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。