乐器的发声原理

从物理学的角度上来看，乐器发声的原因在于乐器的运动，这种运动形式为机械运动，属于物理学中的声学范畴，由此表明乐器与声学之间存在着密切联系。下面就来说说乐器的发声原理，大家千万别错过。

乐器的发声原理

一、乐器的发声原理

(一)乐器的类型

不同类型的乐器其发声原理有着明显差异，能够奏出不同特色的乐音。乐器主要分为以下三大类型：一是打击乐器，包括鼓、锣等乐器，这类乐器产生声音的原由为打击振动。如，鼓在鼓皮绷紧的状态下，受外力振动速度越快、力量越大、振幅越大，发出的声音会越响亮、音调越高;二是弦乐器，包括钢琴、小提琴、二胡等乐器，这类乐器产生声音的原由为弦的振动。不同形状的弦发出的声音特点也有所不同，若弦短而细，且绷紧，则乐器发出的音调高。若弦长而粗，且不紧，则乐器发出的音调低。乐器的声音大小取决于弦的振幅大小，为了促使乐器能够发出洪亮的声音，一般会采用木制的共鸣箱以达到增强音量的效果;三是管乐器，包括箫、长笛、号等乐器，这类乐器产生声音的原由为空气柱振动。当吹奏管乐器时，抬起不同的手指会形成不同长度的空气柱，若空气柱越长，则音调越低。若空气柱越短，则音调越高。

(二)乐器的发声特点

1.响度。响度用来衡量声音的大小与强弱，乐器的响度取决于乐器自身特性和人为演奏两种因素。其中，乐器自身特性主要体现在物理性能方面，我们所熟知的箫与小号因其物理性能的不同，所发出的声音响度也不同。小号发出的声音响度明显高于箫发出的声音响度。同时，人为演奏也是影响乐器响度的重要方面，在演奏过程中，演奏者通过控制吹、打、拉、敲的用力强度，可促使乐器发出相应的响度，用力强度越高，则响度越大。

2.音高。乐器的音高与振动频率有着密切关系，根据振动频率不同，乐器可分为高音、中音、次中音、低音乐器。如高胡、京胡等乐器属于高音乐器，而贝斯、大提琴等乐器属于低音乐器。以钢琴为例，钢琴的最高音和最低音的跨度较大，其音高取决于琴弦振动频率，最高音振动频率为每秒4096次，最低音振动频率为每秒27.5次。在乐器合奏过程中，为了保证声乐动听、和谐，必须确定下来标准音，用标准音来统一所有乐器的音高。而标准音的确定需要选择特定的校音器，如交响乐队的校音器通常选择钢琴，而民族乐队的校音器通常选择笙。随着电子设备在乐器演奏中的广泛应用，现在的乐队基本上会用电子发生器作为标准音进行乐器定音。

3.音频。音频与乐器自身构造、材质以及物理形态相关，不同类型的乐器其产生的音频存在着明显差异。在弦鸣乐器中，弦越长、越粗，则频率越小，声音越低。弦越短、越粗，则频率越大，声音越高;在体鸣乐器中，乐器体积的大小决定着频率的快慢;在气鸣乐器中，乐器管的长短决定着频率的快慢。所以在制造乐器的过程中，必须根据乐器的物理构造精确计算振动频率，从而确保乐器的音准。

二、乐器发声的物理现象

(一)受迫振动

受迫振动又被称之为强迫振动，它是在周期性外力作用下产生的。从物理学的角度上讲，几乎所有乐器都是以受迫振动作为发声原理，在对乐器进行演奏的过程中，演奏者都会对乐器施加一定的外力，如用手弹、用嘴吹、用脚踩等等，以上这些动作和行为全都归属于外力的范畴，由此可知，要想使乐器发声，就必须使其受迫振动。

(二)共振

共振是指物体在外力作用下产生的受迫振动频率趋于一致时产生的物理现象。对于乐器发声而言，共振体现在乐器共鸣，通过乐器共鸣能够增加乐器的音量，给听众带来恢弘、震撼的听觉感受。在乐器制作过程中，必须要运用共振的物理学原理精准控制乐器内部构造，优选乐器材料，从而保证乐器的声学品质。

(三)波

物体在产生振动之后，这种振动在媒介中的传播过程即为波。拍是与波有关的一个概念，并且这个概念还与乐器有着密切关联，其在音乐当中被称之为拍音。所谓的拍音具体是指两个波的振动幅度完全相同，并且两者的频率非常接近，进行合成之后，振动幅度会出现周期性的改变，这种现象就是我们所说的拍，而拍音就是拍的声音。以乐器中的钢琴为例，在对钢琴进行弹奏前，为确保音质准确，需要进行调音，此时可以拍音来对音律进行调准。

总而言之，乐器发声是物理学领域中的一种振动现象，从物理学的角度进行分析，乐器的响度、音高与音频均与乐器本身的物理特性息息相关。所以，在乐器制造或演奏的过程中，我们必须把握好乐器的物理特性，这样才能提高乐器的声乐品质，使乐器演奏出美妙、震撼、轻柔等不同感觉的音乐。

管乐器的发声原理

概括讲，管乐器都是以管内或腔内空气振动来发声，但如何使空气振动起来，即所谓激励方式，不同的乐器之间有所区别。总体上可归纳为三大类:边棱音激励、簧片激励和唇激励振动。

所有管乐器的演奏，首先都是由不同的激励方式带动管乐器内的空气柱产生振动，然后通过各种调控机件改变空气长度、强度和持续时间，从而使管乐器有了音高、音强和音长的变化。埙的共振体比较特殊，他不是管，而是腔。它的音高变化主要是通过腔体的空气容积决定。此外，影响管乐器音色的因素较为复杂，最基本的因素来自于激励方式、乐器材料和开管闭管类型。 为了便于阐述下面一些问题，先解释一下耦和一词。

一般情况下，管乐器的激励声源的振动频率(如边棱音的频率、簧片的频率和嘴唇的频率)与管乐器内空气柱的振动频率并不一致，前者的频率受气的强度、喷射角度以及振动体的质量的影响，后者则取决于管体的长度或体积的大小。当激励声源的振动激发起空气柱振动时，二者在振动频率上会发生相互调制，这一调制过程就称为耦和。在耦和过程中，空气柱的振动频率起主导作用，这一点其它乐器有很大差异。对弦乐器或大部分打击乐器来说，激励声源的音高就是所发出的音高，例如小提琴来说，琴弦是激励声源，那么琴弦的振动频率就决定了这把小提琴的音高。琴箱只是起扩大音量的作用。同样，对定音鼓来说，鼓膜是振动源，那么鼓膜的振动频率也就是这架定音鼓的音高。而管乐器却不然，它的音高绝大多数情况不是由激励体来决定，而是由共振体--管子的长度来决定。激励体所起作用，主要是让共振体内的空气柱振动起来。

管乐器的音色和吹奏方法

一、音色

管乐器受管的质地、形状和簧片的影响，音色差异很大。其中簧片的影响最大，气簧发出很虚的声音，芦苇哨片的声音很硬，而唇簧音色则像嘶哑的喉咙。竹笛上的笛膜其实是辅助的哨片，它位于音孔和吹嘴之间，加上笛膜后竹笛的音色就特别嘹亮。对于木管来说，木质的好坏决定了乐器的发音，但对音色影响不大，例如长笛是用合金做的，低音区或演奏顿音时却发出类似木头的声音，短笛是木质的，声音却非常刺耳。影响铜管音色的则是管的粗细和形状，铜管可以大大改善唇簧的音色，其中细长而弯曲的圆号可以发出圆润的声音，小号和长号比圆号粗直，发出的声音就比较嘹亮。

木管和铜管的音色有很大的区别，铜管音色融合性比较好，特别是小号和长号具有非常接近的音色，而圆号音色圆润优美，和大提琴比较接近，它往往起到融合铜管、木管和弦乐三者的作用，被很多指挥家誉为管弦乐队中的灵魂。木管的音色则比较突出，表现力非常强，管弦乐作品中的独奏乐段大部分都由木管来承担。有趣的是，同一种木管在不同音区上的音色是不一样的，最能体现木管优美音色的音区称为表情音区，木管在表情音区音准也更好，配器法的教科书上对各种木管的表情音区均有说明。

二、音量

管乐器的音量由气流流量决定。这里要注意的是，气流的流速和流量并不是同一个概念，流速主要由口形和机械装置控制，而流量主要靠气息的力度控制。但是，流速和流量是相互制约的，特别是长笛的低音区和铜管，低音不可能奏得太强，否则会因为流速过大而产生超吹，反过来，高音不可能奏得很弱，否则流速不足以产生足够高的泛音。

对于铜管来说，加弱音器(con sordino)可以降低音量。铜管的弱音器是梨装的塞子，可以塞住号口一半以上的面积，就像唱歌时把嘴捂上一样，音色沉闷并带有更强的金属声音。圆号的闭塞音(chiuso)也是如此，把手伸入号口的效果比弱音器更强。加弱音器和闭塞音都会缩短管的有效振动长度，导致发音偏高，特别是闭塞音，可以比正常音高半个音。所以大多数圆号有第四个键，由拇指控制，专门用来校正闭塞音。

三、吹奏方法

吹奏管乐的吐气方法是就像发出“t”的音(即舌尖顶住前腭，然后突然放开)，这样的发音非常有力(特别是在演奏顿音时)，这种方法称为单吐。吹奏速度非常快时，这种方法就跟不上了，此时需要用“t”和“k”(即舌根顶住后腭)交替的办法来演奏，这种方法称为双吐。单吐和双吐的运用方法在所有管乐器的教科书上都有介绍，这里不再说明。双吐能否实现取决于簧片的性质，其中唇簧和气簧比较容易控制，所以长笛和铜管(特别是小号和圆号)可以实现双吐，而哨片则反应慢些，所以单簧管和萨克斯管上做到双吐非常困难，双簧管和大管无法做到。比双吐更快的吹法称为“花舌”(这是唢呐的称法)，就是用湍急的气流让舌面前后交替地和上腭接触，就好像发出意大利语中的颤舌音“r”。

管乐器的基本知识

西洋管乐器是一组非常常见的乐器，英文为Wind Instruments，是管弦乐队和军乐队中不可缺少的重要组成部分。在管弦乐队(Orchestra)中，管乐器主要是作为和声支持声部或色彩性声部出现的，而管乐队(Wind Band)中除了打击声部以外都是管乐器(唯一可能出现的弦乐器是 Double Bass)。


由于管乐队常常为军队出操或礼仪所采用，所以有时也被称为军乐队。本人爱好古典主义音乐和浪漫主义音乐，同时也算是一个乐器迷，以下内容是本人多年学习音乐及乐器知识的一点积累，希望能对网友中的音乐爱好者及乐器爱好者有一点帮助，纰漏之处还敬请不吝赐教。

铜管:小号，(短号) 圆号，长号，bE中音萨克号，bB次中音萨克号，bB上低音萨克号，大号。管弦乐队:木管:bB单簧管 2支，长笛 2支，双簧管 2支，大管 2支(短笛，英国管，低音单簧管，低音大管) 铜管:小号2-3 支，圆号3--4支，长号2--3支，大号一支。(注:古典主义作品中很少用长号和大号) 爵士乐队:木管:萨克管，单簧管 (双簧管，长笛) 铜管:长号，小号 (以上三种乐队配置还包括弦乐器和打击乐器，文中未列出) 木管五重奏:长笛，单簧管，双簧管，大管，圆号或第二单簧管 萨克斯四重奏:高音，中音，次中音和上低音萨克斯铜管五重奏:第一小号，第二小号，圆号，长号，大号。

吹奏乐器 第一类，以气流吹入吹口激起管柱振动的有箫、笛(曲笛和梆笛)、口笛等。第二类，气流通过哨片吹入使管柱振动的有唢呐、海笛、管子、双管和喉管等。第三类，气流通过簧片引起管柱振动的有笙、抱笙、排笙、巴乌等。

打击乐器：中国打击乐器不仅是节奏性乐器，而且每组打击乐群都能独立演奏，对衬托音乐内容、戏剧情节和加重音乐的表现力具有重要的作用。民族打击乐器在中国西洋管弦乐队中也常使用。民族打击乐可分为有固定音高和无固定音高的两种。无固定音高的如：大、小鼓，大、小锣，大、小钹，板、梆、铃等有固定音高的如：定音缸鼓、排鼓、云锣等。

拉弦乐器：拉弦乐器大多为两弦少数用四弦如：四胡、革胡、艾捷克等。大多数琴筒蒙的蛇皮、蟒皮、羊皮等;少数用木板如：椰胡、板胡等。少数是扁形或扁圆形如：马头琴、坠胡、板胡等，其音色有的优雅、柔和有的清晰、明亮;有的刚劲、欢快、富于歌唱性。