洞簫的發(fā)音原理、泛音與共鳴

了解洞簫的發(fā)聲原理,我們首先要了解什么叫邊棱音?
當一股氣流以一定速度射向一個帶有尖銳邊緣的管子入口邊棱時,氣流就會被分為兩股,形成上下兩個分離的氣體渦漩,渦漩之間產(chǎn)生空吸,導致相互碰撞。如果氣流不斷,渦漩之間的碰撞也就會持續(xù)下去,渦漩碰撞發(fā)出的聲音就稱為邊棱音。
在氣流角度不變的情況下,氣流流速越快,邊棱音的振幅也會變大。當流速持續(xù)加快到一定程度之后,邊棱音中的基音就會被抑制,凸顯出泛音,持續(xù)加快的話,在出現(xiàn)幾個泛音之后,反而沒有聲音了。
單純的邊棱音,十分微弱,而且里面有許多頻率很高的聲音夾雜其中,像是一種嘶嘶的噪音,甚至聽不見。但是就是這種邊棱音通過一個共鳴腔體中的空氣柱振動耦合,聲音就會變大,并且音色變的圓潤。
以上就說明我們洞簫的發(fā)聲原理,是我們吹的氣流,通過簫的吹口,形成邊棱音,然后通過簫管內(nèi)空氣柱振動耦合,從而發(fā)出我們聽到的簫聲。
泛音
簫友們都曉得,我們吹簫的氣流加快會出現(xiàn)比原先高一八度的聲音。我們拿G調(diào)簫的筒音5來說,我們緩緩吹的時候,我們聽到的低音5,加急一些氣流,會變成中音5,再加急就變成了高音2,再加急就變成了高音5。這是什么原因呢?
為了更好的理解,我們先來說一下弦樂器的發(fā)聲,在音樂聲學和音樂理論研究中,大家都知道,任意一個物體振動發(fā)聲的時候, 都不可能只產(chǎn)生一個頻率的聲波,我想即使是音叉敲擊發(fā)聲,都不是單純的。比如我們的弦樂器,當一根弦發(fā)生振動的時候,會產(chǎn)生一個基波,這個聲音被我們稱為基音。而這根弦在振動的時候,弦的二分之一、三分之一、四分之 一、五分之一、六分之一等部分也同時振動產(chǎn)生聲波,其頻率恰恰是整根弦振動產(chǎn)生的基音的 2 倍、3 倍、4 倍、5 倍、6 倍……但振幅卻很小的,一般不易被聽出,叫倍音(也被叫做第 2、3、4、5、6……泛音),通過樂器的共鳴腔體放大之后,被我聽到主要是基音,當然也有倍頻的泛音,只是基音比較凸顯而已。

我們吹簫的同時,形成邊棱音的同時,簫管內(nèi)的空氣柱也同時在振動,當邊棱聲的頻率與空氣柱的振動頻率接近的時候, 發(fā)生了耦合效應,聲波被突然放大了,我們耳朵聽到的就是這個聲音。在我們沒有更快的加速氣束的時候,我們聽到的聲音主要是基音。那么這時候的泛音又是怎么回事呢?我想道理是一樣的,發(fā)出的邊棱聲也會有相對基音的二倍三倍四倍等等頻率的聲波,而簫管內(nèi)的空氣柱 振動也不是單一的,簫管的一半、三分之一、四分之一、五分之一段等都同時在振動。這些頻率的聲波和空氣柱振動都發(fā)生了耦合,只是基音的振幅最大, 所以耦合后,我們聽到的聲音主要是基音。
邊棱音在氣流加快到一個臨界點的時候就發(fā)生了變化,主要的音波不再是基音,而是二倍音。那么經(jīng)過與簫管內(nèi)的空氣柱振動耦合之后, 我們聽到的簫聲就是二倍音。這就是為什么我們?nèi)磁凳堑鸵?5,超吹就是中音 5 了。進而高音2,高音5就是同樣的道理。
共鳴
上面我們講述了洞簫發(fā)聲原理以及泛音的形成,那么下面我們來說說共鳴,這個詞語在簫友中是個明星詞語,每個人都在說共鳴。有的人誤把聲音的振幅大,也就是音量大就做共鳴大,搞出一個大共鳴的概念,其實共鳴用大字本身就是錯誤的。共鳴不存在大小。
上面我們說了,洞簫發(fā)聲的時候,不單單是一個頻率的聲音,進而通過簫管這個共鳴腔體里面空氣柱耦合放大之后呢,也不會是單一的頻率的聲音。比如我們吹洞簫的筒音的時候,基音就是低音5,但是同時也會有許多其他頻率的聲音。簫管腔體空氣柱的振動也不是單一的,這樣耦合之后,聲音也不是單一的頻率,除了我們的基音(聲音的基波)之外,還有其他頻率的聲音,這些其他頻率中,倍頻更加顯著一些。
那么共鳴是什么呢?簫聲中除了基音之外,同時有其他倍頻泛音的聲音,同時發(fā)出不同的泛音越多,我們就說共鳴越是豐富。但是也請大家注意,不代表共鳴越是豐富,簫聲就越好聽。如果聲音里面高倍頻的泛音過大,聲音就會變得刺耳,就像我們總覺著洞簫的高音沒有低音好聽的道理差不多。
由上可知,洞簫的共鳴是否豐富,是由簫管的腔體和氣流通過吹口情況決定的,簡單來說,就是你的簫聲共鳴是否豐富,是由你的口風以及洞簫簫管內(nèi)部空間形態(tài)決定的。例如,你拿兩管簫,其中一管簫,無論你如何改變口風、加壓,共鳴也有所改變,但改變不是很大,注意是有變化,但不大。而另外一管簫,通過改變口風、加壓,共鳴變化就很大。有點繞哈,但是你記得,口風和簫管對共鳴影響是一樣大,但是聲音是通過簫管空氣柱振動耦合放大的,所以你感覺好像是簫管對共鳴影響更大一些。


賀蘭原,原名李家雨,著名洞簫制作人、工藝美術師。
賀蘭老師精于理論研究和工藝實踐,其作品兼具物理性能和工藝美學,在洞簫制作領域享有盛譽,制作的作品不僅在中國大陸和中國港澳臺地區(qū)使用者眾多。在海外如美國、加拿大、澳大利亞等國家都分布著賀蘭老師簫作品的使用者。賀蘭老師說,對于海外的簫友,他的簫作品不單就是一件樂器,更攜帶著中國傳統(tǒng)文化。賀蘭老師曾說,每一支簫都是他的一個世界。