@ 2014.07.06 , 10:21

班卓琴声为何如此特别

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声学专家一直不解班卓琴独特的金属音质,而最近一名理论物理学家揭示了真相。

班卓琴属于弦乐器,由于其独特的金属音质,常出现在乡村,民谣和蓝草音乐中。外行来讲,对这种乐器最深的印象应该是来自《激流四勇士》中的斗琴片段,充分展示了吉他和班卓琴的音质差别。

尽管设计简洁,金属音质也容易再现,但声学专家们长期以来都不解这种乐器产生独特音效的机制,其音效为何与其它弦乐器差别如此之大,比如吉他。

如今,诺贝尔奖得主,理论物理学家 David Politzer 利用业余时间揭开了这个谜团。他称,班卓琴之所以能产生独特的音调,是由于弹奏时其琴弦收缩的方式与众不同。他还用声音编辑软件 Audacity 演示了这一发现。

首先,让我们来了解下有关班卓琴的背景知识。班卓琴由一个音鼓和琴颈组成,琴弦一段固定在琴颈的末端,另一端穿过音鼓固定在鼓面上,固定琴弦的琴桥位于鼓面上。像大多数弦乐器一样,琴弦两端都牢牢固定。但不同的是,弹奏时,音鼓随最低音符共鸣,上面的琴桥也会上下振动。Politzer 表示,琴桥的振动就是班卓琴产生独特音效的关键所在。所以,让我们再了解些有关调音的背景知识。

早在1973年,斯坦福人工智能实验室的 John Chowning 就指出,进行特定的音频调解,可以达到令人震惊的音效。其中一个办法就是调节琴弦的张力。比如,吉他手可以通过快速上下搓揉琴弦,制造颤音。Chowning 发现,如果频率增大,颤音就会消失,音调也会发生变化。他进一步发现,音频增加几十赫兹后就会出现这种现象。Politzer 表示,上述现象对班卓琴的发音机制相当重要。弹奏弦乐器时,琴弦的张力会随振动发生变化。不过,一般会被琴弦发出的声音抵消。

而对班卓琴而言,这个张力变化却不容忽视。Politzer 称,当琴弦被拨动时,张力会随琴弦振动变化。同时,音鼓会以高出几十赫兹的频率共鸣,共鸣产生的振动会让鼓面上的琴桥随之振动,这就又改变了琴弦的张力。所以,琴弦自然振动改变张力,以及琴桥随鼓面振动改变张力这两个因素同时存在。Politzer 说道“关键点就是,每根琴弦的张力都会随鼓面振动发生变化。”

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正是振动频率的独特变化方式造就了班卓琴明亮的金属音质,这印证了 Chowning 的发现。

Politzer 表示,只需用开源声音软就 Audacity 就能轻松模拟这个效果。先录制一个班卓琴低音符,在鼓膜上接近琴桥的位置以每秒数次的频率播放,琴弦就会因张力变化发出颤音。

随后,使用软件加快播放速度,从而增加其频率,当达到36赫兹时,音色就会发生变化。“这时琴弦就会夹带金属叮铛声,犹如敲击薄铁片。”这可以进一步解释为何其它弦乐器没有这个特点。比如吉他,琴弦两端都固定在同一共鸣板面上,两端是同步振动。

但其它琴桥也位于相当末端的弦乐器,为什么没有这个特点呢?比如小提琴和曼陀铃。Politzer 解释道,这是由于这些乐器的共鸣箱是木制结构,随声音振动不会如班卓琴的鼓面那样明显。如果用木质材料制作班卓琴的共鸣箱,它同样会失去这个标志性特征。

本文译自 medium,由译者 claudio 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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