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陶泽如:吉他为什么会响,看看吉他的的工作原理

2020-11-17 05:25 浏览:

陶泽如:吉他为什么会响,看看吉他的的工作原理

  吉他是当今最流行的乐器之一,它可演奏各种风格的音乐——摇滚音乐、乡村音乐和弗拉门科音乐都使用吉他,但却创造出了完全不同的音色。早在16世纪时,人们就开始用吉他演奏音乐了,但在历史进程中,这种乐器经历了几次大的改进。电吉他的发展是近期最显著的改进,对吉他的流行具有重大意义。

  无论您是音乐家还是仅仅喜欢听音乐的欣赏者,您是否曾想过吉他的工作原理?音品有何作用?吉他正面的大洞有何作用?电吉他拾音器的工作原理是怎样的?在本文中,我们将带您了解吉他是如何演奏音乐的!此外,您还将学到不少关于音符和音阶的知识。

  吉他的部件

  吉他是一种外形和音色都与众不同的乐器。要了解吉他如何发声,最佳方法是首先了解这种乐器的各个组成部分。本文将带您首先了解原声吉他,稍后我们再来看电吉他。

  吉他可以分为三个主要部分:

  琴身最重要的部件是响板,它是一块安装在吉他琴身正面的木片,作用是让吉他发出足以让我们听到的声音。

  响板上有一个大洞,称为音孔。音孔通常呈圆形,位于中心,但有时会看到F形的双音孔,与小提琴相似。响板上附有一块片状物,称为琴马,作用是固定六根弦的一端。琴马上嵌有一块薄而坚硬的片状物,称为琴鞍,用于支撑琴弦。

  琴弦振动时,振动通过琴鞍传给琴马,再传到响板,整个响板就会振动。吉他的琴身形成一个中空的音箱,可放大响板的振动。如果您用音叉接触吉他的琴马,您就可以证明,让原声吉他发出声音的正是响板的振动。(电吉他的发声过程完全不同,本文稍后将进行介绍。)

  如图所示,用塑料膜将一只大碗紧密封口。(如果没有粘紧,用胶带沿碗边缘固定塑料膜。) 将一根橡皮筋粘到绷紧的塑料膜中央,然后拨动橡皮筋。 与未粘在塑料膜上的普通橡皮筋进行比较,听声音的大小。 效果明显不同!塑料膜大大增加了振动的表面积,所以声音大得多。

  大多数原声吉他的琴身都有琴腰或收缩部分。有了这个收缩部分,您就可轻松将吉他放在膝上。两个增宽部分称为音墙,上部音墙与琴颈相接,下部音墙上装有琴马。

  琴身及音墙的尺寸和形状与特定吉他产生的音调大有关系。两把琴身形状和尺寸不同的吉他,听起来会有点儿不同。两个音墙也会影响声音:如果您把拨片丢进吉他琴身,先在下部音墙中来回弹,然后再在上部音墙中来回弹,就会听出区别。下部音墙凸现低音,而上部音墙凸现高音。

  包含音品的琴颈面称为指板。音品是以特定间隔嵌入指板的金属片,将琴弦向下按到音品上时,就改变了琴弦的长度,从而改变琴弦振动时产生的音调。稍后,我们将深入探讨音品和特定音品间距。

  琴颈和琴头之间有一个部件,称为琴枕。其上有凹槽,可容纳琴弦。从音乐的角度看,琴鞍和琴枕是琴弦的两个端点。这两个端点之间的距离称为吉他的有效弦长。

  琴弦经过琴枕,装在调音头上,演奏者可通过增加或降低琴弦上的拉力来调音。

  在几乎所有调音头中,都由调音钮转动,蜗杆转动弦柱。

  声音、音调和音符

  吉他是一种乐器,它存在的目的就是弹奏音乐。音乐是将音调排成一定的组合,并能让感觉愉悦(即使不愉悦,至少也应有吸引力)。为了更好地了解音乐,我们首先看一下:“什么是声音?”

  声音是我们的耳朵可以察觉并处理的各种气压变化。为了能让耳朵觉察到,气压变化的强度必须足以振动耳朵中的鼓膜。气压变化越强,我们觉察到的声音就越大。

  只有发生在一定频率范围内的声音,我们的耳朵才能够听到。对大多数人来说,可听到的声音范围在20赫兹(Hz:每秒的振动次数)到15,000 Hz之间,低于20 Hz或高于15,000 Hz 的声音则无法听到。

  音调是以某一特定频率重复出现的声音。

  点击听取440Hz的音调。(点击对话选择上的“打开”。)

  该440Hz的音调可表示成类似下面的正弦波图:

  音调由一个频率或少数几个相关频率组成。与音调相对的是几百或几千种随机频率的组合,我们将这些随机组合的声音称为噪音。河流的声音、风吹树叶的沙沙声、撕纸声或将调至不存在的频道时听到的声音都是噪音。

  点击听取噪音。(点击对话选择上的“打开”)

  注意:这是一种让人厌烦的声音,请在播放之前调低扬声器。

  噪音不仅听起来很随机,绘成的图形也很随机:

  音符是一种音调。但音符音调由少量音调集合而成,共同作用于人类大脑时,可让大脑产生愉悦感。例如,您可能会听到下列频率的一组音调:

  264Hz 297Hz 330Hz 352Hz 396Hz 440Hz 495Hz 528Hz 这种特定音调组合称为大调音阶。音阶中的每个音调乘以特定分数,得出该音阶中的下一个音调。下面是大调音阶的工作原理:

  264 Hz * 9/8=297 Hz 297 Hz * 10/9=330 Hz 330 Hz * 16/15=352 Hz 352 Hz * 9/8=396 Hz 396 Hz * 10/9=440 Hz 440 Hz * 9/8=495 Hz 495 Hz * 16/15=528 Hz

  大调音阶中为什么选用这些特定分数?只是因为它们听起来悦耳。听:

  点击听取大调音阶。(点击对话选择上的“打开”。)

  这些特定音调既有字母名称,又有单词名称,比如:

  264 Hz:C,do(乘以9/8得出:) 297 Hz:D,re(乘以10/9得出:) 330 Hz:E,me(乘以16/15得出:) 352 Hz:F,fa(乘以9/8得出:) 396 Hz:G,so(乘以10/9得出:) 440 Hz:A,la(乘以9/8得出:) 495 Hz:B,ti(乘以16/15得出:) 528 Hz:C,do(乘以9/8得出:)

  该序列反复循环。

  像分数一样,名称也完全是任意的。只要这些音调悦耳即可。

  值得注意的是,这两个C调正好相隔一倍:264是528的一半,这就是八度的基础。任何音调的频率都可加倍,即“上升一个八度”,同时任何音调的频率也可减半,即“下降一个八度”。

  您可能听说过“升音”和“降音”。它们是怎么来的?上面所示音调音阶为C调,因为是以C为起始音调来应用分数的。如果我们从D开始应用分数,频率为297,那么我们应该是“调为D调”,则频率如下:

  297 Hz,D,do(乘以9/8得出:) 334.1 Hz,E,re(乘以10/9得出:) 371.3 Hz,F,me(乘以16/15得出:) 396 Hz,G,fa(乘以9/8得出:) 445.5 Hz,A,so(乘以10/9得出:) 495 Hz,B,la(乘以9/8得出:) 556.9 Hz,C,ti(乘以16/15得出:) 594 Hz,D,do(乘以9/8得出:)

  该序列反复循环。

  D调中297 Hz(D)、396 Hz(G)和495 Hz(B)的音符与C调中的相同音符完全一致。D调中的E音符(频率为 334.1 Hz)与C调中的E音符(330Hz)非常相近。A音符也是如此。但这两个调中的F和C比较特别。因此,D调中的F和C也是C调中的F#(升F)和C#(升C)。(注意:升F又名降G,升C又名降D。)如果您将分数应用于几个不同的调,合并所有相同和非常接近的音符,然后再看留下的独特升音,您就会意识到需要A#、C#、D#、F#和G#来处理所有这些调。

  您会发现,合并所有这些调后,大调音阶会给您留下相当多的选择机会,让您在乐器调音时随意决断。例如,您可将主调定为C调,然后将升F和升C定为D调,并将升D和升G定为……这会相当混乱。

  继续阅读,了解如何解决这一问题。

  平均律

  长久以来,音乐界基本就平均律音阶达成了共识,A音定在440Hz,所有其他音符都根据A 音调整。在平均律音阶中,所有音符依次偏移2的12次方根(约为1.0595),而非我们在上文中看到的分数。这就是说,如果您拿任意一个音符的频率乘以1.0595,就得到下一个音符的频率。以下是平均律音阶的三个八度:

  82.4 E:第6根开放弦 87.3 F 92.5 F# 98.0 G 103.8 G# 110.0 A:第5根开放弦 116.5 A# 123.5 B 130.8 C 138.6 C# 146.8 D:第4根开放弦 155.6 D# 164.8 E 174.6 F 185.0 F# 196.0 G:第3根开放弦 207.6 G# 220.0 A 233.1 A# 246.9 B:第2根开放弦 261.6 C:“中调 C” 277.2 C# 293.6 D 311.1 D# 329.6 E:第1根开放弦 349.2 F 370.0 F# 392.0 G 415.3 G# 440.0 A:第1根弦的第5音品 466.1 A# 493.8 B 523.2 C 554.3 C# 587.3 D 622.2 D# 659.2 E:第1根弦的第12音品 看过此表后,我们再回过头来聊吉他。我们来看看吉他的调音原理。如上所示,带有12个明确音品的吉他具有三个八度。第六根开放弦的音最低,第一根弦的第12音品最高。以下是吉他上所有音符的实际分布。

  从该图表中,您可以看到72个音品位置,但上面的表却只显示37个不同音符。因此,在吉他上弹出相同音符的方法有多种,人们经常利用这一点为吉他的所有琴弦调音。例如,您可将第一根弦第五音品的A音调为440 Hz。因为第二根弦第五音品的E与第一根开放弦相同,所以您可调节第二根弦,让这两个音匹配。与之相似:

  第3根弦上的第4音品(B)与第2根开放弦上的B相同。 第4根弦上的第5音品(G)与第3根开放弦上的G相同。 第5根弦上的第5音品(D)与第4根开放弦上的D相同。 第6根弦上的第5音品(A)与第5根开放弦上的A相同。

  调好吉他的所有弦后,以440Hz的A作为主音,吉他就能弹出上表所示频率的音符,我们称之为调到了“标准音高”。

  现在,问题转变为:吉他如何产生上面所示的频率小说?吉他用振动弦产生音调。任何绷紧的弦都会以特定频率振动,该频率由下列因素控制:

  琴弦的长度 琴弦的绷紧程度 琴弦的重量 琴弦材料的弹性(橡皮带的弹性远大于风筝线) 在吉他上,您会发现不同的弦重量也不同。第一根弦像一根细线,而第六根弦是缠绕的,因此粗得多,也重得多。琴弦上的拉力由调音弦轴控制。开放弦的长度也称为有效弦长,是琴枕到琴鞍的距离。大多数吉他的有效弦长为61厘米到66厘米。在某一音品处按下琴弦时,就改变了琴弦的长度,从而改变了它振动时的频率。

  音品是隔开的,因此在每个音品处按下琴弦可产生相应的正确频率。确定音品位置可使用一个神奇数字,它就是17.817。以有效弦长为66厘米的吉他为例。第一个音品应位于琴枕下方(66 / 17.817)3.7厘米处,或距琴鞍62.33厘米处。第二个音品应位于第一个音品下方(62.33 / 17.817) 3.5厘米处,或距琴鞍58.82厘米处。第12个音品应位于琴枕与琴鞍正中间。下表显示了所有音品位置,以及第一根弦每个音符的频率(假定有效弦长为66厘米)。

  您是否注意到,虽然钢琴、竖琴、曼陀林、五弦琴和吉他都用琴弦弹奏相同的音(频率),但为何它们弹奏出的音色却如此不同?如果您聆听不同的乐器演奏,可以根据音色轻松识别每种乐器。例如,任何人都能听出钢琴和五弦琴的不同!

  钢琴有88个键,音域超过7个八度。钢琴最低音振动的频率是27.5 Hz,最高音振动的频率是4,186 Hz。

  响板的特定形状和材料、琴身的形状以及吉他用弦弹奏这一事实都赋予了它与众不同的音色。

  有多种不同的方法可以用来修饰音色,以使乐器具有特定的音质。例如,如果吉他发出纯音,440Hz的A音听起来应该是这样的:

  点击听取440Hz的音调。(点击对话选择上的“打开”。)

  下面是这个音调的图形,它是纯440Hz正弦波:

  吉他对该音调的一项修饰是添加和声。例如,如果拨动一根琴弦,它会发出纯音,但也会形成和声,是纯音的两倍、三倍甚至四倍。其他琴弦也会从琴鞍接收振动,并加入它们自己的振动。因此,您听到吉他弹出的某一音符的声音实际上是众多相关频率的混合。为了让您了解这种混合的效果,下面是440 Hz音调加入880 Hz音调(振幅为一半)后的效果:

  点击听取440Hz和880Hz音调。(点击对话选择上的“打开”。)

  下面是这两种音调混合后的图形:

  吉他对弹奏的任何音还会添加包络。音调不会立即开始、立即结束,而是逐渐增强再逐渐减弱。在一个音的持续过程中,它的振幅(响度)是变化的。例如,吉它的包络图形可能是这样的:

  点击听取包络作用于440Hz和880Hz音调的效果。(点击对话选择上的“打开”。)

  它听起来不像吉他的声音,但比起纯440 Hz的音调还是像得多。要想使它听起来与吉他声音完全相同,您必须:

  获得一组适当频率、适当振幅的正确和声并进行混合 得到合适的包络 得到合适的变调:吉他的琴身会偏爱某些频率(更好地放大这些频率),歧视其他频率(不放大这些频率)。您需要将这种变形应用于音调。

  如果完成了上述所有步骤,就能人工创造出与吉他非常相似的音调。这就是电子合成器模拟不同乐器的方法。

  电吉他

  如果您将电吉他与原声吉他加以比较,就会发现两者存在几个重要的共同点。它们都有六根弦,都使用调音弦轴对琴弦进行调音,在长长的琴颈上都有音品。两者主要的不同之处在琴身的末端。

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