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ldquo三最原则rdquo与声

来源:单簧管 时间:2022/6/10
马迪老师三最原则

马迪老师在回答“不同老师有不同的吹奏方法,如何鉴别学习?”这个问题时说:

“西方人用刀子、叉子吃饭,东方人用筷子吃饭,还有人用手抓,都合理,只是习惯不同。不同的老师方法也各异,每个演奏家也有不同的演奏习惯,如何去鉴别学习呢?我的经验是,以“三项基本原则”来检验不同的演奏方法:

1、演奏是否最轻松?、气息是否最畅通?3、声音是否最震动?

符合以上标准的方法就是值得你学习的对象。”

这个三最原则是马迪老师多年演奏实践的精辟总结,是宝贵的第一手经验。多年来,成为许多笛箫类乐器演奏者学习和检验演奏方法的金标准。

声阻抗的概念

声阻抗,符号是Z,是声压p与声学容积流量U的比值。即:Z=p/U。Z通常随着频率改变而大幅改变。之所以讨论声阻抗,是因为对管乐器来说,声阻抗是一个有独特优势的物理量——该属性可在演奏者缺席的情况下被测量(或计算)出来。因不同的频率对应不同的声阻抗值,特定对象的声阻抗将呈现为一幅图谱——可看成是乐器对所有可能频率的声波响应特性图。例如,在乐器吹口处测量声阻抗,即可获取簧片、演奏者的嘴唇、气簧等与乐器互动过程中的大量信息。声阻抗以一种独立于演奏者的客观方式揭示乐器的声学性能,并让乐器之间的精细比较成为可能。

用电阻抗打比方,也许会让很多人觉得更容易理解些。电势的空间分布(电压V不同)引发电流(电流i),电阻抗z=V/i。而声压(p)的空间分布引发气流(U),声阻抗Z=p/U。直流电(DC,directcurrent)指恒定或缓慢变化的电流。交流电(AC,alternatingcurrent)指流动方向不断来回变化(振荡)的电流。电阻抗随着电流振荡频率的变化而变化。(这类比有个缺陷。因空气会被压缩,气流并不遵守基尔霍夫定律)

圆柱管的声阻抗图谱

一只管子开口处的声阻抗Z,等于该处的声压与进入其内部的流体容积流量U的比值。和电阻抗类似,声阻抗可以是频率的强函数。上图展示了一只简单圆柱管(长35毫米,内径15毫米)的输入阻抗(单位是Pa.s/m3),与频率的函数关系。声阻抗的复杂性在于气流与压力的相位并非总是一致——压力最大值可能会提前于气流最大值出现,反之亦然。在电学里,用复数来处理该问题,其中实部表示同相的部分,虚部表示异相的部分。

下图是测得的一组声阻抗谱,自下而上分别为:圆柱管,长笛,单簧管,降B高音萨克斯管,以及一只圆锥管(锥顶被换成同样体积的圆柱以便测量)。

一组声阻抗图谱

由于是为发出特定的一组频率而设计,管乐器的声阻抗会随着频率变化显著变化。例如,笛箫类乐器一般在其开放吹口处演奏,吹口处的压力与大气压非常接近。声学压力(变动部分)几乎是零。气流源自演奏者双唇之间的一段气簧,笛箫类乐器内部的气流会让这个气簧向上(离开乐器)和向下(进入乐器)偏转,从而使声学流(振荡部分)变大。

长笛A4/5指法下的声阻抗图谱

故而笛箫类乐器是在声阻抗的极小值点工作:压力小而气流大(簧片类乐器则完全相反,是在声阻抗的极大值点工作:压力大而气流小)。

在笛箫类乐器的声阻抗图谱中,有一些相对较深,显得尖窄的极小值,这些极小值附近就是笛箫类乐器通常用于演奏的频率。特定的音,其演奏的容易程度和稳定性,取决于该极小值的深度和窄度。

声阻抗的重要性

管乐器特定指法的声阻抗图谱,是决定该指法下乐器声学响应性能的主要因素。这个图谱决定了该指法能演奏哪些音,以及演奏这些音的稳定性如何,并影响其音准。

声阻抗对发音有很大的影响。比如说,由于同一个音的不同指法所具备的声阻抗极小值曲线不一样,其发音的难度、泛音组成(音色)、稳定性就大不一样。一般来说,对乐器声音有巨大影响的另一个因素是演奏者,且这个因素可能比乐器本身还要复杂。而声阻抗图谱使人们得以在演奏者缺席的前提下,客观地测量乐器的性能。

声阻抗与三最原则

在学习音乐声学中声阻抗概念,并看到笛箫类乐器的声阻抗图谱时,了解到边棱音乐器的发声频率通常在其声阻抗最小值附近,这从声学原理上印证了“三最原则”的第一和第三条。

简单地说:笛箫类乐器的某一特定指法下,存在着一个演奏最省力(声阻抗最小),从而能量转换效率也最高(最振动)的点,这个点与特定的频率(音高)相对应,而找到这个特定的频率的方法,当然是通过改变风门的微观形态和相对位置,从而改变管口校正值来实现了。

有了上面的认知,我们在践行“三最原则”的第一和第三条时,大概会更有方向感了。就是说,在特定的指法下,通过改变风门的微观形态和相对位置,去寻找那个用最弱气速发出最大声音(对应于最小的声阻抗值)的——最振动的点。

根宁

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