作者nidor (awful)
看板ask-why
标题Re: [请益] 为甚麽低音唱不大声?&钢琴一键多弦原因
时间Wed May 13 22:43:29 2009
※ 引述《Geigemachen ()》之铭言:
: 我自己有学过几次调音,拆解过钢琴的结构好几次,刚才又拆了一次钢琴,确认了
: 钢琴最低音一个音只有一条弦,一个音中音两条弦,一个音高音三条弦,
: 击弦时越多条弦,越不容易同调coherent,加成的总振幅比较吃亏,
: 三条弦光是音准都很难相同,相位也无法coherent,三条弦当然很吃亏。
:
: 以coherence的观点来看,
: 一个音/琴键只有一条弦的低音听起来会容易大声,
: 一个音/琴键拥有三条弦的高音听起来会容易小声,
:
: 你用钢琴这种高低音发声方式不相同的乐器,
: 来推论高低频发声振幅大小的基本物理,恐怕很不适当。
: (高低音使用不同弦的不少弦乐器也不适合当此类范例)。
:
: 推 nidor:这个可以简单把高音弦止音两条来实验。 05/13 02:29
: 你说的实验设计在原理上就不对,无法检验coherence的效果
因为你的结论写得太简单,把变因缩减到只剩下弦的数目。
我认为这样的结论明显的有问题,甚至是否是主因都难以厘清。
: 真的钢琴的设计关键其实为了要达到音乐表现的需要(也刚好处理了coherence条件)
: 另有ADSR envelope的考虑,不过这也跟原po本来想要问的声学共同原则也差得很远了。
你说的我了解。
但是我不清楚ADSR是否纯粹是多弦共振的结果。
若是如此,那钢琴的单弦低音应该会不带有ADSR envelope的特性才是。
你这边有没有资料显示钢琴低音的envelope呢?
: → nidor:如果三条弦止音两条之後会比较大声,你的说法就算成立。 05/13 02:29
: 你类比错了没办法直接对应到我的说法,
: 我的说法把相位差当作操纵变因,而你的实验又把弦的数量因素也加进来
弦的数量是根据你前面所写的结论而来。
: 对钢琴而言,原议题是一条低音弦,与三条高音弦,到底谁的声音大?为什麽?
: 一条低音弦,跟一条高音弦,已经不是一样的弦了,材质,结构,卷成方式都不同,
: 施同样的力打击,发声大小的能力也不同。
: 依照f=(T/d)^0.5/2L公式还有人类听觉效果的校正,他们分别是两个琴键上的不同音。
:
: 事实上钢琴的一条低音弦的声音就已经比一条高音弦的声音要大了。
: 因为共振耦合的效果,三条高音弦当然比两条或一条高音弦声音要大,
:
: 假设一条低音弦有一条高音弦的三倍声量,
: 但是三条高音弦一起振动,却常常不会比一条低音弦声量要大,
: 我的答案是这三条的相位不coherent。
以这样的假设为前提,我认为你的说法是合理的。
但是正如你前面所说,以真实的钢琴而言,我认为这个前提是很有问题的。
:
: nidor误解了我的本意才这麽推的,
: 真正的钢琴里面,只用一条弦的琴键的一个弦,
: 用同样的力量弹奏所发出的声量,会比使用三条弦的琴键中的单一条弦要大。
: nidor如果去找台钢琴拆开来看,就会明白我为什麽这样举例,
: 我是用真的钢琴的弦来举例的,跟nidor误解的状况不同。
我拆过。
我的提问也是基於真实钢琴的构造而产生的。
: 以1kHz的音高为例,T=1ms,各弦被打击的时间差dT若在T/10以内,则dT<=100μs
: 以我身边的直立式钢琴拆开琴盖,概算钢琴击槌速度约为 v_槌=4cm/0.5s=8cm/s
: 而三条弦在击弦方向的位置差异dz造成了三条弦的相位不同 dz=v_槌*dT<=8μm
: 一根头发的直径也不过17 to 181 μm,各弦定位的高度,地面水平程度,人为震动..
: 都可以轻易造成8μm的差异。
若如此说来,当垂直击弦,琴槌撞击琴弦时间相同时,这个现象就消失了。
所带来的结果就是垂直击弦的钢琴没有ADSR envelope。
我不知道这样的结论是否成立,但是我印象中许多琴槌是与琴弦垂直的。
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: 我原来要表达的coherence物理上的表示式与数量级是这个意思。
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: → nidor:但是我很怀疑实验的结果会符合你的理论。 05/13 02:30
: 实务上钢琴设计并不选择全部同调p1≒p2≒p3,
: 而是让三条弦有微弱耦合但不见得完全同相位,
: (把三条弦位置固定时应该也考虑好此事了)
相位是时间的差距,而不是位置的差距吧?
: 有相位差=0与π的Normal mode模态都存在,
: (要用Fourier analysis展开振幅,修正我原来依照单频率状况列出的式子)
: 要击槌打下刚发出的音打下的音很快decay,又有足够长的sustain。
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: 就叫做ADSR (attack-decay-sustain-release) envelope
: http://en.wikipedia.org/wiki/ADSR
: http://en.wikipedia.org/wiki/Piano_acoustics#Multiple_Strings
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: 钢琴被期待要有loud attack with a fast decay but a long sustain
: 这就是为什麽要给一个音/琴键有三条弦来发声的好处。
: 这就是我为什麽说三条弦发出的音不见得全部都同相位,
: 事实上好的钢琴制造商就是要保留部分不同弦相位差为π的模态,
: 要不然就作不到sustain的音色表现了。
:
: 拉回原话题,原po提到的钢琴本身就是经过很多音乐喜好需求考量来设计的乐器,
: 有不少钢琴特有的丰富资讯。
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: 如果nidor有兴趣我可以另开一标题了。
我认为影响最大的主因其实不是相位差,而是更简单的东西。
响板的巨大尺寸。
若将钢琴的钢架取出,连接上一个极小的共振箱,
我相信可以大幅改变被放大的音频范围--而原本清晰可闻的低频不见了。
说穿了也就只是共振是否符合自然频率而已....
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「如果我没错认你们,你们必也自知都是天上的子民,本来不从属於谁,即使不完全自由
,却都自由,平等地自由;因为地位和等级,跟自由不相矛盾,可以和谐地共存。那麽,
论理性和正义,谁能对平等的同辈冒称帝王而君临?论权利和光荣,虽有所不同,但论自
由,却都是平等的,我们本没有法律,也不犯罪,怎能拿法律和命令压在我们头上。」
--撒旦对天使演说。<失乐园>,弥尔敦,1667
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