編譯/程伊兵

（中國音樂學院，北京 100101）

打擊樂器的振動體通常采用以下幾種基本方式：棒、膜、盤、氣柱或氣室（air chamber）。在這幾種方式中，除了氣柱方式外，其他成份中振動模式的頻率不是和諧相關，因此，打擊樂器以它們聲音的不諧和分音為特征。此外，打擊樂器的另一個特點是其聲音振幅的常量變化，觸發(fā)時迅速上升且不像大部分弦樂和管樂器那樣抵達一個持續(xù)狀態(tài)，而是立即開始衰減。

1 鼓（Drums）

鼓可以說是人類最早的樂器（人聲除外）。除了一些鼓如半球形銅鼓（kettledrum）、塔布拉鼓（tabl?。┡c火箭筒鼓（boobam）可以表現(xiàn)出強音高感覺外，而其他鼓則無法實現(xiàn)。低音鼓（bass drum）、軍鼓（snare drum）、次中音鼓（tenor drum）、嗵嗵鼓（tom-tom）、邦戈（bongo）、康加（conga）等許多非洲與東亞地區(qū)的鼓都屬于后者。

按照振動系統(tǒng)的差異，鼓可以被分為三類：單振膜蒙于封閉氣室（如半球形銅鼓）；單振膜的兩面都接觸空氣（如一些嗵嗵鼓和康加鼓）；雙面蒙膜的密閉氣室（如低音鼓和軍鼓）。

理想振膜的12種振動模式如圖1所示。它們的頻率取決于直徑、張力和每單位面積的質量。盡管真鼓膜的一般模式頻率或許與那些理想振膜十分不同，改變模式頻率的主要因素為氣團壓力負荷（air mass loading）、振膜硬度及鼓內(nèi)的空氣壓力（如果有任何一個的話）?？偟膩碚f，氣壓負荷（air loading）降低形式上的頻率，而其他兩個則提升它們。在薄振膜中，氣壓負荷通常占支配地位。

（1）一個經(jīng)仔細調校的半球形銅鼓，可以發(fā)出帶兩個或更多諧和泛音的強主音。19世紀，物理學家勞德·雷利（Lord Rayleigh）驗證主音來自模式（1，1）（頻點為f1），并且識別出主音上的純五度（f/f1 = 1.50）、大七度（f/f1 = 1.88）和八度（f/f1 = 2.00）泛音。他正確地識別了這些泛音分別源自模式（2，1）、（3，1）和（1，2），在理想振膜的情況下，其頻率應該是模式（1，1）的1.34、1.6和1.83倍?，F(xiàn)代實驗證實了雷利的結論。

氣團壓力負荷對低頻模式的降低比那些更高頻率的多，是建立半球形銅鼓諧和關系的主要原因。其他作用如振膜硬度及銅鼓尺寸、形狀，僅可微調頻率，雖然它們可能對聲音的衰減速率有相當?shù)挠绊憽?/p>

物理學家拉曼（C.V.Raman）研究了塔布拉鼓的聲學屬性，正確驗明五個諧和分音源自9個普通振動模式，其中一些擁有相同頻率。基頻來自模式（0，1）；第二泛音來自模式（1，1）；模式（2，1）和（0，2）提供第三泛音；模式（3，1）和（1，2）供給第四泛音；模式（4，1）、（0，3）和（2，2）貢獻第五泛音。

（3）在雙面蒙皮的鼓中，如軍鼓和低音鼓，兩面振動間存在著相當多的耦合，特別在低頻點上。耦合機械上通過鼓殼，聲學上通過被包圍的空氣發(fā)生，導致模式對的形成。當鼓被放置在架子上時，會發(fā)生支撐結構方式的進一步機械耦合。

2 鍵盤打擊樂器（Mallet instruments）

鍵盤類打擊樂器有馬林巴（Marimba）、木琴（xylophone）、顫音琴（vibraphone）和鐘琴（glockenspiel），它們通過校準的木板條、金屬或合成材料的振動發(fā)音。這些材料可以通過彎曲（橫向模式）、扭曲（扭轉模式）或拉伸（縱向模式）而振動。雖然，統(tǒng)一橫截面的板條或棒桿的縱向模式與扭轉模式擁有近乎和諧的頻率，而橫向模式則相當不諧和。由于鍵盤打擊樂器主要采用橫向模式，所以，必須通過對板條或棒桿的適當修整完成諧和調音。

板條或棒桿的橫向振動模式取決于末端的狀態(tài)。一般可以考慮的有自由、簡單支撐（用鉸鏈）和夾緊三種不同的末端狀態(tài)。這幾種末端狀態(tài)共有六種不同組合，而每一種組合都會產(chǎn)生一套不同的振動模式。

2.1 馬林巴

馬林巴琴板下方的形狀為深拱形，特別是在低音區(qū)。拱形的作用可以表現(xiàn)在減少獲得低音所需的板條長度，以及容許校準泛音（第一泛音通常被調為高于基頻兩個八度）兩個方面。

馬林巴的共鳴器是被調校成相應琴板基諧模（fundamental mode）的柱管。一邊封閉、一邊開口的柱管振動于其聲學長度是聲音波形的四分之一時。管狀共振器的作用是強調基頻，同時也增大響度，是以縮短衰減時間為代價的。

2.2 木琴

木琴琴板下方的形狀同樣為拱形，但其弧度沒有馬林巴那樣深，因為第一泛音被調校為基頻的上十二度（基頻的三倍）。由于一端封閉的管也能以三倍基頻共振，木琴琴板加強了基頻及其上十二度分音。泛音加強了，加之演奏用的硬槌，帶給木琴比馬林巴更鮮亮的聲音。

2.3 顫音琴

顫音琴擁有深拱板，因此，第一泛音與馬林巴一樣比基頻高兩個八度。顫音琴的鋁制琴板似乎擁有比馬林巴或木琴的木制或合成材料琴板長得多的衰減時間，所以，“顫琴（vibes）”裝備有踏板操作的止音器。

顫音琴最獨特的功能是由位于共鳴器上方，交替打開、關閉共鳴管，被稱作“葉輪（vane）”的電動碟片帶來的顫音。由這些轉動葉輪產(chǎn)生的顫動由相當顯著的振幅波動（強度顫動）和幾乎覺察不到的音高變化（音高顫動）組成。

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS22.0統(tǒng)計軟件進行分析。以描述性與推論性統(tǒng)計的百分比、平均值、標準偏差、t檢驗、皮爾森積差相關分析與單因子變異數(shù)分析來呈現(xiàn)醫(yī)護人員在相關因素的分布情形、個人基本資料與其認知及3個相關因素結構面間的相關性。

2.4 鐘琴

排鐘（Chimes）或管鐘（tubular bells）通常由直徑3 cm～ 4 cm的銅管構成。雖然它們是管狀的，通過槌擊激勵的振動模式本質上是具有兩自由端的條或板。它具有一個有趣的聲學特性，排鐘并沒有所聽到敲擊音高頻點的，甚至沒有與之接近的振動模式?？磥砟Ｊ?、5和6決定敲擊音。這些模式接近2:3:4的比例關系，所以，人耳將它們視為比方式4低一個八度的、不存在的基頻之泛音。

3 鐃鈸與鑼(Cymbals and gongs)

圓盤的振動模式與那些圖1中所示的圓振膜相仿，但頻率卻完全不同。通過全息干涉測量，觀測到管弦樂隊鐃鈸的100個方式。

鐃鈸在第一次敲擊后的0.2 s期間，700 Hz以下的音量呈高速衰減；這顯然歸咎于能量向高頻模式的轉化。在3 kHz ～ 5 kHz范圍內(nèi)的聲音能量，帶給鐃鈸“閃爍（shimmer）”或余音，敲擊后0.05 s ～0.1 s達到峰值，且可能是鐃鈸聲譜中最重要的特征。

鑼在東亞和西方音樂中扮演著重要角色。管弦樂隊中使用的鑼直徑通常為0.5 m ～ 1 m，銅鑄、邊深帶突出的臍（dome）。當它們被厚實的軟槌敲擊中心附近時，聲音相對遲緩地增加并持續(xù)很長一段時間。

平鑼（tam-tam）看起來與鑼相像，但它沒有鑼臍，邊比鑼窄，金屬更薄。平鑼的聲音與鑼的聲音相比，缺少明確音高；其聲音可被認為介乎那些鑼和鐃鈸聲音之間。

4 鋼鼓（Steel drums）

鋼鼓或鋼盤由55加侖汽油桶制成。制作鋼鼓的第一步是將汽油桶捶打成淺盆狀；然后用釘沖（nail punch）刻出定義每個音符區(qū)域的凹槽圖案，范圍可以從單個高音鋼鼓的28個到僅有3個的低音鋼盤。

現(xiàn)代鋼鼓樂隊跨越5個八度，大約從G' ～ g'''。熟練的鋼盤制作師至少為每個音符調校一個基頻的泛音振動模式（通常為八度），而且如果可能，還可以調校出第三或第四泛音的其他模式。鋼鼓音符聲譜中的額外泛音是附近音符共振和音符自身非正弦運動的結果。

5 鐘/鈴（Bells）

當用鈴舌敲擊時，鈴鐺以復雜的方式振動，可以用波節(jié)經(jīng)線（nodal meridian）代替波節(jié)直徑（nodal diameter），用類似那些圓盤的振動模式來描述。

手鈴（Handbell）比教堂鐘或組鐘薄且輕得多。它們沒有加厚的聲唇（soundbow），并且它們采用相對軟的鈴舌以得到精致的聲音。近年來，手鈴團（handbell choir)在學校和教堂變得很流行；僅美國估計就有40 000個手鈴團。

一般手鈴的第一和第二振動模式頻率比被調校為3:1。每種模式都輻射雙頻分音，因此，手鈴的聲譜包含基頻、第二泛音、第三和第六泛音。

注：本文根據(jù)《格羅夫音樂辭典》中聲學詞條部分的內(nèi)容編譯而成。

注釋：

① 即位于鼓皮上同心圓形的西雅希（syahi）層