[原创]小号演奏的工程学臆测

HITrubo

这是我通过控制原理和信号系统对小号演奏做出的一些推断,

希望对各位有一定帮助!
我的 图没有贴上请多原谅!

      演奏作为音乐表现的一部分，其浅显看来是感性的行为。而任何事物都遵循由感性认识到理性认识的认识规律，演奏也不例外，理性地认识演奏对演奏者来说不无裨益。笔者在下文中将以小号为例，从工程学系统分析的角度讨论演奏。

     为了更好地分析演奏，我们首先定义演奏系统。所谓系统是指有若干相互联系和相互作用的要素组成的具有特定功能的统一整体，而构成系统的组成单元称为要素。这里我们将演奏者、乐器和演奏环境等要素组成的系统称为演奏系统。一般来说，一个系统包括前向通路和后向通路。后向通路又称反馈，通常用来监督前向通路的工作情况。对于小号演奏，嘴通过号发出声音是前向通路作用的结果；而声音传到演奏者的耳朵，使演奏者能够按照听到的声音来控制将要或正在演奏的声音，这就是反馈。分析演奏系统就是要观察演奏系统的工作情况。我们提取系统中某些要素发出的声音来实现对系统的观察，将声音看成随某一个变量变化的函数，我们称之为信号。分析系统就是的重要方法就是分析系统中的信号。

（一）演奏系统的时域分析
      如果把小号发出声音的振幅看成随时间变化的量来分析演奏，就是小号演奏系统的时域分析。假设系统输出声音的振幅为A，A是随着时间t的变化而改变的。
理想的状态下，A的建立如下图1-1所示，由信号分析学的理论知道：若要达到这个指标，需要无穷大的功率。实际的系统是不可能提供这一条件的，所以图1-1的指标只能接近而不能达到。
      一般地，A的变化如图1-2、图1-3或图1-4所示。
      从图1-2可以看出，A的建立过程中，A在纵轴方向上有波动，波动时间为t1。若波动缓慢，这种演奏的听觉效果就是常说的“颤音”。因为“颤音”出现在A建立之初，即“音头”位置，所以这种发声方式不是演奏者所期望的。这种效果主要是演奏系统的某些要素（例如嘴唇、舌头）在发音时不稳定造成的。若波动速率非常快，接近所发音的频率，这就影响了“音头”的音色，听觉的效果就是“音头”有“兹兹”的声音，这种方式也是不理想的。引起这种效果的原因除人为因素外，也可能与乐器本身属性有关。这是因为系统输出的响应与乐器的阻尼有关。如果乐器的阻尼很小（声音很薄），虽然声音建立所需时间短，但嘴部微小变化都会对乐器产生较大影响，从而出现上述的失误；如果阻尼较大（声音较厚），尽管声音建立稍慢，但由于声音变化所需的条件更苛刻，所以更容易获得稳定的声音。通过上面的讨论可知：声音建立的灵敏性和声音的稳定性是相互矛盾、不可兼得的。在乐器的制作中，制造商大多追求乐器的稳定性，用加重乐器的方法增大系统阻尼。
      图1-3所表示的则是正确的声音建立方式，在这个过程中，声音建立较快，而且在建立过程中没有波动，这样的声音平稳、没有杂音是演奏者所期望得到的。
      除了研究声音振幅与时间的关系外，声音振幅与乐器稳定性之间的联系也是值得关心的。作为乐器，小号本身也是一个系统，所有系统都存在稳定工作的条件，现在要提到的就是系统稳定所要满足的声音振幅条件。无论小号是什么形式的系统，声音振幅总是会影响到小号的工作状态。一般来说，从不振动起，振幅逐渐变大，工作状态就会接近临界状态（即界于稳定状态与不稳定状态之间的一种状态）。这样就必定存在一个振幅使得在振幅再增大时，系统进入不稳定状态。所以，在演奏时演奏者应该适当地控制音量，让小号在稳定状态下工作。若控制不好，一旦乐器进入不稳定状态，即使演奏者的控制能力再强，也无法得到理想的效果。这就是许多小号演奏者在演奏强音时容易出现错音的根本原因，演奏者对于不同的乐器应该运用不同的强度的对比来解决这一问题。
（二）演奏系统的频域分析
      除了声音的强弱，演奏者同样重视的是声音的高低。音高是由声音的振动频率决定的。将系统声音看成随频率（这里用f表示）变化的量来分析，就是系统的频域分析。频域分析的目的是观察和研究在不同的频率的工作状态下，演奏系统发出声音的区别。对于演奏者来说，频域的分析要比时域的分析直观的多。
理论上，时域的分析与频域的分析是存在紧密联系的。进一步的讲，一个时域的信号与一个且唯一一个频域信号相互对应。本文将时域和频域分开讨论，是让读者更直观地理解分析过程。
      很多演奏者会有这样的感觉：有相同的气息演奏时，高音和低音的响度是不同的。这是什么原因呢？下面我们用频域分析方法分析演奏系统来解释这一问题。
首先来认识一下系统的另外一个性质——通带。通俗地说，通带就是在输入强度不变的能够获得足够大响应（声音）的频率范围，图2-1、2-2中，f1、f2之间和f3、f4之间的范围就是系统所对应的通带。通带的宽度称为通带宽度，简称带宽。每一个系统都有自己特有的通带和带宽。
      图2-1是理想系统的频域响应，和时域的分析相同，这种响应实际是不存在的，最多也只是用来近似的模型。图2-2则是实际的系统可能产生的响应。在演奏系统的通带的中间（即f1、f2中间）演

安康羊

哈哈！很有创意！专业性也很强！没有图理解起来很费劲啊！

HITrubo

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WTO

这个教学内容在国外的音乐学院很受欢迎，
  tmtkhe@sina.com，我对这个感兴趣，谢谢

BTM

专业点了，要图才更好！！！！！！！！