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當「樂音」遇上了「噪音」--音樂中的科學撰文／蔡振家（臺灣大學音樂學研究所助理教授）｜麥克DO科學-45

生活中常聽到的聲音，可分為聲波較規律的﹁樂音﹂，及聲波不規則的﹁噪音﹂，演奏樂器時，如果無法運用樂器特點，就容易形成噪音，如果能了解樂器的發聲原理，將會相得益彰。

我們的生活環境中有許多聲音，其中只有少數可以稱為「樂音」，也就是「音樂的聲音」，其他的聲音還有經常響起的講話聲，以及我們不太喜歡聽到的環境噪音。例如：吹風機、吸塵器、抽水馬桶……等發出來的聲音，都屬於經常發生的環境噪音。樂音和噪音有什麼不同呢？為什麼我們通常不喜歡聽吸塵器的噪音，但卻喜歡欣賞直笛、吉他的樂音呢？

樂音的特點
許多樂音都有一個共同的特點：它們都具有明確的音高，這類樂音通常由一個穩定振動的物體所產生。音高的單位是赫茲（Hz），也就是每秒的振動次數，例如：一條琴弦每秒振動440次，它的音高就是440Hz，聽起來跟鋼琴的A鍵一樣高。當我們演奏樂器時，如果無法運用樂器的特點，就容易形成噪音。演奏樂器雖然是藝文活動，但每種樂器的發聲有一定的原理，如果在學習樂器的同時，能夠對於樂器的發聲原理有一定程度的了解，就更能巧妙的詮釋出令人愉悅的樂音。

弦樂器的音高與弦的振動長度有關
在弦樂器上改變音高的方式，通常是改變弦的振動長度，所以有些弦樂器是由許多條不同長度的弦所組成（例如：豎琴），也有些弦樂器是由演奏者用手指按弦，以改變弦的振動長度。琴弦的振動長度越短，它的振動就越快，產生的音高就越高。
由於細細的弦在振動時無法有效率的擾動周圍的空氣，不容易產生強大的聲波，因此，在許多弦樂器上，琴弦會將部分的振動能量傳到音板上，由音板來負責發射聲波。音板除了作為聲波發射器之外，它本身的振動特性也會影響該樂器的音色，音板的振動特性主要由其材質與形狀決定。音箱裡面的空氣也有一些振動特性，而音箱的開孔除了可以發射聲波外，開孔的大小也決定了該音箱最低的共振頻率。

管樂器的音高與管內駐波的波長有關
管樂器所發出來的音高，跟管內的空氣振動有關。以一根圓柱管而言，管子越長，就能發出越低的音，這是因為管內的駐波具有較長的波長，而駐波的頻率通常決定了音高。許多管樂器的管身上面都有一些指孔，當所有的指孔都被手指按住時，它發出來的聲音就是最低的音，當管身末端的指孔一個一個被放開時，駐波的波長越來越短，音高就會逐漸上升。

簧片樂器的音高與簧片的振動頻率一樣
簧片類樂器的發聲，其音高與簧片振動的頻率一樣，然而，共鳴管的長度卻不一定決定音高，這一點跟笛類樂器十分不同。例如：口琴的音高完全由簧片的振動頻率決定，人類的發

笛類樂器的音高與氣流的振動頻率一樣
聲器官也是如此，當我們調整聲帶的鬆緊而發出高低不同的歌聲時，共鳴管的長度（成人大約為17公分）並無太大的改變，聲帶的振動不太受到管內駐波的影響。另外，仍有些簧片類樂器，是由共鳴管內的駐波來決定發聲的音高，例如：嗩吶、雙簧管、單簧管、薩克斯風、小喇叭、長號……在這些樂器中，簧片的振動深深受到管內駐波的影響。即使如此，共鳴管內的駐波也只是大致決定了音高，在這些樂器上改變簧片的振動特性（例如：銅管樂器演奏者的嘴脣張力），仍然可以微調音高。

噪音與樂音水火不容？
笛類樂器的演奏，通常是有氣流吹在窗孔的稜邊（labium）上，由管內駐波推動此一氣流，該氣流便會規律的在稜邊處上下振盪，一下子吹向管外、一下子吹向管內。而這樣規律的氣流振盪，又可以維持管內駐波的振動，然後，駐波再推動氣流……如此循環不已。

　笛類樂器除了可以發出具有明確音高的樂音外，也可以產生具有特殊效果的噪音，一個著名的例子即是日本的傳統樂器「尺八」。這種樂器源自於中國的洞簫，曾經是許多日本武士必備的樂器，因此，近年來的一些日本動畫，常會用尺八的聲音來襯托武士或忍者的打鬥場景，為了凸顯這種「殺氣」，尺八的聲音中會夾雜較多的噪音，傳統的尺八演奏者，把產生這種噪音的演奏技巧稱為「ムラ息」（譯為「氣沖音」），意即「不均勻的氣息」。下圖是尺八所發出來的兩種聲波，當它具有明確的音高時，聲波的形狀十分規律（圖的上半部）。而當尺八發出這種具有「殺氣」的聲音時，聲波的形狀就會因為摻雜了噪音而變得不太規律（圖的下半部），那種聲音就像是一陣狂風掃過，銳氣之中帶有一點幽淒的感覺。
從尺八的例子來看，噪音所導致的不規則聲波，其實也可以帶來相當美妙的效果，為樂音的規律聲波帶來一些變化。所以，誰說樂音與噪音一定是水火不容的呢？