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出版者:清华大学

作者:《工作过程导向新理念丛书》编委会 编

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:2009-10

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787302204879

丛书系列:

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《弦音中的宇宙：从巴赫到现代电子乐的声学探索》 内容简介 本书是一部跨越时空、深入探讨音乐声学原理、乐器构造演变及其在不同文化背景下审美旨趣的学术专著。它并非关注如何拆解或重装硬件设备，而是聚焦于“声音”这一无形却又深刻影响人类文明的现象，从物理学、心理学乃至哲学层面进行全面而细致的剖析。 第一部分：声音的物理本质与感知 本书首先建立了一个坚实的声学基础。我们首先探讨声音的产生机制——振动。从最基础的弦的横向、纵向振动模式（简谐运动及其傅里叶分解），到空气柱的共振现象，都进行了严谨的数学建模与物理学解释。不同于强调电路板和元器件的书籍，这里深入研究的是波的叠加、干涉、衍射和多普勒效应在音乐场景中的具体体现。 一个核心章节专门分析了“音高”的物理决定因素。我们详细考察了不同材料、不同张力下的弦乐器发声特性，如何通过改变弦的长度（如小提琴指板上的按压）来精确控制频率。同时，对管乐器中的开管与闭管共振频率差异进行了详细的图解与推导。 更进一步，本书探讨了“音色”的秘密。音色，即我们区分不同乐器、不同演奏者和不同材料发声的核心依据，是泛音列（Overtones）的复杂组合。我们使用傅里叶分析工具，详细剖析了钢琴、管风琴、木管乐器（如单簧管的奇次谐波优势）和铜管乐器（泛音的丰富性）的频谱图。通过对比同一音高的A4，展示不同乐器频谱包络线的巨大差异，揭示了音色美学的物理基础。我们还引入了现代信号处理技术中的快速傅里叶变换（FFT）在音乐分析中的应用，解释了包络（起音、衰减、持续、释音——ADSR模型）如何塑造乐器的动态轮廓。 第二部分：古典乐器学的深度解构与历史演进 本卷将焦点集中在西方古典音乐体系中的核心乐器家族，探讨其从手工技艺到标准化生产的历史变迁。 弦乐器家族的革命： 详细考察了斯特拉迪瓦里（Stradivarius）等名琴的木材选择、拱形设计（Arching）、内部音梁（Bass Bar）的结构与功能。我们不只是描述这些提琴的外观，而是通过声学模拟，分析其背板和面板的共振模式是如何优化中频响应和辐射效率的。讨论了从肠弦到尼龙弦、钢丝弦的演变对音色温暖度和穿透力的影响。对于键盘乐器，我们深入研究了钢琴击弦机制的机械学，特别是擒纵机构（Escapement）的设计如何实现触键的即时反应和精确控制。 管乐器的空气动力学： 木管乐器中，对圆柱形孔洞（如克拉里内特）与圆锥形孔洞（如双簧管、萨克斯风）的空气动力学差异进行了深入的流体力学分析。我们解释了为什么圆柱形乐器倾向于发出奇次谐波（使其音色更具穿透力），而圆锥形乐器则更接近于“理想纯音”。对于铜管乐器，则聚焦于阀门系统（如活塞和转阀）如何改变超吹（Overblowing）的倍频关系，从而扩展其音域。 打击乐器的非线性振动： 打击乐器通常被认为是声学研究中最复杂的类别之一，因为它们的振动往往是非线性的。我们分析了定音鼓的鼓皮张力分布如何产生复杂的、非倍频的泛音结构，以及马林巴木琴音板如何通过其特殊的“谐振管”设计（通常是长度与基频的特定比例）来放大和修正音色。 第三部分：电子合成与声音的无限可能 本部分从传统声学转向20世纪以来的电子音乐领域，探讨了如何通过电路和算法来创造新的声音实体。 振荡器与波形合成： 详细解释了电子合成器的核心——振荡器（Oscillators）如何生成基础波形：正弦波（最纯净的音色）、方波（富含奇次谐波）、锯齿波（包含所有泛音）和三角波。我们深入探讨了减法合成（Subtractive Synthesis）的原理，即通过滤波器（Filter）对一个富含泛音的波形（如锯齿波）进行“雕刻”，以隔离或强调特定频率范围，模拟真实乐器的音色或创造全新的音响景观。 调制技术与声音的动态变化： 深入剖析了低频振荡器（LFO）在音乐合成中的应用。我们解释了颤音（Tremolo，调制振幅）和颤音（Vibrato，调制频率）是如何通过LFO实现的，以及如何利用它们来模仿人声或弦乐的自然波动。此外，还介绍了调频（FM）和波表合成（Wavetable Synthesis）的数学基础，展示了如何通过相互作用的振荡器产生极其复杂的、非传统的音色，这是传统声学乐器无法达到的。 第四部分：空间、心理与音乐的哲学意义 最后，本书转向更具人文和感知层面的讨论。 音乐的空间学（Acoustics of Space）： 讨论了声音在不同空间中的传播特性。我们分析了音乐厅设计的关键指标：混响时间（Reverberation Time，RT60）、早期反射声、清晰度（Clarity）和丰满度（Warmth）。通过对比卡内基音乐厅和现代混凝土音乐厅的声学特性，解释了建筑几何形状如何塑造了听众对音乐的最终体验。我们还探讨了立体声和环绕声技术在模拟真实空间感方面的声学和心理学原理。 听觉心理学与“美”的主观性： 探讨了人耳的非线性响应特性，如等响度曲线（Fletcher-Munson Curves），解释了为什么我们在不同响度下对低频和高频的感知会有差异，以及这如何影响音乐的混音和母带处理。本书最后提出一个哲学探讨：当我们对“和谐”与“不和谐”的判断时，是完全基于物理学上的整数比关系，还是受到文化习得和情感经验的深刻影响？ 总而言之，《弦音中的宇宙》提供了一部全面、深入且技术严谨的音乐声学百科全书，它以严谨的物理和工程学视角，剖析了从最古老的木制乐器到最尖端的数字合成器所蕴含的声音科学。它面向对音乐本质、乐器构造和声音物理规律有强烈探究欲望的读者。

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