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第二期:【纸作琵琶笔当弦】一起在纸上弹一段波浪线吧!

已有 4112 次阅读 2017-11-29 21:50 |个人分类:方程之声|系统分类:科普集锦| 从曲线到声音, 画出声音

第二期:音频部分请点击此链接.mp3 或关注微信公众号:“方程之声”

“纸上弹音”

我们见过多种多样的乐器,如钢琴、小提琴、吉他等,他们各自发出独特的音色。如果在白纸上画上一条波浪线,告诉你这是一种乐器,你想象它的声音吗?没错,这一期玩的是“纸上弹音”。只要在纸上随便画出一条曲线,就可以听到它的声音。在开始之前介绍一点小知识。

声音是什么?

声音的物理本质是在介质中传播的声波。只有一定频率的声波才能被听到。狗和蝙蝠等动物可以听得到高达16万赫兹的声音。鲸和大象则可以产生频率在15到35赫兹范围内的声音。我们人耳朵的可以听到20Hz-20000Hz的声波。20Hz以下称为次声波,20000Hz以上称为超声波,都人耳是听不见的。据说在地震之前会产生次声波,我们听不见,但大象会有反常的举动。

测一测你的听力!

人耳对频率的响应范围是随着年龄的增长而变窄。

年轻人:20——20000赫兹。(真的有声音,我也听不见)  

28岁时,22——17000赫兹。(真的有声音,我也听不见)  

40岁时,25——14000赫兹。(带上耳机,我勉强听见)  

60岁时,35——11000赫兹。

你能听到多少频率的呢?(可能手机本身不能发出那么高/低的频率,所以测试的结果可能不准确,仅作参考。)

钢琴上的频率?【必考】

频率决定音高。在钢琴键盘中左边的最低音为27.8赫兹,右边的最高音为4186赫兹。钢琴一共有88个键(黑键与白健),从左到右编号为p=1~88。每个音的频率可以通过这个表达式算出。


把这88个琴键,12个为一组,每组有7个白键,5个黑键。白键是有名字的,它的音色名为CDEFGAB,也就是我唱的do re mi fa so la si。中央c为261赫兹,标准音A为440赫兹。看看上面这张图,发现了天大的秘密吗?中央C和高八度的C频率是2倍关系,和高八度的G频率是3倍关系。键盘上所有的音其实都是关系户。以后会有关于泛音、纯律和12平均律的专题。


当有了一个波形,只要根具这个公式把频率调成相应的值就能弹出音阶了。

什么是音色?

不同的乐器,都可以弹出同样频率的声波。但是即使频率是相同的,由于它的材料、结构不相同,会有不同的音色。什么决定了音色?简单而言,波形决定了音色。我们来听一听正弦波,锯齿波和方波他们音色的不同。正弦波是一个单频率的振荡,方波、锯齿波都包含了高频谐波的振荡。

正弦波:


三角波:


方波:



“纸上弹音”

不仅是正弦波,锯齿波和方波对应不同音色,其实随意画的一条曲线,背后都可以有我们听不见的“音色”。如果在纸上画出任意的波形,那它是什么音色呢?

于是我就在手机画板的软件画出了这个波形。两座小山下面有峡谷。


略施小计就可以读取到曲线的坐标,得到波形的信息。以这个波形为一个周期,可以拓展为循环往复的振荡,变成声音的波形。听听它的声音。【音色1】


刚才是在手机画板里面画,在白纸上画也可以。我故意画一个奇奇怪怪的形状。为了让高频信号更强一点,特意画了一个很陡的尖峰。听听它的音色。【音色2】



纸作琵琶路当弦,与君共弹


 如果你想知道你画的曲线是什么音色,可以把照片发给“方程之声”。只要在2017年6月30日之前发到“方程之声”微信公众号,您将在下一期听到您画的音色。我可能会从中挑选一些波形组成“乐队”来演奏。带上纸和笔,我们来组一个乐队吧!



方法一:

1.在任意的手机画图软件画一条曲线。

2.保存成图片,或者手机截屏。

3.把图片发到“方程之声”微信公众号。

方法二:

1.在白纸上画一条曲线。

2.用手机拍下来。

3.把图片发到“方程之声”微信公众号。


注意:


1.图片要清晰,无其他无用的曲线。

2.曲线从左往右画,不能“回头”,不能相交。


剩下的事就是大胆发挥您的想象!



欢迎关注“方程之声”微信公众号。






https://blog.sciencenet.cn/blog-3372517-1087489.html

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