解讀聲音的三要素

一部香港的電視連續(xù)劇中有這樣一個情節(jié)：弟弟為了幫哥哥制造謀殺案中的不在場證據(jù)，故意在一個嘲雜的環(huán)境下給他哥哥的熟人打電話，當然他是模仿他哥哥的語氣語調(diào)的，但最后還是讓警察找到了破綻，然后借助大學實驗室里的儀器證明了打電話的是弟弟，從而抓到了兇手.那么為什么儀器能分辨某個聲音到底是不是屬于指定的那個人發(fā)出的呢？

我們生活中聽到的每個聲音都是獨一無二的，每個不同的聲音都有它的特點，其中最重要的幾點我們稱之為聲音的三要素：即聲音的響度、音調(diào)和音色.

先說響度.響度即平常我們所講的音量，它是指聲音的強弱程度，也就是我們平常所講的聲音的大小.電視機遙控器的音量鍵就是改變聲音響度的.響度主要由聲源振動的幅度即振幅決定.具體關(guān)系是聲源的振幅越大，響度就越強，我們聽起來這個聲音就越響，反之聲源振幅越小，響度就越弱，聲音聽起來就越輕.這點可以通過一個小實驗來證明.在桌子上放半杯水，先輕敲后重敲桌子，可以看到杯子里的水波先小后大.我們一般用分貝作單位來表示響度的大小.采取什么方法能改變聲音的響度呢？拿弦樂器為例，如要讓二胡的聲音響度大點，只需要用力演奏就可以了，因為力量大了使弦振動的幅度變大了，就像重敲桌子會更響一樣.

聲音的第二個要素是音調(diào).音調(diào)是表示聲音的高低，是由聲源振動的快慢決定的.我們用頻率來表示振動的快慢，所以決定一個聲音音調(diào)高低的因素就是聲源振動的頻率.錄音機上的快慢鍵就是改變了聲音的音調(diào).頻率是指物體每秒鐘振動的次數(shù)，用赫茲（Hz）做單位.比如說一個聲源每秒鐘振動100次，我們就說這物體振動的頻率為100Hz.音調(diào)和頻率的關(guān)系同樣可以用一個小實驗來證明，將一把梳子的梳齒慢慢劃過一個正在轉(zhuǎn)動的小馬達的葉片上，梳齒逐漸變密，我們聽到的聲音越來越細，也就是說音調(diào)在變高.我們可通過改變物體的振動頻率來改變聲音的音調(diào).還是以弦樂器為例，改變它所發(fā)出的聲音音調(diào)的方法較多，調(diào)音師一般是通過調(diào)整弦的松緊程度來實現(xiàn)的，就像一根橡皮筋繃緊和松開時撥動發(fā)出的聲音的音調(diào)是不一樣的.繃緊時弦振動得較快，音調(diào)較高.演奏時還可以改變弦振動部分的長度來實現(xiàn)，因為弦樂器是按壓手指和拉弓之間的那部分在振動發(fā)聲，所以上面的手指下移的話就會使振動弦變短，短的物體就會比較容易振動或者說振動起來頻率會更快，音調(diào)會變高.當然也可以通過改變弦的粗細來改變聲音的音調(diào)，原理也是因為細的弦容易振動，振動比較快，音調(diào)就高.我們可以這樣理解：輕小的物體在其他條件相同的情況下比笨重的物體振動快，發(fā)出的聲音音調(diào)高.管樂器改變音調(diào)的原理相似，比如長笛表面有很多孔，其實不同的孔的深度是不一樣的，里面所包含的空氣柱的長度也是不同的，孔越深空氣柱越長，而管樂器是通過空氣振動發(fā)聲的，所以深孔長空氣柱吹出來的聲音音調(diào)低，因為這部分空氣不容易振動，振動起來慢.

聲音的第三個要素是音色，音色是指聲音的感覺特性.我們經(jīng)?？梢月牭綄σ粋€歌手這樣的評價：音色很好.音色是由發(fā)生體的材料結(jié)構(gòu)等因素決定的，簡單地說，不同的發(fā)聲體發(fā)出的聲音的音色是不同的，不同音色的聲音的波形一般是不同的.我們可以根據(jù)聲音的音色來判斷聲源的種類，因為每一個人發(fā)出的聲音的音色都是不同的.根據(jù)這個原理科學家發(fā)明了一種聲音密碼鎖，只有主人開口發(fā)出指令時才能開鎖，將這種鎖裝在防盜門上或裝在保險柜上都能有效防盜.

前面提到的警察破案就是將兩個人的聲音輸入電腦，分析聲音樣本的三要素，即使弟弟模仿的再像，兩個聲音的響度和頻率一樣，但是由于不同的發(fā)聲體的音色不同，聲波的振幅和頻率相同，顯示的聲音的波形也是不同的.

我們?nèi)绾蝸砻枋雎牭降穆曇羧氐奶攸c呢？一男一女兩個歌唱家在唱同一首歌曲，男高音伴唱，女低音獨唱.我們分別從聲音的三要素來比較這兩個聲音.男高音是伴唱，伴唱兩字描述了聲音的強度弱，而女低音是獨唱，獨唱又說明了女聲的聲音強度很強，所以男高音響度弱，女低音響度強.高和低分別是在描述聲音的音調(diào)，所以男高音音調(diào)高，女低音音調(diào)低.兩個不同的歌唱家說明音色是不同的，也就是說響度和音調(diào)之間不存在必然的聯(lián)系，不是響度強的音調(diào)就一定會高.一個聲音通過空氣傳到我們耳朵里，音色不會發(fā)生變化，音調(diào)也不會發(fā)生變化，因為聲源的振動頻率沒變.再比如牛的叫聲和蚊子的聲音的區(qū)別，雖然正常情況下牛的叫聲肯定比蚊子的聲音響度要強一些，因為牛的聲帶振幅比蚊子飛行時翅膀的振幅要大，但是我們聽上去牛的叫聲是比較粗的，而蚊子的聲音是比較尖的，也就是說蚊子的聲音比牛發(fā)出的聲音音調(diào)高，因為蚊子翅膀振動時比牛的聲帶快.響度和振幅之間也不存在必然的大小關(guān)系.湖北出土的古代編鐘由六十五件大小不同的銅片組成，高度甚至超過一個人的身高，這樣的編鐘能發(fā)出音調(diào)很廣的音樂，但不能說這件樂器很大，聲音的響度就一定很強，因為聲音的大小是由人敲擊時用的力決定的.在區(qū)分聲音的音調(diào)和響度的特點時，除了要看關(guān)鍵的形容詞以外，我們有時還要分析具體的情況.比如：我們高聲歌唱這句話中的“高”字很容易讓人理解為是音調(diào)高，其實這句話的意思是我們大聲地歌唱，唱得響亮，所以這里是在說聲音的響度大.

在一些特殊情況下，聲源以外的因素也能影響到聲音的三要素.例如距離，我們在喊前面的人時，距離近的人可以很清楚地聽到，遠處的人聽不清甚至聽不到，因為聲音在傳播過程中能量是有損失的.傳播距離遠，能量就損耗多，到達人耳時聲音就輕了，甚至聽不見了.

風聲，雨聲，讀書聲，聲聲入耳，生活中有各種各樣的聲音，我們需要用耳朵聽，用心去體會.