技术帖:小号的泛音指法原理

chysu

1,首先 什么是泛音? 什么是泛音列? 什么是乐音?
  我们听到的每一个音高的声音，并不是一个单一频率的声音，而是有一个基音和其上的一堆泛音混合而成的。
基音是频率最低的那个音，决定了音高。而不同泛音的混合比例形成了音色。


假如基音是1, 则其上的泛音 按顺序为： 1.1 1.5 2.1 2.3 2.5 2.b7 3.1....     *1.1表示一点Do.
这里用1、5等表示音程关系。
假如基因是2， 则其泛音列依次为 1.2 1.6 2.2 2.#4......       *泛音列的音程关系是固定不变的。

也就是 无论小号 钢琴 吉他,,,,他们的1 的基音频率都是一样的。 只是基音其上泛音的不同组合比例，就决定了我们听到的不同音色。
同样是小号，使用材质、涂层后者某些物理设计也都会影响泛音的比例，从而改变音色。
比如小号和短号，短号更多的弯，这就使得高频率的声音较难传导，所以短号高频比小号少，结果就是短号声音更柔和。


那么为什么乐音是基音混着的一堆如此有规律的泛音?  
因为根据小号、钢琴、吉他的发音原理：他们是小号管内空气柱\钢琴、吉他琴弦震动发声。

根据物理学振动原理：在整个空气柱/琴弦震动发音的同时，这个空气柱/琴弦的整数倍分之一也在各自独立的振动发声。
他的1/2长度 对应的就是第一个泛音高八度,，1/3对应的是第二个泛音高八度5， 他的1/4(也是1/2琴弦的1/2)对应的就试高高八度1（也是高八度1的在高八度），1/5对应的是高高八度的3，
1/6(也是1/3的再1/2)对应的是高高八度的5(也是高八度5的再高一个八度)....依次....

神奇吧？这完全是一个物理原理+数学计算的过程啊
所以我们人作为自然界一分子，感觉器官 耳朵所听到和谐悦耳的乐音，其实是遵从了自然界的物理原理

并且，随着空气柱/琴弦乐来越短，振幅会越来越小。振幅小意味着能量小，音量也比较小——也就是说：我们听乐音时，基音是声音最大的那个，是最显著的，最容易分辨的。也就是它决定了音高。
同时 这也解释了，我们为什么自然而然的听着 1 3 5 以及1 3 5 b7 组合在一起就比较和谐?  因为这种和谐天生就存在于我们所听到的每一个乐音之中...


*另外，
对于鼓类的乐器，他的震动原理就没有琴弦或者空气柱那么简单。他震动时，可能也会分无数个区域在振动（类似琴弦的整数倍分之一震动），但这个原理我还不知道。肯定更复杂。
所以 鼓 锣之类的 本身音高就不明显，而且听着也含混（它的“泛音”列可能就不是遵从上面的那个规律）

chysu

2，小号的构造 以及按键的原理
   前面说过：
a,小号是通过嘴和号嘴震动激发号内空气柱振动发音，然后经过小号管内的散射、漫射、折射等等过程从号口发出来，就是我们能实际听到的声音。
b,号内空气柱的总长度决定了小号的音高(基音的频率)。 小号的材质、造型等等影响声音的音色(泛音组合比例)


小号有三个键，分别控制着三段小管子的通断,。第二键对应的管子最短，假设他的管长为1的话，第一健对应的管长就是2。 第三键对应管子的管长就是3。

所以我们想一下小号的1 以及低音的7， b7， 6， b6， 5， #4指法 分别对应的管长就是0（全放，其实不是0，因为小号本身有其他固定的管长），1=1（按二键），2=2（按一键），3=2+1=3（按一和二键，或者按三键。有两种按法！），4=1+3（按二键和三键），5=2+3（按一键和三键），6=2+1+3（一二三键全按）


  全放开是Do，每增加一个单位的管长，音高就降半音。——这就是小号的规律。
且因为1,2管长之和 等于第3管长，所以任何时候同时按1,2键都能用单按3键替代。


我自己也设想了一下：如果把第三管长度改成4，那并不影响小号的音域，只是我们的指法得全改了。
等我有钱有空了，我就自己做这样一个小号。 就我自己会吹  哈哈！！

chysu

3，但是 一，二，三键 考虑到第三键的管长等于第一和第二键管长的总合，能组合出来的管长只有6种， 从低音#4到1。而十二平均律告诉我们一个八度里面有12个音。
那其它音呢？
   

依靠第二部分讲的泛音原理。   注意：但是小号的泛音原理比较怪（这个目前我也没弄明白），它的泛音序列直接从1， 5， 1.1， 1.3， 1.5， 1.b7， 2.1往上， 没有一般泛音列中最下面的那个音。
   
低音#4的5度音是什么? 是#1。  低音5的五度音是2。 低音#5的五度音是#2。低音6的五度音是3。 低音b7的五度音是4。 低音7的五度音是#4。1的五度音是5。
——至此，借助5度泛音，我们从低音#4 一直能演奏到5了。

再继续，
    低音#4的高八度音是#4， 哈哈 和低音7的五度音是重合的！ 也就是说#4有两个指法，一个是一二三全按指法的高八度泛音，另一个是按第二键指法的五度音。
低音5的高八度是5,  哈哈 和do的5度是重合的， 所以5有两个指法，全放开 或者按一三键。


依次类推.... 你得到了整个音域。
且因为不同指法下的不同泛音有重合，所以有些音有多种指法。



其他，
1，因为泛音间的音程越来越密，所以随着音越来越高 同音多个指法的情况月来越多


2，因为小号乐器原理的问题，有些指法的泛音音准有问题，所以我们常见的指法中只保留音比较准的那些。
   而且同一个音，按的键越多 音色就会偏暗，所以在考虑音准之外，你还可以根据乐曲色彩要求 选择不同的指法。

3，也因为随着音越来越高，泛音越来越密， 同一个高音属于不同指法泛音的情况越来越严重。所以吹高音时 一定要有足够的音高概念 否则高音很容易吹错。
   为啥说小号比萨克斯难？除了基本功难外，萨克斯基本一个指法对应一个音高，而小号一个音可以用多个指法吹出来 全靠嘴上功夫


4，很多教材中，都有同一个指法 按照1 5 1.1 1.3 1.5. 1.b7 2.1吹泛音的练习。就是练习你得嘴唇的控制能力

5，如果你吹的足够高 比如到2.5以上,那时候 泛音密集到 你同一个指法想吹什么音高就是什么音高, 几乎是无级变速了。

chysu

上述就是 小号的机械以及演奏音阶的原理。

感慨：无论人还是物 作为自然界一份子，都逃不脱自然的规律。看似很主观的音乐，其实全在物理数学的掌控之中。

sean_han

弯头多高音少？圆号是否高音比大号少？

chysu

sean_han 发表于 2016-8-30 18:11
弯头多高音少？圆号是否高音比大号少？

弯曲多少只是影响声音高频的因素之一。
同等管长、管径等条件下，弯曲越多，高音音频损失约多。音色也就越柔和。

这个原理不仅仅只是乐器，基于电磁波传送的现代无线通讯也是这样的。

因为国家给中国移动4G信号分配频率比较高，所以电磁波传送损耗比较大，所以中国移动虽然TDSCDMA建站比电信、比联通都多，但是其覆盖确差于这两家。就是因为高频在传送中易损耗（特别是非直线传送时）。

Fanfara

感谢楼主讲述原理