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聊一聊一些熒幕和現(xiàn)場背后的音頻故事(12)——駐波到底是什么鬼,為什么它這么擾人

2020-02-01 11:58 作者:盲人號(hào)  | 我要投稿

我們先從百度詞條入手啊,

駐波是指頻率相同、傳輸方向相反的兩種波(不一定是電波),沿傳輸線形成的一種分布狀態(tài)。

駐波是自然界一種十分常見的現(xiàn)象,生活中無處不在,例如水波、樂器發(fā)聲、樹梢震顫等都與駐波有關(guān)。駐波是物理教學(xué)中比較重要的一部分內(nèi)容。?駐波是一種常見的物理現(xiàn)象。各種樂器的發(fā)聲原理都是和駐波相關(guān)的。比如常見的弦樂器和管樂器分別是利用了弦上的駐波和管中的駐波進(jìn)行發(fā)聲。

震動(dòng)和光撞到物體并被完全反射就會(huì)發(fā)生駐波,駐波有良性和惡性的,本質(zhì)看是否可以被控制

生活中的案例就是

1.光的

將兩面完全一樣的鏡子對(duì)照著放開,去觀察處在其發(fā)射對(duì)像的物體在鏡子中的變化反饋,會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)物體仿佛疊加了“萬花筒”以一個(gè)近似“等比數(shù)列”的圖像無限“復(fù)讀”下去

圖出自盜夢空間
WTM就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)讀機(jī)

2.震動(dòng)的

用手去觸摸正在運(yùn)作的洗衣機(jī)會(huì)感覺到手被帶動(dòng)的觸感,但摸邊角的地板或墻面就不會(huì)這么明顯,救護(hù)車從眼前開過會(huì)顯得這個(gè)聲音更響,音調(diào)更高,反之當(dāng)它開遠(yuǎn)的時(shí)候就會(huì)顯得這個(gè)聲音變輕了,變暗了。



單獨(dú)的一根弦或密閉空間中的空氣的震動(dòng)是無法帶動(dòng)空氣一同震動(dòng)的,所以,腔體造就了樂器的可能性(就像是說話很輕的人,用過麥克風(fēng)的拾音后,比起大嗓門的人,在“細(xì)膩感”的表達(dá)上存有優(yōu)勢,反之,大嗓門會(huì)壓縮整體電平的動(dòng)態(tài)范圍,損失非常多細(xì)膩的諧波

1.木吉他

弦的駐波進(jìn)入腔體經(jīng)過反射后震動(dòng)空氣發(fā)聲,不同的木材反射率不同導(dǎo)致了,不同材質(zhì)樂器的音色不同,用手按壓弦的這個(gè)動(dòng)作實(shí)際就是將弦的“有效震動(dòng)”距離減小,而更短的弦基頻就越高導(dǎo)致了音高的變化

2.大提琴/低音提琴

更大的弦共振能量更大,相對(duì)基頻會(huì)更多泛音也充足而飽滿,常用的樂器木材中,桃花芯木偏重,所以共振少,而低沉,云杉木偏輕而反射積極,高頻明亮,核桃木中頻突出

3.小提琴/中提琴

弦的構(gòu)造在于,如果物理結(jié)構(gòu)上越是離開琴體/腔體(木吉他,帶搖把的電吉他),那就更容易收到琴體/腔體帶來的反射駐波,反之,通體設(shè)計(jì)的,類似提琴,穿體式的電吉他,接受到琴體的反射駐波的比例就小的多,更小的弦?guī)?dòng)腔體的能量小,共振頻率也相對(duì)小,泛音也少

4.電吉他

電吉他的磁柱代替了原生樂器的腔體功能,但弦的駐波依舊會(huì)受到反射的琴體駐波影響,所以整體來說琴頭制作越是復(fù)古,弦的張力越是小的琴音色泛音多,而復(fù)古,弦的張力大的琴,琴體共振小,現(xiàn)代而前衛(wèi)

5.銅管樂器

銅管樂器是一種比較全面理想的駐波發(fā)聲模板,整體泛音和共振峰排列整齊,所以在聽感上不太會(huì)顯得“破爛”,容易顯得高雅,長度是影響管樂器音域的主要原因,所以越長音域越廣,當(dāng)然嗩吶這種流氓樂器除外

6.鋼琴

鋼琴的腔體也是一個(gè)非常好的參考案例,鋼琴的高音聲部的弦數(shù)量少,而且弦距短,所以缺少所謂的“八度音”聽感,顯得干澀和尖銳,低音區(qū)弦多而弦距長,泛音多,低沉而渾厚

6.名族類撥弦樂器

古琴和揚(yáng)琴的腔體是帶來聽感和音色的主要原因,桐木和云杉木相對(duì)會(huì)帶來不同的高低頻反饋
琵琶是種缺乏腔體的樂器,所以決定了它的“干聲”必定顯得干澀而缺乏混響的

7.打擊樂器


鼓的共振單元比較小,所以共振峰模板比較“畸形”,波峰會(huì)非常緊湊,動(dòng)態(tài)會(huì)非常大,但這不意味著打擊樂器就沒有音高和泛音的區(qū)別,相反,根據(jù)風(fēng)格這些反而可以更自由的調(diào)配,就比如非一體式的擦片會(huì)讓擦片聲音更加“散”,kahon,沙錘這種小打很適合用來加花

8.合成類樂器

這個(gè)其實(shí)用一整個(gè)專欄才寫的完,因?yàn)閷?shí)在是太多變了,但一般因?yàn)橹挥谢l,所以合成類樂器的一個(gè)特點(diǎn)就是比較高頻缺乏“活力”

9.特色樂器

比如卡祖笛,就是講人說話的腔體去震動(dòng)震膜來發(fā)音,也就是音調(diào)不是由演奏決定,是由吹奏人的音高來決定的


p.s:其實(shí)很多中國名族樂器因?yàn)樵O(shè)計(jì)上不太有考慮聽感的因素.......很多的“干聲”都非常難聽

因?yàn)榻M成一個(gè)聲音的載體本身并不是一個(gè)絕對(duì)的正弦波基音,它可能是不同的頻率的正弦波,方波,三角波,甚至的噪音的結(jié)合,所以認(rèn)知音高的時(shí)候我們應(yīng)該從基頻下手去認(rèn)知,但認(rèn)知和分辨音色卻需要有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。


駐波的危害

駐波利用給人們帶來了非常多的便利,但反過來,濫用也帶來了相應(yīng)的危害,

共振

共振(resonance)是物理學(xué)上的一個(gè)運(yùn)用頻率非常高的專業(yè)術(shù)語,是指一物理系統(tǒng)在特定頻率下,比其他頻率以更大的振幅做振動(dòng)的情形;這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的周期振動(dòng)便可產(chǎn)生很大的振動(dòng),因?yàn)橄到y(tǒng)儲(chǔ)存了動(dòng)能。當(dāng)阻力很小時(shí),共振頻率大約與系統(tǒng)自然頻率或稱固有頻率相等,后者是自由振蕩時(shí)的頻率。

(1)古代的一隊(duì)士兵在堅(jiān)固的橋上整齊地走會(huì)導(dǎo)致橋坍塌(2)當(dāng)直升機(jī)在地面工作時(shí)(或滑跑時(shí))受到外界振動(dòng)后,旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)偏離平穩(wěn)位置,這時(shí)槳葉重心偏離旋轉(zhuǎn)中心,旋翼重心的離心激振力,激起機(jī)身在起落架上的振動(dòng),造成物理損壞(3)樂器的金屬和銜接鍵固定不良,在演奏中跑音或者發(fā)生物理損壞(4)利用人體內(nèi)臟固有的振動(dòng)頻率,造成次聲波殺人(5)微波爐可以利用水的共振來加熱食物,也可以反過來加熱其他東西

相位抵消

相位(phase)是對(duì)于一個(gè)波,特定的時(shí)刻在它循環(huán)中的位置:一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點(diǎn)的標(biāo)度?[1]??。相位描述信號(hào)波形變化的度量,通常以度 (角度)作為單位,也稱作相角。 當(dāng)信號(hào)波形以周期的方式變化,波形循環(huán)一周即為360° 。

相位(phase)是對(duì)于一個(gè)波,特定的時(shí)刻在它循環(huán)中的位置:一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點(diǎn)的標(biāo)度?。相位描述信號(hào)波形變化的度量,通常以度 (角度)作為單位,也稱作相角。 當(dāng)信號(hào)波形以周期的方式變化,波形循環(huán)一周即為360°?


當(dāng)兩個(gè)波被疊加的時(shí)候,相位相反的將互相削減各自的能量,相位相同的,或者波峰相撞的將疊加(這點(diǎn)在錄音是時(shí)候尤為明顯)


例如對(duì)一個(gè)長6.97寬5.51高3.08的房間作模擬的結(jié)果:

而實(shí)測實(shí)物聲學(xué)處理后的結(jié)果:

可以看出一個(gè)沒有發(fā)散聲波的裝修環(huán)境中,聲音發(fā)出后反射的駐波會(huì)直接與原聲波產(chǎn)生“相位抵消”最終導(dǎo)致錄音的波形出現(xiàn)缺失“高頻和身體感”的細(xì)節(jié)。

而相對(duì)于有了聲學(xué)發(fā)散駐波的裝修的“大房間”,小房間和沒有發(fā)散駐波的房間錄制音頻的結(jié)果很可能是“低頻臃腫,高頻生硬,缺乏腔體感”


當(dāng)然,這不是絕對(duì)性的考量,不過了解這些客觀因素可以給結(jié)果帶來的變化是一個(gè)思考關(guān)鍵問題的態(tài)度吧,這次專欄就先這樣,下次再見

聊一聊一些熒幕和現(xiàn)場背后的音頻故事(12)——駐波到底是什么鬼,為什么它這么擾人的評(píng)論 (共 條)

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