音樂聲學是研究樂音和樂律的物理問題的科學。
對樂器和人的發(fā)音原理的研究是從激勵器、共鳴器、輻射器三大部件來入手,以求得最高的發(fā)音效率和優(yōu)美的音色。簡單的響器,其激勵、共鳴、輻射合為一體,如鑼;電子合成樂器則用電路來模仿激勵器和共鳴器,輻射器就是揚聲器。
音樂家以音強、音高、音色(或稱為音品)作為樂音三大要素,客觀上決定任一聲音的物理參量是聲壓、時程和頻譜。對樂音而言,聲壓決定它的強度或響度感覺,頻譜決定它的音色。音高在聲學上稱為音調(diào),由頻譜中的基音頻率決定。若基音消失,音調(diào)的感覺不變,由諧音系列的結(jié)構(gòu)決定。
聲壓頻譜
樂音一般不是穩(wěn)定持續(xù)的周期信號,其時程可分為增長、穩(wěn)定、衰減三個段落。不同類型的樂音,三個段落的時間不同。例如彈弦音和撥弦音的增長段比拉弦音的短促得多,并且?guī)缀鯖]有穩(wěn)定段。在增長和衰減段,樂音的頻譜與穩(wěn)定段可以有顯著的不同。因此,樂音的音色與時程的關系很大。對樂器的每個部件,都可以分析上述參量,以總結(jié)出音質(zhì)優(yōu)美的樂器的最佳聲學條件。
例如,世界公認最佳的意大利斯特拉迪瓦里小提琴,其物理參量有哪些特色,現(xiàn)在已有了深入的研究。又如研究共鳴良好的歌聲,發(fā)現(xiàn)其頻譜中2.5~3kHz附近有一特殊的共振峰等。此外,各部件之間的耦合對于達到最佳聲學條件也很重要。充分了解各部件的振動原理和它們之間的耦合,樂器的制作和研究才有科學根據(jù)。
意大利斯特拉迪瓦里小提琴
除上述參量外,單件樂器和管弦樂隊的聲壓動態(tài)范圍、頻率范圍和長期平均頻譜是指導錄聲(即錄音)、調(diào)音、重放,使之達到最好聽感的基本參量,也屬音樂聲學的范疇。