声音与人耳听觉 93

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　　第二章乐声
　　2.6乐器的指向性
　　2.6.1铜管乐器的指向性
　　由于铜管乐器的声音主要是从喇叭口向外辐射的，因此其指向性相对较为简单，呈现轴对称形式（除圆号以外）。总的来说，铜管乐器的声辐射可以等效为喇叭口处的一个平面声源，低频时平面上的空气做同相振动，而高频时会形成不同的振动相位。铜管乐器的指向性主要是由喇叭口的形状、尺寸以及与喇叭口相连部分管子的形状决定的。当形状、尺寸确定以后，指向性随频率而变化，频率越高，指向性越强。这是声源指向性随频率变化的一般规律。
　　1.小号
　　当频率低于500Hz时，小号的声辐射没有指向性，即声音向各方向均匀辐射；当频率升高时，逐步形成声辐射的指向性，表现为在主轴方向声辐射最强，形成声辐射主瓣，在偏离主轴方向形成指向性的副瓣；当频率高于2kHlz时，声辐射的能量主要集中在主轴方向的一个较窄范围内，同时指向性副瓣的数目增多，但强度越来越弱。图2-58所示为小号的主瓣宽度随频率变化的特性，其中-3dB曲线表示声压级比最大声压级下降不超过3dB的声辐射角度范围；-10dB曲线表示声压级比最大声压级下降不超过10dB的声辐射角度范围。由图可知，当频率大于4kHz时，小号的声辐射角度范围大约稳定在30°左右；同时在500HIz~4khz之间还出现了辐射范围极大的一些频率，这是由于号管内的声波不再是平面波，使得喇叭口振动相位不等所致。图2-59和图2-60为简化的小号指向性图，其中图2-59为小号水平面上的指向性图，图2-60为小号垂直面上的指向性图，二者非常相似，说明了小号声辐射的轴对称性。虽然这种简化指向性图忽略了许多指向性细节，但是它们比图2-58更直观明了地反映了乐器的指向性。