乐器笙的声功率级谱

1  引言

　　20世纪 60 年代以来，国际上陆续对西洋乐器声功率进行了较为系统的测定[1-4]。 由 Meyer 对这些测试结果加以整理， 归纳出确定西洋乐器强音标志力度下声功率级的计算表达式[4]。随着中国国际文化交流事业的发展，中国民族音乐越来越受到世界关注，为了进一步弘扬中国传统的音乐文化和科技， 对传统民族乐器的声功率进行系统科学的测量是一项重要工作。

　　笙是中国古老的簧管乐器， 距今已有 3 000 多年的历史。 陈通曾应用类比电路的方法分析了笙的发声机理、笙管的传输特性以及笙发声的频率特性[5]。 北京市设计院曾在 1 个具有不规则室形的琴室内测得笙以中等力度和速度演奏某一乐曲时的声级为 90.8 dB 和89.5 dB(A)，并根据测量结果给出笙演奏声级的动态范围为 60~103 dB[6]。 香港科技大学的 A. Horner 等人研究了笙发声的合成模拟技术[7]。 对乐器声功率和单个乐器以及整个乐队的动态范围的了解， 不仅可以为音乐厅的响度评价提供基础科学数据， 而且为建筑物隔声设计提供依据， 对于电声系统的设计以及录音和广播事业也有重要参考作用，同时，其还是判断乐器质量的重要依据。

2  测试方法

　　通常声功率的测量是对稳态噪声源进行的。 乐器演奏所辐射的声功率不仅与乐器、演奏的力度、速度与节奏有关， 还与演奏者以及演奏的内容密切相关。 因此，如何确定和表达乐器的声功率是值得探讨的问题。考虑到乐器间差异以及演奏者的不同所造成的乐器声功率差异， 测试中分别由 2 位资深民乐演奏者使用 2支不同年份的笙进行演奏。每件乐器测试前，其音高均经过调音器校准。个别乐器限于条件，仅由 1 位演奏师使用 1 件乐器进行测试。

　　为探讨笙在演奏不同内容时所辐射的声功率级及其动态范围， 测试时， 演奏者先演奏一段民乐 《茉莉花》，时间为 20 s(从过门开始);然后，演奏五声音阶，测试时间为 8 s;之后，在该乐器的音域里选取几个具有代表性的单音演奏，每个单音演奏时间为 4s，乐师持续吹奏，之间没有换气停顿。 无论是乐曲、音阶或单音，均要求按照 4 种力度 pp，mp，f，ff 分别演奏。

　　测试在华南理工大学混响室进行， 混响室体积为200 m3;4 个传声器位于半径为 2.0 m 的圆周上， 距地面 1.5 m;演奏者位于混响室中间，即圆周的中心位置，演奏时面向两相邻传声器连线的中间; 共 4 个通道进行同步测量，并由此计算出平均声功率级。测试所用的仪器设备为：Nor 118 配有 N1225 传声器;B&K2260 配有 B&K4189 传声器; 双通道 B&K PULSE 3560C 配有B&K4189 传声器。 原则上，对于含有离散频率成分的声源声功率的测量，推荐改变声源的位置，重复测试。但根据 Meyer 和 Angster 对小提琴声功率的测试结果表明[2]，声源位置的改变，对测量结果影响很小，在较低频率， 标准差平均提高 0.2 dB， 而当频率高于 800 Hz时，标准差平均只提高了 0.1 dB，因此，在笙声功率的测试中，声源的位置没有改变。