淺談銅管樂器的種類及聲學原理

邊文

【摘? ? 要】 簡要介紹銅管樂器的種類、發聲原理。

【關鍵詞】 銅管樂器;發聲源;振源;共鳴腔;音色

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.11.013

銅管樂器（Brass Instrument）是一種將氣流吹進吹嘴之后，造成嘴唇振動的樂器。多數人認為，被稱為銅管樂器的樂器，應該是由樂器所發出的聲音來決定，而不管樂器是否是由金屬做成的。因此，有的時候會發現用木頭制成的銅管樂器，例如Alphorn（木制），也有許多木管樂器是由金屬做成，例如薩克斯管。

銅管樂器的前身大多是軍號和狩獵時用的號角。早期交響樂隊使用銅管樂器的數量很少，在很長一段時期里只使用兩支圓號，有時增加一支小號，直到19世紀上半葉，銅管樂器才在交響樂隊中被廣泛使用。銅管樂器的發音方式與木管樂器不同，它們不是通過縮短管內的空氣柱來改變音高，而是依靠演奏者唇部的氣壓變化與樂器本身接通“附加管”的方法來改變音高。所有銅管樂器都裝有形狀相似的圓柱形號嘴，管身都呈長圓錐形狀。銅管樂器的音色特點是雄壯、輝煌、熱烈，雖然音質各具特色，但宏大、寬廣的音量為銅管樂器組的共同特點，這是其他類別的樂器所望塵莫及的。

1? 銅管樂器的種類

現代銅管樂器一般有兩個家族，按鍵式銅管樂器和滑管銅管樂器。

按鍵式銅管樂器是由好幾個按鍵組合（一般是3個或4個，但也有7個或7個以上的情況），由演奏者的手指視演奏的需要來調整管子的長度。這一個家族包括除了長號（Trombone）之外的所有現代銅管樂器，例如高音樂器的小號（Trumpet）、短號（Cornet）、富魯格號（Flugelhorn），中音樂器的圓號（French Horn）、行進圓號（Mellophone），次中音樂器的上低音號（Euphonium）、次中音號（Baritone），低音樂器的大號（tuba）、太陽號（Sousaphone）、長號（Trombone）以及室外樂隊使用的薩克號系列（Saxhorn）。按鍵通常是活塞式的，但也有轉閥式的。轉閥式按鍵是法國號的標準配備，有的時候也會被使用在低音號上。

滑管銅管樂器使用拉管來改變管子的長度。滑管樂器的主要樂器是長號家族，但是按鍵長號偶爾也被使用，特別是在爵士樂。長號家族的祖先Sackbut以及民族樂器Bazooka也都是滑管家族。

除了上述之外，還有另外兩個銅管樂器家族，自然銅管樂器和開孔銅管樂器，但對現在來說已經是老古董了，偶爾會被用來演奏巴洛克時期或古典時期的樂曲。

銅管樂器具有音色統一而富于變化、力度均勻而富于張力的特點，既能夠演奏氣勢磅礴、雄壯有力的進行曲，也能演奏音色柔和、抒情優美的歌唱性樂曲;既能演奏古典音樂，也能演奏流行音樂、爵士樂等多種體裁和風格的音樂。另外，銅管重奏與合奏的表演形式不受演出環境與場所的限制，既能在音樂廳演奏，也能在露天廣場演奏;既能坐著演奏，也可以站立或在行進中演奏。所以，銅管重奏與合奏的表演形式應用得很普遍，在世界各國受到人們的普遍歡迎。

2? 銅管樂器的振源

管樂器的振源來自于氣流，這是氣鳴樂器的能量來源。依靠氣流振動的振源有人的聲帶、哨片（有簧類木管樂器）、氣簧（依靠空穴周圍的空氣振動，無簧類木管樂器）、唇簧（嘴唇的振動，銅管樂器）和金屬簧（口琴和手風琴），它們發出的頻率一般不太固定。振源本身都具有固定的發音頻率，稱為固有頻率，但是這種頻率會受到外界的影響，特別是動力和共鳴腔的影響。例如，琴弦在遭受重擊時，頻率會略高于它的固有頻率，哨片的頻率則會受氣流左右。而銅管樂器的振動頻率會受到氣息和共鳴腔的影響。所以，嘴唇是另一種典型的振源，它振動的頻率直接影響銅管樂器的音質。

3? 銅管樂器的共鳴腔

銅管樂器的共鳴腔分為以下兩種。

（1）樂器的共鳴腔。a.銅管樂器必須由堅硬的黃銅制成，其目的是讓聲波在共鳴腔內得到充分反射，而弦樂器和木管樂器的共鳴腔要用紅木類的硬質木材。b.它們必須具有一定的體積，體積越大，則音量越大。例如，大號和小號發出同樣的音高，大號的音量一般比小號大;立式鋼琴與三角鋼琴比較，三角鋼琴的音量就比立式鋼琴大。c.它們必須具有一定的長度，根據物理學原理，某一頻率的聲音若在共鳴腔里產生共振，它的波長不能超過共鳴腔長度的四倍。

（2）吹奏者本身的共鳴腔。a.胸腔共鳴腔;b.喉腔共鳴腔;c.口腔共鳴腔;d.頭腔共鳴腔。

4? 決定銅管樂器音色的因素

（1）振源和共鳴腔

銅管樂器的振源決定著音的高低，共鳴腔改變著原先的聲音。即振動方式必須通過共鳴腔反映出來，振源與振動方式在共鳴腔的作用下發生改變，而音色的類型就是由振源的特性和共振的形狀共同決定的。就振源而論，諧波衰減快的，音色就柔和，聲音的融合性和穿透力就好;諧波衰減慢的，音色就堅硬，聲音的融合性和穿透力就差。就共鳴腔來說，共振出現在較低的頻率上音色就暗淡，共振出現在較高的頻率上聲音就明亮。但是，某些音色具有多種特性，例如，小號的音色既堅硬又明亮，圓號音色既暗淡又明亮等。

（2）銅管樂器聲音的傳播和音色的穿透力

銅管樂器的聲音在傳播過程中存在著衰減，一是與聲源的距離有關;二是與聲音振動的頻率有關。所以，聲音傳播到遠處后，不僅音量減弱，而且音色也起變化，高頻的諧波容易消失，只留下低頻諧波，音色也隨之變得柔軟和暗淡。

（3）銅管樂器的噪音成分

銅管樂器的聲音在音色上可以分為樂音和噪音。在一般情況下，樂音和噪音總是混雜在一起的，只不過成分有所不同而已。在人的語音中，所有的發音都含有噪音成分。在輔音的發音中，爆破音和摩擦音是兩種純粹的噪音，前者是由于嘴形和氣流發生摩擦引起的，這種類型的噪音稱為瞬時噪音;后者是由于摩擦產生的不規則振動引起的，稱為持續噪音。在元音的發音中也伴隨著兩種噪音，聲帶打開的瞬間氣流沖出，產生類似于爆破音的瞬時噪音，氣流在聲道中的摩擦會產生類似于摩擦音的持續噪音。銅管樂器的發音狀況同人聲的發音是相似的，也含有各種成分的噪音。

參考文獻：

[1] 張新林. 銅管樂演藝知識212問[M]. 北京：人民音樂出版社，2011.