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气声技术的声学分析

2020-03-24 08:35 作者:根宁说箫  | 我要投稿

原标题:殊途同归的现代长笛与尺八:演奏技术的声学分析

作者:米歇尔·卡斯特兰歌 贝努瓦·法布尔

英译:凯瑟琳·戴尔 译自法文

刊于:Contemporary Music Review 1994, Vol. 8, Part 2, pp. 217-237

提要

大约三十年前,那些历来被拒绝和遭到贬损的,持续或突发爆破式的另类长笛气声,成为被接纳的新兴演奏技术,这丰富了长笛的表现力。与此同时,音乐家对传统音乐声响的敏感度不断攀升,并发现,这些“新奇”的声响在其他笛类乐器尤其是尺八的音乐实践中,已经存在了千年之久。

这两种形制看来如此相异的乐器,音乐声学能否为它们找到调和与对话的基础?利用可视化的声学手段,我们如今可以进行详尽无遗的音乐性分析,两类乐器所发声响类型的殊途同归现象,变得越来越清晰了。

1. 声学分析

1.1 音乐分析

在聆听一段长笛演奏的音乐时,人们会对乐器的音质做出各种评论,如动态范围,或演奏风格等。通过可视化的声音分析,展示其傅里叶波谱的时间演化,能容易地在分析数据与听觉感受特征之间建立起对应关系。很多时候,这种对应关系的可视化再现,能为来自麦克风的音乐信号提供完整的音乐性分析。

在波谱中,以纵轴标识音高及横轴标识时间,展示音高随时间的演化;线条的阴影深度和粗细则标识了声音强度。此外,声音的质量一目了然:泛音丰富程度,起音的模式和震音,以及任何外来伴随噪音。这样的分析让理解声音素材的频谱结构,及其随时间演化的方式,成为了可能。

图1展示了用长笛演奏海顿和巴赫音乐的两个片段。图2则可看到两段由尺八演奏的传统音乐片段。

很明显,前两个例子的长笛声音主要是由泛音组成,呈现出相当的同质性。由音高变化(呈现为线条间的距离)及持续音将乐句连贯起来。而另一方面,两个尺八演奏例子的声音频谱则呈现宽广的变化。以强烈伴随噪音为特征的声音,与第一个乐句开头非常“纯净”的声音,或泛音非常丰富的声音(位于同一句的末尾),形成了鲜明的对比。起音方式成为音乐结构不可分割的一部分。

两种情况下,问题都清晰地指向演奏技术。在观察过图1和图2会后,有的读者也许会过于仓促地下结论说,这是由长笛和尺八构造的不同造成的结果,我们在图3展示了用与图1同一只长笛演奏的两段当代作品(费尼霍和勒维纳斯作曲)。这一次,与尺八殊途同归的声音是何其明显!那么,到底发生了什么?音乐固然是变了,但最重要的是,长笛用以发声的方式也改变了。

如果全世界所有笛类乐器的发声方法是通用的,且可用普通的声学术语描绘出来的话,其声响的实现过程意味着进行特定步骤的选择。如同新生儿的情形一般,生就的肌肉功能潜藏了操持任何一种语言的能力,而该能力的范围会迅速缩水,与其亲密圈子所操持的语言相匹配,一名习笛者秉承传统地使用一系列肌肉“姿态”来发出其老师所要求的声响,从而将其他可能性拒之门外。

(二)

1.2 发音机制

任何观察者都能注意到,要让一段空气柱振动起来,需满足一组特定条件:首先,一股气息必须被喷出,并精心导向管子的边棱,同时与边棱保持一段合适的距离。

就声音发射过程而言,笛类乐器可分为两大类。

第一类,所有创造并使喷气柱(jet)振动的主要因素,属乐器本身所集成的一部分,由乐器的形制所决定:这个类别中包括了哨笛和管风琴。在这些乐器中,音乐家的角色被限于控制吹气压力,这让演奏变得容易,但同时也降低了乐器的操控性。

第二类中包括了横笛,切口笛(根宁注:箫属此类乐器)——尺八是一个实例——以及斜吹笛,如奈伊,换言之,就是所有那些由音乐家控制其发音机制的乐器。由此,演奏者可把自己头脑中的“完美笛声”再造出来,时时塑形,使其应景,甚至是使其消失。此类笛子有着对声音美学变化好得多的适应力,甚至会驱动这类变化,就像长笛在1940年代的欧洲做的那样。

笛子演奏意味着,单单依靠气息,让封闭于管子或腔体中的空气改变运动形态。管子或腔体有其特定数量的优先频率,或曰共振,通过简单地向吹孔边棱吹气,即可激发这些频率,并发出音高相当明确的乐音。由于空气振动无法瞧见,“笛(flute)”这个名称,习惯上用来特指谜一般的发声操作。现在知道,发声的源头激励因素,是掠过吹口的喷气柱的振动。

1.3 发音贡献

是管子中的空气振动让我们听到了声音。这声音通过管子上各样的“逃逸”孔来到耳中,这些孔,包括边孔,吹孔和底孔。

管子的几何尺寸:长度,内径变化,以及边孔的位置和尺寸,决定了所有可能的振动模式,进而包括可能的音阶频率及潜在的谐波量。而在具体发声时,却是吹口处决定着一切选择:管子的振动模式,起音方式,气声与谐波的相对比例,及对强度、音高和谐波丰富度等诸要素独立调整的可能性。

(三)

1.4 共振管体

共振器是被动的:管子不会产生能量,而是吸收能量。笛子的共振器由管子提供:管子中的空气能振动(沿管子的径向做往复运动),会产生高压区(气息过剩)及低压区(气息稀薄)。这些振动只在特定频率发生。可能的频率规格由管子的内部几何形状决定。每个指法对应一系列可能的频率,其中每个频率对应于特定的操控管子的方法,这些特定频率被称为模式(mode)或管子的分音。这相当于从特定指法可获取的不同音符。

如果这些频率与最低模式的倍数接近,那这些分音就对应于谐波列(八度,十二度,十五度,十七度,等……)。这种情况下,管子将发出谐波丰富的声音。换句话说,如果分音的频率并不接近最低分音的整数倍,则管子发出谐波很少的声音。

如果把长笛与尺八最低振动模式的频率做个比较的话,就会发现,在大多数指法中,长笛的谐波要比尺八要丰富得多。

这有两个原因:

(i)尺八管长与内径的比值更小,这个值越大,分音中包含的谐波越多;

(ii)尺八指孔直径与内径的比值更小。跟上一条一样,这个值越大,分音中包含的谐波越多。

也是因为这些原因,尺八最低音是其谐波最丰富的的一个音符(管子的声学长度最大,且第一开放处是位于底端的底孔:其直径即为管径)。

长笛与尺八在谐波性能上的差异,解释了乐器制作适配其所从事音乐的现象:长笛演奏的经典曲目要求泛音丰富的声音,以利于精确音高的感知,横贯乐器整个音域的声音同质性,不同音区精确的音准是其最富价值的品质。尺八演奏的传统音乐曲目则从乐器中搜求其他的品质,诸如扩展装饰音和气声效果的潜力,以及同样重要的,音色的差异性。

通过唇部对吹孔遮盖程度大小的调整,演奏者能在相当程度上影响管子的几何形状,从而影响分音。但还存在一种更深远的控制手段,能影响管内空气振动的激励过程,这就是:喷气柱。

1.5 声音源头

在演奏者唇间形成的喷气柱,是维持振动的能量源。通过对喷气柱参数的调整:其速度(取决于演奏者口中的压力),喷气柱从风门到吹口边棱经过的距离(音乐家可改变唇部对吹口的覆盖来调整这个距离),以及喷气柱的尺寸(其宽度和厚度取决于风门形态),演奏者拥有调整声音的极大可能性。

喷气柱是如何工作的?让我们先考虑一股被导向边棱的喷气柱,此时的边棱没有连接任何管子或共鸣器。假如说,因为某种原因,喷气柱微微偏转而从边棱的一侧流向另一侧。该侧的空气积压过剩,随即将喷气柱向另一侧推。同样的过程如此周而复始。最终,喷气柱会在边棱两侧来回振动,振动频率取决于喷气柱的速度,以及喷气口与边棱的距离。这类现象被叫做“边棱音”。如图4所示,如果将一个共鸣器置于喷气柱和边棱附近,喷气柱会被管中空气的振动所影响,并以管子所决定的频率振动。这种情况下,喷气柱担任起“发动机”的角色,是乐器运作中的主动部件。第二类现象被称为“管子音”。喷气柱还能发出一种与气球放气相仿的噪声。这个噪声没有确定音高或频率,但却与从吹口溢出的伴随噪声一样,是被管子的分音以相同的方式“渲染”过的。这种渲染为所发声响赋予了确定的音高,也正是这个过程被长笛用来发出“风(Aeolian)”音。这种噪声渲染,解释了为何在演奏高阶分音时,会听到一个虚弱模糊的低阶分音。

这三种喷气柱行为都被演奏者所控制:第一个控制,演奏者从管子所有可能的频率中控制分音的选择。这个选择,受到风门与边棱距离的调整,以及喷气柱速度的影响。演奏者还可以通过控制喷气柱的厚度和速度,来改变泛音的丰富程度。演奏者可以调节所发声音中伴随噪音和边棱音的相对比重。

这些控制在长笛和尺八上完全相同,因其皆完全依赖于演奏者。

(四)

1.6 音头瞬态

对确定笛子声音的声学特征来说,声音开始产生的那一瞬间是根本性的。如果对起音若干毫秒的事件演替进行分析,就会发现,最先产生的,是一个包含或多或少伴随噪声的,非常尖锐而不稳定的声音。这是喷气柱振动产生的边棱音,恰似管子此时尚不存在。随后,喷气柱与管内空气的振动关系得到确立,各种谐音列开始逐步出现。图5展示了发生于尺八以及长笛上的这些纷繁现象。

以特殊方式处理边棱音让“口哨音(whistle tones)”的演奏成为可能。

有时候,当谐音列建立之后边棱音并未消失;二者混合在一起,发出带有嘶嘶和噼啪声的声音,通常被当做瑕疵。

在以ppp开始演奏并逐渐加大力度的声音中,一开始听不到边棱音,但随着渐强,边棱音就会变得明显了。以断奏法演奏的笛音,有一个打击乐式的音头,这对应于进行舌吐时微小的气息爆破。

起音延续时间与伴随噪声似乎存在着密切的关系。在欧洲传统美学“纯”声的范畴里,要说长笛是目前为止起音耗时最长的乐器:底八度耗时可达十分之一秒。只要演奏者愿意,或追求起音过程中的噪声,起音过程就会加快,甚至会如尺八的情形那样,采取一种打击乐式的特征。但对所有类型笛子来说,顾虑到过快的舌击速度会引发超吹,底八度的起音时间都必须更长。图6展示了长笛演奏的两个低音和高音断奏的起音。

1.7 两种态度

上述各例的分析,说明了喷气柱噪声在笛音构成中的重要性;这包括边棱音的噪声和嘶嘶声,舌击的噪声,以及恒随乐音之下的,弥漫的气息噪声。对此类乐器的演奏来说,有两种清晰的可能态度。音乐家要么会把气声当成笛音中与周期性乐音同等的组成部分,并发展出一种口法技术,以对气声进行音乐性的操控;要么会偏爱周期性乐音,而将其他各种不可避免的噪声当成寄生的累赘。这第二种态度在古典长笛语境下获取了胜利,其作曲家不接受伴随噪声,而要求声音是“清晰的,水晶般的,透明的,流动的,纯净的”。由于被认为是不受欢迎的,在最早期的学生生涯中,气声就被拣出并减少,以便让那些视其为洪水猛兽的目标听众们不再听到!此外,在声音的录制过程中,音响工程师也会尽力寻找让气声最小化的麦克风位置。

现在,让我们以声学分析为增进理解的手段,来考虑尺八和当代长笛的声音。

(五)

2. 尺八技法

2.1吹气噪声

听一段尺八演奏的传统音乐,就立即能揭示出噪声作为其声响材料一部分的重要性,图7清楚地展示了这一点。气声在这种乐器的声响中持续存在,且时常跻身于声音的前景中。当演奏者成功掌握口法之后,就能在两种吹法之间随心转换:一种,是在整个声谱中都加上了气声,这气声可或多或少由管子的共振赋予色彩;另一种,则是由谐波构成,几乎没有气声伴随,但又不能根除气声伴随的乐音。图7a和7b显示了两段尺八声音的分析;第一段,“正常”的声音,包含高比例的高频伴随噪声,以及第二段,“纯净”的声音,在9至12千赫处含有边棱音。

有时会在声音尾部突然出现吹气噪声,如同一种装饰音:这被称为斑息(muraiki,根宁注:即气冲音)(图7c)。

最常见的情形,音乐家会在起音的时刻运用吹气噪声。

2.2 起音技法

我们跟随岩本学习的各种起音方式,是复杂的装饰性过程,持续时间相对较长——可达一秒钟——在主音出现之前,把气声与同时产生的优雅音符结合了起来。通过对这些要素强度与速度的调节,音乐家能奏出大量变化的声响,图8展示了其中的六种。

最强的起音,同时也是最短促的,听起来是一种打击乐的声响,但即使在这种情况下,全谱谐波也会在八分之一秒之后完全出现!只有声音(b),特意用“无起音”方式演奏,是从寂静渐渐增长而来。起音标识为“正常”的声音,则由一个轻微的气爆声为音头。

2.3 音色操控

从长音中听到的声响变化,是让首次听尺八的人感到讶异的另一个根源。我们现在知道,通过调整风门形态,进而影响喷气柱射向边棱的入射角,演奏者可以促成这些变化。图9展示了一个优异的实例。在声音被保持的十秒钟内,谐波的数量从一个增加到了二十个!

2.4 震音花舌

长笛震音一般通过对气流进行规律性调制产生,调制速度在每秒五到七次之间。在这种速度下,人耳会把声音的变化融合起来,而感受到一个被特定音质美化过的“平均”音高。对气息的调制到底是改变了频率还是响度,长笛演奏家们有一些争论。在声音分析的帮助下,我们立即就能平息这种争论,而断言两者总是同时发生,且随着音区,操控细节和所用技法而改变。我们曾有机会向皮埃尔-伊韦·阿尔托学习三种演奏震音的方法。与一般的隔膜震音相比,喉部震音振幅更宽,对响度调制更有利。另一方面,由唇部产生的震音则倾向于频率调制;同时也慢得多:每秒钟4.5次,而前者是每秒钟 6.5次。

尺八演奏者无疑也能演奏这些类型的震音,但其传统演奏风格却采取了一种完全不同的方式。对声音的调制,是通过演奏者头部侧向(左右)或垂直(上下)振动来实现的。通过以这些方式移动头部,演奏者改变了喷气柱的方向及吹孔遮盖的程度。其结果极端复杂,且在严格意义上不能被称为震音,因其本就没有打算奏出时域的规律性(根宁注:即震音每秒数次的那种规律性)——而是恰恰相反。

第一个调制的例子(图10)由头部垂直运动得来,显示出频率大约一个半音的短暂下落,开始时慢(每秒一次),然后逐渐加快。以特定装饰音为乐句做结。

第二个例子由头部的侧向振动得来,展示了令人吃惊的音色调制,这调制来自谐波之间相对强度的复杂变化,这个过程与所观察到的调制步调相当地不一致。(图10)

花舌,一种快速的(24/秒),由喉部或舌头对气息的规律性扰动得到的效果,对两种乐器都是常见的技法(图11)。

喉部花舌的扰动更短,其音质也更好。

(六)

2.5音色装饰

要么是用手指击打某一音孔获取的——karakara——或让两个音孔同时作快速交替开合获取的——korokoro——这些传统装饰音对音色的装饰,与巴洛克长笛只在高音区使用的“拍击(battements)”技法有点儿类同。这些装饰音令人吃惊的效果,归功于其在分割颤音的两个音符时,那种突然而复杂的声学变化(图12)。这个效果只能于特定音符上获取,前提是打开其音孔能让管子的振动体系产生突然变化。在音高和音色的变化之外,声音的快速阻断(12到14次/秒)给人带来足堪吃惊的听觉感受。

3. 长笛技法

当今的长笛演奏者们,在其技法中融入了与前述尺八传统演奏风格相关的发声方法。在此之外还运用了一些其他技法。

3.1 界音技法

除了要求喷气柱同时维持管子中两到三个,未必是谐波关系的振动模式之外,界音技法与普通长笛演奏方法并没有根本的区别。 在波姆长笛上稳定维持这些振动模式常常是困难的。该技法需要与演奏普通长笛单音不同的嘴唇位置和气流。

从声学角度看来,界音是非常复杂的现象。在该现象中,不同振动模式的频率相互适应,并栖定于某个公分母上,声响可逐渐混合为周期性的乐音,让特定的谐波列可被听到。还有的情况,不同的振动模式交替出现并相互干扰,此时的声音则杂糅着或快或慢的咔哒声和摩擦噪音。

3.2 人声技法

通过边吹边唱,长笛可同时发出两个乐音,一个由声带产生,另一个由长笛产生。但鉴于二者皆由演奏者的同一次呼气过程产生,两个声音是紧密结合的:长笛的声音被嗓音调制,而可能有非常丰富的谐波列。总的声音效果主要取决于两个因素:

(i) 嗓音与长笛声的相对音高(更高或更低);

(ii) 两个声音的一致程度。

由于发出稳定嗓音是极端困难的,实际的音乐效果非常复杂。人们会听到不同速度的拍音,最终的声音涨落,则取决于演奏家对其嗓音强度和丰富度的调制程度。

(七·完)

3.3 哨音技法

演奏边棱音让长笛演奏者得到极大的乐趣,但这种声响只能通过放大手段触达听众。这些声音殊为优美,因其所要求的微弱喷气压力而极难稳定。喷气柱振动频率直接依赖于气速,这让该频率有快速剧烈变化的倾向(图13)。在越过一个相邻共振后,管子里的振动变得更稳定些,随即,由于气息稳定性的因素,又或多或少快速地跳向另一个共振去了。可如此操控管风琴以发出边棱音,首先拔出笛音栓(flute stop),在气息供应几乎被耗尽时,会听到很多小音量高音调的音符,快速地逐个奏响。

3.4 打击乐器

当代音乐所用的几种演奏技法,与通过喷气柱维持管子振动模式的常用方式决然不同。不论是用到击键(key clicks),弹舌(tongue pizzicati)还是击舌(tongue rams),封闭在管中的气腔,被一次单独的冲击驱动,发出短暂而音高大致分明的噪声。在击舌时,噪声的音高大致比乐器的基音低一个八度。击键音的强度,经常是弱的,可由放大设备提升。图14清晰显示了这些“长笛”声的独创性,皆以一条典型打击乐声响似的垂线开头为特征。


结论

本研究特意限于演奏技法的一些实例。长笛在当代音乐中所使用的特定效果,与传统音乐中的尺八技法相互平行(尤其是在吹气噪声的使用上),尽管其他一些技法(界音,击舌等)用尺八演奏技法会更难施展。反过来看,一些尺八特有的技法未被当代长笛演奏者所采用,尽管这些技法有可能进一步拓宽演奏者和作曲者的触达范围。

如果说长笛和尺八的形制差别是显而易见的话,其发声机制——音乐家唇间形成的喷气柱——却是共通的。正因如此,长笛与尺八之间并不存在根本的声学差别;两件乐器皆为其音乐家提供了多样的潜在声响,以便他们据由音乐文化,听觉好奇心和个人品味等做出选择。在音乐家手中握持乐器的冥冥上方,是其所追寻的“完美声响”印象,决定着最终的声音。最终,听众的注意力可能会被导引,去关注笛声里之前曾试图忽视的那些方面,然而,不论是音乐作品还是演奏者,都很少会强调这些。

如果说,在当代长笛演奏技法与尺八传统音乐技法之间,如今观察到了某些殊途同归现象的话,我们打赌,与其他形式传统音乐的互动,会更进一步丰富长笛演奏者和作曲者的方法。

作者要感谢岩本和阿尔托先生好意的音乐实例演奏。

凯瑟琳·戴尔 译自法文

参考文献

学箫请看 → 根宁说箫视频教程1-60期

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