談音色的物理構成

關春玲

摘要：本文從音色的物理構成入手，指出泛音數目的多少和振幅的大小決定了音色的變化；諸多外部因素是導致泛音列，即音色發生變化的主要因素。在音樂表現中，聲樂與器樂都有著各自豐富的音色表現特點。

關鍵詞：音樂；音色；物理；構成

不論是聽覺還是與其相通的視覺或是味覺，都是由個人的心理感受而發，想象而生，難免帶有一定的主觀性，不宜作理性、定量的分析。而完整的音色感是由客觀量（音的頻譜）與主觀量（人的通感）結合而成的。眾所周知，我們平時所聽到的音色絕大對數是復合音，當物體復合振動時：發音體不僅全段在振動，而且它的各部分（如二分之一處、三分之一處、四分之一處……）也分別在同時振動。發音體全段振動產生的音叫基音；而由分段振動所產生的音則叫做泛音。也就是說，一個復合音是由基音和若干個泛音迭加而成，這些聲波的振幅依頻率次序排列的圖形叫做頻譜。對樂音而言，頻譜決定它的音色。如果對兩個不同音色的樂音進行剖析、對比，就會發現它們最主要的差別就在于基音上方泛音數目的多少以及各泛音振幅大小的不同，也就是物理振動分量的不同。可見，樂音的音色取決于各泛音的分布與強度。

首先是振動方式的影響，例如小號是空氣柱振動、笙是空氣帶動簧片振動、鋼琴是弦振動、定音鼓是膜振動、木琴是板振動……不同的振動方式，造成在本質上不同的音色類型，對音色起著決定性作用。

其次是共鳴體的結構、形狀以及材料的影響，比如同是胡琴類樂器的二胡、板胡、京胡、高胡、墜胡，雖同出一源，但卻個性鮮明、銀色迥異。主要就是由他們的共鳴體所用的材料的形質上的差異造成的；二胡的琴筒是木質的蒙以蟒皮，板胡是椰殼蒙以木板，京胡則是竹質的……再如提琴家族的四大員：小提琴、中提琴、大提琴、低音提琴。其制作的材料是相同一致的，其音色的差別則主要在于它們“塊頭”的大小，也就是其共鳴箱體積大小造成了其或纖細、明亮，或渾厚、低沉的差異。鋼琴型號的差別，如118cm、120cm、130cm乃至“大三角”也多是反映在共鳴箱體積的大小變化上。

再次是發音方法對音色產生的影響，比如鋼琴、琵琶和提琴都是弦振動的樂器，但在音色上也是有著極大的區別。因為鋼琴是以音錘擊弦發音，琵琶是用手指或指套撥弦發音，而提琴則是用馬尾弓擦弦發音。在同一樂器中，也可通過發音方法乃至演奏技法的改變如擦弦樂器的撥弦奏法，運弓中的連弓、分弓、頓弓、跳弓、飛弓以及運指中的多種揉弦方法使樂器的音色千變萬化。約翰·施特勞斯的《撥弦波爾卡》就是一部通篇以弦樂撥弦技法來演奏的樂曲，音色跳躍、俏皮，饒有情趣。

同一件樂器還可以通過改變任何一項與發音相關的因素來使其音色發生變化。如二胡，在20世紀50年代前都是用絲弦，此后普遍改用了金屬弦，而后者明亮的音色則更為適應時代藝術的發展。此外，人為改變物體振動狀態的方法也可以使樂器的常規音色發生變化，如弱音器的使用原理，即是在樂器的主要振動部位設置障礙物，來阻礙其正常振動，抑制基音的振幅而使音量減弱。但更明顯的是對音色的影響，由此使得音色變得朦朦朧朧而略帶鼻音的色彩。比如在小提琴曲《吉普賽之歌》的中段，即是通過加上弱者器而使小提琴的音色變得暗淡柔和，表現了吉普賽人對民族命運以及自己人生的不幸的哀訴，體現了他們內心深處憂傷、抒情的一面。

而在人聲的領域，人的嗓音也會因各種主、客觀因素而發生變化，人體生理素質發生變化，如變聲期或感冒、鼻塞等病變也會引起人嗓音音色的改變。而在以人聲為職業的一些特殊行業，如配音演員、口技演員、戲曲曲藝演員和播音員中，通常還會通過各種各樣人為的方法去改變其原先嗓音的常規音色，而服從于藝術表現力與親切感。如著名配音演員李揚用其獨特的音色塑造了唐老鴨和孫悟空這兩個分屬于童話和神話世界中的虛擬人物，讓我們可以從其富有個性的聲音中感受到這兩個人物豐滿的性格，栩栩如生、鮮活靈動。

另外，令音色起變化的因素還有空氣的溫度、濕度、聲場結構等。幾乎多有含木質材料的樂器都會對空氣的溫度、濕度尤為敏感，在每年“梅雨季節”，木材都會因受潮而使樂器發音變得郁悶、黯淡，而在冬季以及干燥地區，樂器的音色則又易干澀、發炸。這就對每一位樂器的演奏者提出了要學會適時調整自己樂器音色的要求，以適應外界條件的變化。通常，一座一流的音樂演奏廳對于室內空氣的溫度、濕度以及回聲、混響等相關條件的要求是非常高的，唯此才能保證樂器演奏時盡可能發出最佳的音色。

對于音色的物理構成，近年的研究還發現在樂音中除了協和的分音以外，尚存有一些不可小看的不諧和分音，如果將它們去掉，我們聽到的將不再是原來的音色。一般來說，一個樂音的振動發聲，通常都要經過始振、穩態和衰減三個過程，各種不同的樂器，由于振動方式和發音方法的差異，發聲過程的這三個階段的時間與分量亦會不同。

一般的低音樂器由于振動體積較大，全體振動、發音較慢，所以始振、衰減過程都較長。而類似于風琴這樣的簧振動樂器一起振立即就能達到較大的振幅，已停止就沒有余音，所以始振與衰減過程都很短，穩態過程則較長。而類似琵琶、柳琴這樣的樂器中則幾乎沒有穩態過程，衰減過程較長。而這些不諧和成分則源于發音最初的起振過程中，如弓子或指甲剛接觸到琴弦時、吹管樂器的呼氣聲發出的嗓音，“它與樂音的諧和分音共同作用形成了一個完整的樂音音色，并成為其不可分割的重要組成部分?！边@種不諧和的音因其瞬間即逝而又被稱作“瞬間嗓音”。它使音色產生一種粗糙感，使音色變得真切而有活力?！八且魳费葑嗄軌蛭说囊粋€重要因素，是真實樂器演奏所特有的音色品質，具有極高的美學價值。”

現代先進的電子技術雖可發出各種類型的樂器聲，但它無法產生樂音中的這種嗓音成分，無法模仿樂器演奏時“起振過程”中充滿人性化并且千變萬化的發力狀況（譬如弓與弦的初始摩擦聲、管樂尺八吹走時若有若無的氣聲等）。電子樂器發出的音色，由于是以點振蕩的方式發聲，致使發聲僅有穩態過程而沒有始振和和衰減過程，所以聽起來音色過于干凈、透明而缺乏真實感，時間稍長，就會令人產生聽覺麻木和疲勞感。而真正樂器的演奏由于包含了少許的噪音成分，使得聲音不純而充滿真實的“人情味”，這也是真實樂器演奏的魅力所在，體現了“藝術始終以人為本”的宗旨，也是音樂演奏與音樂模擬技術的主要區別之一。所以，從這個角度來說，再先進的的電子樂器也永遠無法替代真正的樂器演奏。這也是電子音樂最早發端的美國，雖技術足夠先進，但在其電影大片中的配樂卻還是更多的采用真人演奏的原聲制作的原因所在。