音都是非稳态音。
2.受迫振动是振动体在周期力作用下所产生的振动。乐器中原始振动体的振动不存在受迫振动，受迫振动发生在原始振动体以后的各个工作级上。
3.耦合振动只能发生在受迫振动系统中。当被策动体对策动体存在有能量反馈时，系统中的两个振动体将轮流成为策动体与被策动体，这种振动称为耦合振动。
原始振动体与放大体之间、放大体与辐射体之间所存在的关联振动就是耦合振动。但是，耦合的建立是有条件的。
4.与上述三种振动相比，自振是一种机理较为复杂的振动。但自振恰恰是许多乐器皆存在的振动类型，因此对自振的了解是讨论乐器声学原理所必备的基础。
自振是系统在一个非振动、力值恒定、作用方向不变、连续的外力作用下所产生的振动。与耦合振动一样，自振的建立也是有条件的。
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2.3 振动的传导
振动一经建立就必然要逐级传导，传导的路径由原始振动体出发，沿路经过传振体和放大体最终到达辐射体。这一传导路径称为乐器的声学线路。
传导的实现是借助于声学线路中每个上一级分别对其下一级的激发，由于每次激发都分别将处于静态的下一级激活，使它再激发它的下一级。
就像多米诺骨牌一样，最后使位于声学线路终点的辐射体产生了振动，并向大气空间发射，从而形成声音。
对于不同的乐器和同一乐器中的不同传导环节，振动的传导方式各不相同。
总体上包括以下九种类型：
1.直接传导是不借助传振体的传导。
2.间接传导是通过专门担负振动传导的传振体所作的传导。
3.体间传导是振动在两个构造体所形成的工作级之间的传导。
4.体内传导是振动在一个构件内的物质中从一处向另一处的传导。当构件在振动传播方向上的尺度大于振动所能造成的波长时，此时振动将以波的形式传播。
5.正向传导是振动沿声学线路规定方向所发生的传导。
6.反向传导是振动沿着与声学线路规定方向相反的方向上所发生的传导。反向传导是一种反馈，将引起上一级的振动衍生出“高次泛振”，从而改变了上一级原传信息的振动成分。
而上一级还要对下一级继续进行振动的传导，因此在下一次传导时，传给下一级的振动就是成分变化了的振动，并且此后将永远保持这一情况，于是在线路的这一环节上便发生了如前文所说的变异。
由于反向传导在每个体间传导部位都必然发生，因此在实际情况下，变异也就发生在所有的传导环节上。此外，在条件具备时反向传导还能使上下级间出现“耦合”关系。
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7.单点式传导是两个振动体之间为点接触时的传导，而不管接触点在构造上是属于上一级还是下一级，或者是上下两级间点对点的接触，此时振动所施加的激发力分布在一个点上。
如果上下级二者中有构造尺度大于波长者时，则正向传入的振动或反向传入的振动将在尺度大者内部产生体内传导。
8.面传导是传导部位呈面接触时的传导，此时振动的激发力分布在一个面上。在实际乐器中，这种传导发生在三种情形下。
一种是传导时的上下级都是固体物件；另一种是上下两级中有一方是气体；第三种是上下两级都是气体。
当传导的上下级均为固体物时，面传导在上下二级中所引起的结果决定于接触面积与二者各自总振动面积的比。
当接触面积远小于上下级中某级的总振动面积时，“传导”在该级构件上所造成的结果可按单点传导予以理解；在接触面积很为接近于上下级中某级的总振动面积时，“传导”在该级构件上所造成的结果是整体振动，所以在其内部不会造成以波动形式进行的内部传导。
当比较的结果介于上述两种情形之间时，则接近于哪一种情形即可按哪一种情形理解；当上下级或其中之一是气体物时，情况较复杂，即便原则上的解释也需待个论中予以讨论。
9.多点式传导是发生在若干个接触点上的传导，但在实际的乐器中一般都只有两个接触点，且都是“点”与“面”的激发。
如果孤立的分析发生在每一个传导点处的情况，每一点处与上述的单点传导的情况完全相同。
但在实际的乐器中，具有两个激发点的传导件都是专门用来传导振动的传振体，两个接触点是联合工作的，并且机件工作时的受力状态也与单点激发时不同，同样需在个论中予以讨论。
2.4 放大
放大是为求得乐器音量的增大所采取的技术措施，但绝不包括通过加大激发力度所造成的音量加大。
放大是在一定的激发力度上通过增大乐器在单位面积、单位时间内所输出的声能来实现的。机械乐器中放大的原理有以下三种：
1.共振法是在乐器的结构中专门配置一个固有频率非常准确、明显而突出的共振器，使共振器的固有频率等于被放大音的工作频率，并且为共振器提供条件，使之在被放大音的振动体振动时它也能被激发而产生共鸣。
当然被放大的音也必须是一个音高明确而基音突出的音。但这种方法由于受到乐器的工作条件和构造条件的限制，其应用面很小。如木琴或铝板琴中的共鸣筒，苗笙中的附加管。
2.增大振动面积如钢琴中的音板、号类乐器的喇叭口面、钹和镲的帽沿式平面等。
3.复式放大是同时采用两个放大体，例如各种弦乐器中的音箱，音箱的固体壳面和箱内的空气分别是两个放大体。
严格地说，这种方法是上一种方法的延伸，但不同之处在于这种方法还含有一种“推挽放大”的机理。
放大是乐器非常重要的工作过程，在决定乐器的音量、音色以及衰变和指向性等声音特征方面都占有举足轻重的地位。
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2.5 辐射
辐射发生在声学线路中的最末一级，振动到达辐射体后，通过它的振动将能量发射到大气空间，从而形成为声音。机械乐器中的辐射方法有以下两类：
1.板式辐射是利用各种板状物或变形板状物所进行的辐射。
如钢琴中的音板、各种音箱的壳面、各种号类乐器的碗状喇叭口板，乃至管身以及簧片自身的辐射等。此类辐射是固体构件振动的辐射。
2.开口辐射是利用乐器腔体状构造物上的孔洞所进行的辐射。
如各种管乐器的管端开口、指孔（或键孔）乃至吹口等，各种弦乐器音箱的出音孔、琴筒口等。此类辐射是气体振动的辐射。
严格地说，乐器中凡是振动的构件实际上都具有声辐射作用，只不过辐射能力不同而已。
原文刊载于《演艺设备与科技》2006年第3期
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