物體的來回運動稱為振動,振動是一種力學波動機械波,振動波可以從一種介質傳遞到另一種介質,木材.空氣都是傳遞介質,在不同介質中轉換傳遞過程,受了該介質影響會改變振動波內涵,因為一個振動波包含多個不同頻率波動,譬如拍打桌面,桌面振動鼓動空氣,引發空氣波動,而我們會聽到聲音,空氣中傳遞的稱為聲波,桌面傳遞是振動波。
二胡發聲從弦振動起始,弦的振動會產生基頻以及整倍數泛音頻,弦振動除橫向振動,擦弦樂器還會使弦產生扭轉振動,雖然扭轉振動較不及橫向振動強烈,卻構成擦弦樂器特殊音色。
弦振動機械能經過琴碼傳到琴皮,驅使皮膜振動。
琴弦震動模式
圖片來源: 維基百科 希爾伯特空間
每一項物體都有其振動固有頻率,決定固有頻率高低是質量跟剛量(註2).外型(邊界條件)二維平面膜固有頻率不只一個,琴碼是三維立體具備多個振動自由度,多階振動模態。
弦的振動頻率傳導至碼,跟碼固有頻率相同者產生共振而被放大,其中不同振動頻縮小或轉變成熱能後消失,當傳至琴皮時,皮膜也有一個以上固有頻率,同樣的相同頻率被放大,不同頻率縮小或轉化成動能後消失,這種不同介質間振動頻率傳導,改變了原本弦基頻跟泛音頻強弱組合,振動波在不同介質中傳遞轉換,也同時改變振動波內涵,這種現象或稱為一種耦合作用。<註1>
每當換了琴碼,因為弦基頻跟泛音振頻經過碼傳導振動,各泛音強弱組合改變了,當然聽起來音色就跟著改變了。
琴皮振動鼓動琴筒內部空氣,形成琴筒腔體共振,產生了空氣疏密壓波當碰上邊界反射壓力壘加,增強疏密壓比例,琴筒材質彈性模量,腔室形狀等因素,又一次產生耦合改變重組聲音裡面的基頻及泛音結構以及強弱。
這一切幾乎是同時間在進行,當一個頻率440hz就意味著,每秒鐘進行440次上述過程。
琴碼及琴皮雖然改變泛音分音的強弱及組合分布,音高依然由,弦的振動頻率決定。
二胡 起弓.加速.轉換弓,頻譜時時在變化,人耳有聽覺暫留功能,同時人耳聽覺因對某些頻率特別敏感,也就是說某些頻率聽起來比實際弱或強,每種生物聽覺感受不相同,頻譜是如實紀錄振動頻率及強弱,聲音連續進行中時時有著變化,當然頻譜圖是跟著連續變動,頻譜圖示是瞬間暫態擷取。
有關人耳聽覺,請上網估狗一下 <響度>,這裡就懶得寫了
左圖拉弓加速段 右圖為轉換弓前減速段
二胡運弓發聲過程,因為弓毛始終貼著弦,對弦震動形成<阻尼>因此弦振動型態多屬受迫振動
註1 ;每項物體都有固有振動頻率,當受外力引起振動作用下,會以該外力頻率振動,物理名稱為受迫振動,這種模式振動消耗能量較大,因此振幅會較小,也較快耗光動能消失,反過來若該外力頻率符合物體的固有振動頻率,則產生共振,振幅加大。
註2 :彈性模量通常與剛度不同。彈性模量是材料組成的性質;剛度是結構的性質。就是說,模量是材料的內部性質;剛度是固體的外延性質,它取決於材料,形狀及邊界條件。
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