小提琴作坊

神奇的物理现象 第三音

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身边若有小提琴,或是两位吹管乐器的朋友,试着拿起你们的乐器,大声地,试着演奏非常准确的双音-就说中央DO以上的#F与A好了。演奏的非常准确,再够大声,尝试听到在你所演奏的声音下方,寻找低一个八度的D。假使你所作符合要求,你应该会听到一个让演奏的双音更加丰满的声音-这就是第三音。

根据小提琴的演奏技巧书籍资料所记载,这个物理上的奇特现象,塔蒂尼早在1714年就发现,并于1754年所的“Trattato di Musica”一书中详述他的观察,也因此,这个现象也称Tartini Tone。在后来的音乐史中,莫扎特爸爸(Leopold Mozart),白耀(Pierre Baillot)等等,对这些现象都有所着墨。大致上,他们的理解还算正确,这是物理的现象,来自两声音频率的差。也自当时起,让这个自然现象帮助演奏者训练,判断音准。如前所述,当音准正确时,频率差会刚好带出准确的第三音,若是没有,代表音准不准,不协调。然而,随着时代演进,到了伊凡·加拉米安(Ivan Galamian),卡尔·弗莱什(Carl Flesch),却舍弃了利用这个现象来练习音准。确切原因为何还有待考证,我目前推测与平均律的兴起有关。在平均律中,这种纯律特有的现象反而不利。

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传统提琴学术里认为,这种现象发生在内耳 (inner ear),然而,在与音响界接触的机缘中,我意识到他们所提到的某些声波物理现象,正与音乐上的现象不谋而合。拜近年网路世界的方便,许多隔行的专业问题,不须上图书馆找书,就可以找到相关文献,从知其然不知其所以然,逐渐勾勒出第三音的样貌,前些日子与熟悉声学物理学的谷津音响张永能先生讨教后,让我的基础成形。

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简单的说,第三音就是两个声音频率的差,也就是相减(内差)( differential tone),例如一个A= 440 HZ的音,与C= 528 HZ 的音一起响起,就会发出528 – 440 = 88,F= 88 HZ的音高。依此例,刚好就是高低相隔超过两个八度的大三和弦。在此同时,也是传统第三音理论没有述及的,是俩音间也会有相加(外差)( summational tone) 的物理现象产生,在音乐上,这个声音大多都被两个本音所产生的谐波(泛音) 所遮蔽,因此可以舍去不谈,但在声响物理学里,却不可不知。这两种现象,统称 ”组合音” (Combination Tones)。我一直在找寻的,就是这个,他不只是耳朵听到的现象而已,而是客观存在的物理现象。

上面所举例,是用来计算的理想值(纯数),自然界并不存在单纯的波型,任何发出的声音本身就有极多的泛音,两个声音加上泛音之间的干扰、互调又会产生更多更复杂的声音波型。这种各自差异的声音组合,造就的就是个别乐器,甚至演奏者音色的差异了。这个现象,不仅是正确演奏音准时声音丰富的必要条件,同时也说明了和声学其实是有物理背景的支持。或许,许多我们 ”隐然听到” 的和声,正是作曲家利用这个特性,所创作那 “看不见” 的低音声部 (巴哈小提琴无伴奏经常有此感受)。一部调音正确的管风琴,甚至可以善用建筑的特性、加上这第三音的特性,让原本风管尺寸不存在的音域往下延伸(Resultant tone)(基频缺补或遗失基频the missing fundamental)(高考曾经考过)。

稍微进一步理解,两个声音越接近,第三音越低 (例如:440 – 396 = 44数值越少)。两个声音离得越开,第三音越高 (例如:440 – 330 = 110数值多)。当两个音极为接近,却又不相同时,两音互相干涉,就会产生差频 (或拍频) 的现象 (beat note),这个现象多用在钢琴调音上。因为钢琴不是纯律,藉由拍频的现象,得以明确掌握调整的音律是否恰当。每秒相差1HZ,拍音就是每秒一下,相差2HZ,拍音就是两秒一下,依此类推。据我的理解,钢琴调音是四度快、五度慢。这部分,钢琴调音师比我内行多了,其他乐器则不用这个现象。

yinchengguanewafe这个图表表明的是音程关系,可以自行套用至其他音高,只要符合对应的音程。

组合音的现象,在国内音乐圈几乎未曾听闻提起,但在物理学却似乎是高中生会涉猎的范畴。这种奇怪的现象,根源自学音乐的多半数理空洞,学理科的又多半艺文素养缺缺。或许是我自幼对理科的兴趣使然(国二之前,我的志向还是科学家,高中联招物理、化学、自然满分,健康教育只有及格边缘,史地就甭提了!),在接触到这些课题时,自然想一探究竟。但毕竟专业不再此,还盼对物理学有更清楚了解的专家,指出我谬误之处,甚或将对音乐人形同天书的声音物理学,用浅显的方式解释,让更多音乐工作者了解这些自然现象,才真是我们的福气。

文章来自于投稿

2017 年 8 月 12 日 阅读:(435)
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