音色构成之初探(入门篇)

首先附上之前水的相关贴
http://tieba.baidu.com/p/3670629003
其实两者并没有先后关系,甚至内容可能重复并冲突,因为最近脑热写本文之前并没有温习参考旧贴。不过简单粗暴的讲,本文可能相对成熟和系统。原本打算国庆第一天发的,结果开了个头之后就怒躺了7天,直至昨晚才基本完成正文,眼看着就要上班了于是默默的把原打算展开讨论的最后一章精简了。老样子,本文仅代表个人脑洞,只求娱乐易懂无学术参考和深究价值,鉴于之前貌似有反映图少比较枯燥,本次决定无插图。那么废话不多,蜜汁情怀镇楼。

楼主 囧冏窘  发布于 2016-10-08 22:47:00 +0800 CST  
一、音的四要素
在初中物理课本上,对音的三要素:音量,音高,音色作了笼统介绍,在这里针对音乐玩家增加了一项较为重要的“音值”并以音色为主对各要素作略微深入的介绍。
1:音量,随着物体振幅变大而升高。
2:音高,随着物体震频变快而升高。一般情况取基音为准。
3:音值,音的延续长度。理论为开始到完全结束震动,实际一般忽略细微震动改为有听感长度。
4:音色,随着物体震动形态而改变。课本将音色简化为乐音和噪音两个大类,实际两者无明显分界。
音的四要素都与激震方式及强度、有效震动物体大小材质形状和大宗阻尼效果有关。


二、影响产出音色的要素
在忽略外部环境时,我们使一件乐器或物体震动,其震动形态从根本决定了稍后所能接收到的音色特征(黑科技除外),而主要影响产出音色的包括以下个因素
1,泛音
即泛音的大小,分布,以及其音高。在这里抛弃了一些乐器制造和音箱领域常提到的泛音多少问题,而以大小代替,因为泛音列可以无穷,但是大量极微弱的泛音是否计数或被人感受到是个主观居多的东西。
先说泛音音高。如果物体振动部分较为规则,例如较理想的一维弦,气柱,产生的泛音几乎完全符合所谓自然泛音列,部分泛音与基音跨八度重复或简单倍数频率从某种程度上强调基音,那么该音有非常明确的音高,具备了教科书所谓乐音的音色。而对于形状更三维的方块或其他奇怪形状的震♀动体,则会产生严重偏离自然泛音列的泛音,泛音不再重复或强调基音,反而将基音盖过,并且由于三维物体复杂的自身阻尼,本身音高极不稳定易变,造成音高不明确,成为所谓的噪音。而二维的板状物的情况则介于两者之间,产生较混乱但仍可辨认的音高。自然界中几乎不存在完美以单纯正弦波形式存在的不含泛音的基音。
其次是泛音比例,在音乐领域(噪音打击乐除外),所谓的音色好坏和特点几乎可以完全与泛音比例画上等号。不论是泛音微弱且接近基音而产生的木笛般纤细音色,还是泛音强度严重偏向高频带来的明亮金属音色,理论上只要能还原播放所需的泛音列,就能获得任何现实中存在的音色。而这一原理充分运用于手风琴变音器,管风琴音栓,交响乐配器,及电子设备录播及合成。柔软的震动材质过滤高频泛音,坚硬的则加支持高频。直接震动体的材质影响比气柱带动和普通共鸣影响大。
人声之所以能通过语言沟通,实际上不同单词主要由音色变化产生,不同韵母实际由于口腔形态变化而改变对不同泛音的增强,例如i时小口型削弱低频加强高频,a时整体均衡,而u则对中低频泛音极大支持并削弱高频。同样,不同辅音也是不同泛音带来的区别。
泛音结构从某种意义上来说100%决定理论静态纯音色效果,但是实际上很多听感截然不同的音色本身在稳定时泛音结构是非常接近的,这里就需要引入下面几个同样关键的动态影响因素。
2,音头
即物体发声之初一瞬间或一小段时间所产生的不同于稳定状态的音色。类似于单词发音Bach和nach中辅音B和n的区别。尽管他们后面的a音色可能相同或接近,但是我们仍能通过音头一瞬间辅音清晰地判断两个单词。至此应有反驳:这不是音色构成的一部分,而是两个完整音色的组合。是的,这是一个复合音色,但是我们不得不讨论这个重要概念,因为自然界中几乎不存在完全单一的音色。
在声乐中,一个音头可能是伴随送气同时出现的一个音头较隐蔽的“a”,抑或是带上辅音或各种形式用气流冲破阻断的强力音头“f@”。在器乐中,打击乐和拨弦乐明显的捶拨噪音成为其标志性的音头,而管乐尤以圆号等为代表音头含糊的“嘟噜”声则是耦合气柱过程中震动冲突的体现。而当我们模仿乐器演奏哼旋律的时候,以“滴嘚滴”和“噔噔噔”模仿钢琴,以“梆梆梆”模仿铜管组,以“共共共”模仿打击组,也体现出对音头的区分。
虽然单一泛音在波形体现上可以科学对比,但是在实际听感中对于绝大部分人或许并没有自以为的那样敏锐,不妨试着打开几首不太滚瓜烂熟的不同乐器的曲子,关闭淡入功能,将进度条随意拖动,中途听到的有些掐去了音头的“余音”可能会让你一脸懵逼,一时分辨不出乐器。音头的音效,音量,长度对一个音色产生极为关键的影响。
3,渐弱
此渐弱主要指非人为因素的自然渐弱。主要存在于弹拨及打击类震动。
震动时即便除去音头,从产生到结束中间的整个音色实际仍然是变化的,是的,音色是无时不刻在变化的,除非技巧精湛的气鸣、弓弦及电子乐器可以做到音头后音色只产生忽略不计的变化。而这里主要讨论的是弹拨和打击震动由于没有新的驱动而在阻尼下逐渐渐弱带来的音色变化,主要有两个,一是音量高低产生的刺耳柔和听感,这个在下一章节讨论。而现在需要关注的是,泛音比例受振幅和共鸣环境的共同影响,而在音量渐弱乃至消逝的过程中,只有振幅变小了,而共鸣环境并未随之变化,势必造成泛音不同层级在一瞬间受到的阻尼和共振不同,并在一段时间内轮流受一组阻尼和共振效果的作用,最终导致各级泛音以不同速度衰弱。如果人不能明白,请脑补著名特效“Duang”,为什么不是“Duuuu”?
4,技巧/失误
其实从某种意义上来讲,技巧和失误都是以非自然或理想状态下产生带有明显特征的震动模式,所以归为一类分析。
有时候,两个音色比较接近的乐器演奏同一个长音,并不好分辨,这时我们可能希望听一段旋律演奏来区分。其中哪些因素帮助我们分清音色呢?
1:不同音高带来的音色改变。原理可参照上一节“渐弱带来的音色改变”。可能一个乐器音高和音色同时作较小(如二度)改变时不太容易察觉到音色有什么卵区别,两个乐器一比较,可能更容易区分。
2:同音高使用换把/替代音带来的音色改变。除此以外,对于弦乐来说,同样音高在不同把位下、泛音与否,对于管乐来说,同音高使用泛音/超吹/颤音指法与否,都能直接比对出音色区别。其中区别主要由震动位置和共鸣腔的相对位置改变,震源本身震动模式的改变,手指或其他阻尼影响等原因产生。
3:颤音等技巧。严格说来颤音分为4种,由于一些翻译和使用上的模糊这里不用学名而用代号表示。A:音高的上下连续浮动。B:音高的连续跳跃。C:音量的强弱连续浮动。D:反复快速重复一个音。由于BC实际是多个音的组合,提示乐器的跳音性能和飙车性能,对于一个长音修饰的AC。实际这两个就是前面所提到强弱高低,区别在于他利用人工操作获得更丰富的变化。不管怎么说,听一个更具动态的长音就像通过视频而非照片来了解一个人。
4:滑音。其实就是一小段夸张的颤音A,相当于非但看了一个人的视频,还是不可描述的视频。
5:强奏/弱奏。不用说就是更加夸张的渐弱或颤音C。对于物理乐器你可能会获得“这个乐器最多只能这么响”“这么响有点破音了”这些直观感受。
6:失误/噪音。这是个极为宽泛的概念,音头,强奏破音等之前提到的都能属于这里。弦乐手指和弦的摩擦声,管乐咔哒咔哒的按键声,乃至钢琴高音区无消音棉毡带来的不可控的长音,双簧管吹奏E-A手指抬慢了带出的Bb,葫芦丝吹奏筒音下方小三度时爆炸的泛音,号类吹出瞬间就被纠正的错误泛音级数,当你的木耳实在对一些乐器的辨别无能为力时,这些或许让演奏者小尴尬的特征音可能是你用于装逼或挽回脸面的最后救命稻草。但是这些噪音能否归入音色范畴,个人保留意见。

楼主 囧冏窘  发布于 2016-10-08 22:48:00 +0800 CST  
三、影响接收音色的要素
在发声体向外界传出震动后,还有一段十分惊险的旅途,以至于绝大多声音无法被绝大多数听众接收。
1,反射。反射来自发声体自身的,有效声波所达到空间的,以及听众的耳朵结构以及材质。这里重点介绍一下耳朵的材质,常见的有金的,木的和泥的。我们热爱的混响是主要是反射的功劳,合适的混响让耳朵高潮。
2,介质。一般是空气,往往也会加扇门,或者是水。这些额外的奇怪介质会较大影响接受音色,但是我们非常擅长将门或别的东西调整过泛音的音色脑补为一个部分还原了泛音的音色+一扇门,所以隔着门/墙仍然听得到隔壁寝室的莎碧在练吉他,你也别指望隔着墙他就听不出是你在骂他。
3,距离。不同距离下泛音削减比例不同产生音色变化,不同音色也有不同的有效传播距离。但是对于自己演奏乐器和一米远的听众听到的音色不同的情况,则可能较多包含了乐器自身朝向和反射结构/介质(演奏者自身可能更多骨传导)等因素。
4,录播设备
录制和播放技术达到完全完美之前,一定会有一定程度失真。但是除非是简易的扬声器或者实在太次的音响设备,就正常能用的播放设备完全可以满足音色特征的辨别了,分辨不出音色别急着烧耳机,先换耳朵。不同风格和档次的播放设备主要是整体或一块音区的整体影响(这个不用担心大脑会自动调节详见蓝黑白金裙子),以及细节的享受,这个细节对于辨别乐器来说有点牛刀杀鸡,毕竟烧音响的目的是为了听出指挥家内裤的颜色以及第三排左手边第二位穿披肩的女士的打哈欠的神态。那么让我们继续这一话题进入下一章聊聊玄学。

四、音色与听感与玄学
除了超重低音的动次打次以外,音色一般并不以触觉形式为我们所感受,而是以更加虚幻的听觉,这就决定了听感的主观性和玄学出现的必然性。其实以上介绍的要素虽然极力避开主观影响,但是仍然大量涉及主观感受,例如把超大音量的动听音色认作刺耳,或者把一些极端的音色当做厚重的美感而享受。而玄学的产生则是源于将非常抽象的波形和泛音比例具象为另一个更容易理解的范畴,往往还需调用联觉和脑补,如果这些仍不够,就吹牛逼。
原计划对一些常见音色特质进行逐个分析,但是由于音色的主观性以及晚期拖延症,现在只作简化讨论。对于我们最为关心的音色基础特性“厚薄”,主要影响为中低频泛音所占的比例。在仅有基音而几乎无泛音情况下,音色单薄。泛音主要集中在中低频时,音色浑厚,集中在高频而低频较少,仍为单薄听觉。但是两种特殊情况导致听感不尽统一,一个是泛音从低到高频呈平稳降低,例如钢琴,此时有人认为音色通透,偏薄和冷,也有人觉得钢琴较为沉稳厚重。另一种情况是各频都较强,例如唢呐,有人觉得嘹亮而不浑厚,而有人认为音色厚而丰富。
总体来说,在整体结构为低到高频逐渐降低为基准,倾向高频带来明亮,金属,清脆和华丽等特质,如口琴,羽管键琴,小号。倾向中高频则带来广阔,扁,湿润,甜美等特质,例如双簧管,巴松管,萨克斯。偏向中低频更加圆润,冷静,具有空间笼罩感,如钢琴,古典吉他,竖琴。有些乐器低频部分泛音绝对突出甚至超过基音,音色较为空灵,产生摩擦质感又由于高频不均衡,产生黯淡的假声效果,如长笛,尺八。如基音尤其突出,则为纤细,轻柔且较纯净的音色,如木笛和陶笛。泛音全部强烈,音色较紧致,有力甚至吵闹,如唢呐,电吉他一些失真效果。对于偶次泛音乐器,几乎失去第一三五七等泛音,音响较为梦幻独特,甚至怪异,但是由于偶次泛音得以加强将整体泛音列重心拉高,合理控制下音色圆润,如单簧管,排箫。除此以外,一些更复杂的组合以及细分到具体一个泛音的强度区别在此不作深入讨论,请大家自行体会。

五、后记
由于懒,其实这次大量观点并没有参考频谱或其他科学数据,全靠yy,希望有兴趣的同学投靠傅里叶拿着频谱研究,如有质疑和反对敬请撕逼,求谱之类的请勿回复。以上

楼主 囧冏窘  发布于 2016-10-08 22:49:00 +0800 CST  

楼主:囧冏窘

字数:250

发表时间:2016-10-09 06:47:00 +0800 CST

更新时间:2021-01-04 14:14:47 +0800 CST

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