声音与人耳听觉 118

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　　声音与人耳听觉
　　2.6.4钢琴的指向性
　　钢琴的声音主要由位于底部的共鸣板向外辐射，琴弦也向外辐射高频声。声音经过琴盖和地面时产生反射，这些反射声和直达声在空间叠加产生干涉，形成了钢琴的指向性。由于钢琴的指向性和共鸣板的振动状态有很大关系，而共鸣板的振动状态不仅与频率有关，而且与激振位置有关，因此钢琴在不同音域有不同的指向性。图2-86所示为钢琴在垂直平面低、中、高三个音区的指向性图；图2-87为钢琴垂直平面和水平面方位角示意图。由图可知，在琴盖完全打开的情况下，在低音区，250HIz时的声辐射基本上无指向性，只是在20°°以上角度范围表现出较强的声辐射，当频率高于1kHz时，指向性增强，主要声辐射区域在0°~55°方向；在中音区，琴盖对声波的反射作用变得明显，90°方向的高频声辐射明显减弱，因此该方向声音比较暗淡，声辐射仍然集中在演奏者右侧的0°~559的方向，在约25°方向声辐射最强；在高音区，声辐射的指向性变得更强，声辐射主要聚集在15°~359的方向上，这个角度上限正好与琴盖的倾斜角度相吻合，在4kHIz以上时，0°~5°°和60°
　　180的声辐射比主声束方向的最大值低10dB以上。总之，无论在哪个音区，垂直平面的声辐射在0°~55°较强，而在水平方向（09）往往声辐射较弱；尤其是在低音区，0°方向的声辐射比钢琴背面的声辐射还要弱，这是因为前方共鸣板两面辐射的声波反相抵消的缘故，而从钢琴背面看来，琴盖能够遮挡一部分反相声波。在水平面上，低音区的声辐射主要集中在右侧±30°范围；中音区的声辐射较为均匀，只是基频的声辐射在90°~180°范围有所减弱；高音区的声辐射指向性较强，声辐射主要聚集在0方向的±5°范围，在30°方向也存在一个副瓣，而在演奏者的左侧和前方声辐射较主声束低10dB以上。当琴盖关闭时，在垂直平面上，0°~90°方向的指向性变化较大，而90°~1809方向的指向性基本上没有变化，使得前后方向的声辐射比较一致，高频的声辐射明显减弱，使得声音变得十分暗淡；在水平面上，0°方向不再有强的声辐射，2kHz以上的高频主要由琴盖与谱架之间的缝隙向演奏者方向辐射。