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知识图解|音乐如何与耳朵发生亲密接触?

2017-07-10 来源:国外网站推荐 - 由[国外网站大全]整理 414

音乐进入我们的耳朵时又会发生什么事?音乐是我们文化中古老的一环,对我们的心智具有强大的影响力。歌曲可以让人哭、让人笑、让人闻之起舞,或是厌恶地掩耳拒听;每个人也都有各自喜爱的歌曲。

知识图解

声音由振动产生:

当乐器的弦振动时,便会推挤前方的空气(压缩),并使后方的空气扩张(稀薄化);此过程会产生在空气中行进的声波。

音乐的起源是什么

当声波到达耳朵时,就会推动耳道中的空气、让耳膜产生振动。这种振动会触动三块听小骨,将振动传往耳蜗(充满液体的螺旋形结构);耳蜗中液体的运动则能产生会被送到脑部的电讯号。然而,这只是人耳能听见音乐的一小部分过程。

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这些简单的振动能引发强烈的情绪反应,而音调本身以及我们脑部的感知方式亦十分复杂。

抵达你耳朵的声波带有大量资讯,音乐的音调基本上包含音量、音高和音质(或称音色)。振动越大,声音越响;振动频率越高,音高越高;音质则取决于声波的平滑程度。

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在物理教科书中出现的标准波形都十分平滑,但人或乐器所产生的声音并不会真的如此平顺;正是这些小小的不完美彼此加乘,才能形成最终音调的音色。此外,还须考量回声、混响(reverberation)、共鸣及层层叠加的乐器、嗓音和歌词。

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我们的脑部须处理这些输入耳内的声音,而不只是将音调转译成电讯号。处理音乐讯息的过程与我们脑中控制愉悦、恐惧、动作、记忆和情绪的部位有关,且歌曲还能启动意想不到的回路。接下来,我们将深入介绍,当你听到喜爱的歌曲时,脑中究竟会发生什么事。

声音波形

声学共鸣拨动套在人造奶油罐上的橡皮筋时,所发出的声音与拨弄吉他钢弦并不相同。拨动橡皮筋或琴弦时,产生的振动会传递至乐器本身;乐器的形状和材质对最终的音调影响颇大。不同的物体会倾向以特定的频率振动,某些频率也会特别容易被放大,这就是所谓的共鸣。

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除非乐器改变形状,否则共鸣频率都会固定,而这也是人声会如此特别的原因。喉咙、嘴巴和鼻子就如同乐器的管子,能放大声带产生的振动;改变嘴形能发出不同的字音,打开喉咙或用鼻音唱歌则可唱出截然不同的音调,这是因为我们改变了发声系统的共鸣特性。歌剧演唱家是共鸣专家,他们能善用共鸣,在不使用麦克风的情况下让歌声传遍整个音乐厅。

人体发声共鸣解剖图

音乐厅的声学

演奏出正确的音调只是完美演出的一部分。

音乐厅担负着重责大任,它必须让听众沉浸在管弦乐团的最大乐声中,却又不能造成回音;另外,还得放大独奏乐手奏出的精致乐音,让后排听众能听得一清二楚。想确保听众能够尽兴,音乐厅的设计得考量三项因素:音量、等化和混响。

音乐厅的声学

音量主要由管弦乐团直接发出的声响来控制,但也会受墙壁和天花板的反射所影响。音乐厅绝对不能有过多的回音,因为听众的耳朵会预期音乐来自于管弦乐团,而非身后的墙壁。

等化可确保听众听到所有的频率。有的空间会放大某些特定的频率,而等化的目标就是使声音达到平衡,并稍微消减最高的音调,以免出现任何来自弦乐器的尖锐声音。

混响则是乐音在音乐厅内部四处反弹的结果。各个物体表面所反射的声音并不一致,因此若不加以矫正,乐音就会有些失真。

音乐厅能够平衡上述所有的因素,它利用了各种不同的形状和材质来维持声音的平衡,再将之导向听众。平坦而坚硬的表面能反弹声音;柔软的表面可吸收声音;粗糙的表面则会将入射的声波散射。在墙壁和天花板上装设经特别设计的嵌板,就能使乐音在抵达你的耳朵之前,先被调整并优化。

改善音响效果

改善音响效果

伦敦皇家阿尔伯特音乐厅的天花板挂满了一颗颗蘑菇,但这并不是湿气太重所致,这种奇异的构造可是为了改善音响效果。这些蘑菇在1960 年代经过测试,随后便安装上去,并于2001 年再次改良;目前共挂着85 朵玻璃纤维制的真菌。

皇家阿尔伯特音乐厅很大,天花板具有拱顶,若少了这些蘑菇,管弦乐团奏出的每个音符都会出现冗长的延迟回音。然而,即便有了这些蘑菇,仍需大型管弦乐团来让这座巨型音乐厅充满着乐音。

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