音樂的科學

『音響學』這門課程讓音樂系的學生了解音樂的一些物理現象，也幫助演奏主修的學生，深入掌握樂器的發聲、共鳴原理。鄭德淵教授從聲音的特性、弦樂震動原理，一路談至中西管、弦樂器之聲學、擊樂器的頻譜...是樂器音響學的最佳教材。

全音樂譜出版社　商品編號：B643

作者 鄭德淵 出版日期 2003年5月初版 ISBN 9578371594 總頁數 316 出版年代 90年代

【自序】 自民國六十七年開始在音樂系教授音饗學課程至今，已二十五年，這門課程確實給音樂系的學生一些幫助，讓他們了解音樂的一些物理現象，當然也幫助了一些演奏主修的學生。不過，要深入到什麼層面，數學及物理的理論要到什麼的程度， 則是令人困擾的問題。 這二十幾年來，除了徐氏基金會出的「音樂的科學原理」(早已絕版)，以及曾在音響雜誌連載的「音樂的藝術與科學」外，在市面上能看到的大概只有筆者的「音樂音響學」(絃樂器的科學理論)及「樂器的音響學」(不再版)而已了，大陸上曾出版「音樂物理學」及「樂聲的奧秘」，是兩本値得推薦的書，可惜不易購得。(70年代中期出版的〈樂器科技〉以及改名的〈樂器〉有相當多的樂器音響學相關資料。)英文書籍一些相關書，特別是Rossing的Physics of Musical Instruments，以及日文的〈樂器の音響學〉(安籐由典)特別値得推薦，這些都是本書的重要參考及引用的書目。近日北京韓寶強先生也出了一本「音的歷程─現代音樂聲學導論」亦値參考。 經過二十幾年的教學，筆者再次重新整理，編寫了這本既有基本概念又略深入的樂器音響學，希望能對音樂科系的學生有所幫助。作爲教科書參考用書，爲求文字簡潔順暢，未能每一論述皆加引註，特別對所引用之著作作者致謝，對於大陸書店張經理之慨允出版，表示感謝之意。 國立台南藝術學院民族音樂學研究所所長 鄭德淵 教授 2002.12    【內文選讀】 第一章 聲音與樂音 1.1 聲音的性質 如果我們作如下的敘述：「聲音包括樂音與噪音，好聽的稱爲樂音，不好聽的爲噪音：樂器是能發出好聽的聲音一即是發出樂音的器物。」這樣的說法好像很淸楚的解釋了聲音、樂音、噪音與樂器，但卻不是正確的說法。如何向聾子描述聲音呢？大鼓大鑼的聲音是不是樂音呢？能敲出美妙聲響的碗算不算樂器呢？因此我們還是要好好來定義這些名詞。 我們如果將音叉敲出後迅速觸及耳根，或在說話時用手指貼在喉頭前面，可以發現聲音的產生是因爲有一種輕微的振動所引起的，因此可以作如下的定義：聲音是經由「某些物質」而可以「感覺到的振動」。這裡提到了兩個因素，一個是要經由「某些物質」，即是媒介物，如最熟悉的「空氣」，例如平常兩個人面對面的談話：或者是「固體」如鐵軌，小時候我們將耳朵附在鐵軌上可以聽到遠方火車傳來的聲音；或者是「液體」，例如我們潛到游泳池裡，還是可以聽到人們在游泳池邊的談話。這三種物質，不管是氣體、固體、液體，都是聲音媒介物，聲音需要藉由它們來傳送，此種現象可由以下的實驗來獲得證明：在一玻璃罩內放一電鈴，通電可發出聲響，但若將罩內空氣慢慢抽光，則通電後聲音將漸弱而至無聲。所以似乎我們可以這樣推論：在空氣稀薄的高山上交談會比較吃力。 聲音是能感覺到的振動，是一種波動現象，是一種壓力的交替變化，或者說是一種質點(如空氣分子)位移或速度的交替變化。圖1.1所示者即爲活塞及靜止空氣的模擬發音系統，活塞的推動，造成內部空氣的壓力形成一疏一密的層次結果，就像丟石頭進水池，形成一波波的漣漪向四面擴散，這種球面式的輻射傳播，使我們能夠聽到。氣球爆破，引起空氣中分子質點位移及壓力變化，傳到耳中，在耳中經過一番過程，使我們聽到……

目錄

第一章 聲音與樂音  1.1 聲音的性質  1.2 聲音的計量  1.2-1 響度  1.3 頻率與音高  1.4 波形與音色  1.5 音樂之時間與音質特性  1.6 人耳與聽覺  第二章 樂律與樂音  2.1 樂律  2.1-1 五度相生律  2.1-2 純律(Pure Temperament)  2.1-3 十二平均律(Equal-Temperament)  2.1-4 三種律制之比較  2.1-5 音程之協和程度  第三章 弦樂器的振動理論  3.1 弦樂器的激振系統  3.1-1 梅爾遜定律  3.1-2 弦的振動方式  3.1-3 絃的振動模式  3.1-4 泛音與泛音分析  3.1-5 不同方式與位置的激振的聲波  3.1-6 絃的運動  3.1-7 絃的音色  3.2 絃樂器的共振系統  3.2-1 絃與琴體的耦合振動  3.2-2 板振動原理  3.2-3 琴面板、底板與琴箱體之聲學  3.3 面板的物理  3.3-1 面板製材一梧桐之硏究究  3.3-2 共振面板的物理特性  3.3-3 密度與比重  3.3-4 木材內的聲音傳播速度  3.3-5 木材的聲音之減衰  3.3-6 木材的動彈性係數與內部摩擦  第四章 絃樂器之聲學  4.1 提琴的聲學  4.1-1 小提琴的基本特徵  4.1-2 琴箱的共振與琴板音  4.1-3 琴馬  4.1-4 音柱與力木  4.1-5 f形音孔與邊飾與漆膜之聲學功能  4.1-6 提琴音質的探討  4.1-7 提琴族的聲譜  4.1-8 小提琴音質之評估  4.1-9 小提琴材質及其他  4.2 胡琴類樂器  4.2-1 二胡之聲學特性  4.2-2 胡琴族樂器之聲譜  4.2-3 胡琴類樂器的改革  4.3 彈撥樂器  4.3-1 吉他的聲學  4.3-2 琵琶及其制作的科學  4.3-2.1 琵琶制作的科學  4.3-2.2 雙共鳴箱柳琴  4.3-3 箏  4.3-3.1 箏絃的力學分析  4.3-3.2 箏之音色分析  4-3-3.3 箏絃與面板之耦合共振試驗  4.3-3.4 日本箏之聲學  4.3-3.5 箏的聲學研究  4.3-4 豎琴  4.3-5 撥弦樂器之聲譜分析  4.3-5.1 豎琴  4.3-5.2 大鍵琴  4.3-5.3 吉他、曼陀林  4.3-5.4 日本三味線  4.4 擊弦樂器  4.4-1 鋼琴  4.4-1.2 琴弦性質  4-4-1.3 響板、琴槌與音質  4.4-1.4 鋼琴之聲譜硏究  4.4-1.5 觸鍵的聲音特性  4-4-2 揚琴  第五章管樂器的振動理論  5.1 空氣柱振動  5.1-1 管口修正  5-1-2 管子尺寸與音高之關係  5-2 邊稜音與簧片激振  5.2-1 自由邊稜音  5.2-1 自由邊稜音  5-3 激發系統與管體之耦合  5-3-1 邊稜音與管子的耦合  5.3-2 簧片激發與管子的耦合  第六章管樂器的聲學  6.1 笛蕭類樂器  6.1-1 橫笛頻率之計算  6.1-2 吹奏橫笛的各種因素  6.1-3 哨笛與壎  6.2 單簧類樂器  6.2-1 自由簧樂器  6.2-2 單簧管  6.2-3 笙  6.2-4 管風琴  6.3 雙簧類樂器  6.3-1 雙簧管  6.3-2 嗩吶  6.4 唇簧樂器  6.4-1 唇與號嘴及號管之耦合作用  6-4-2 號管形狀與發聲  6.4-2 銅管樂器的發聲  6.5 管樂器之泛音  6.5-1 管樂器泛音構造之比較  6.5-2 各屬樂器間因種類所呈泛音構造差異  6.5-3 管樂器泛音構造的分析  6.5-5 管樂器之材質  6.6 人聲樂器  6.6-1 喉頭的發聲機制  6.6-2 人聲的共鳴系統  第七章擊樂器之聲學  7.1 排琴樂器  7.1-1 木琴  7.1-2 馬林巴琴  7.1-3 鋼片琴  7.1-4 管鐘琴  7.2 鼓類樂器的振動理論  7.2-1 定音鼓  7.2-2 鼓  7.2-3 鼓的頻譜性質  7.3 鐘鑼類樂器  7.3-1 鑼鈸  7.3-2 鋼鼓  主要參考及引用書目