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為什么關于音色的形容詞有明亮與暗淡?其中的聲學原理是什么?

2019/9/23 16:24:17      來源:
[提要]聲音是物體振動在介質中傳播形成的物理現象,研究這種物理現象的學科叫做聲學。聲音所產生的振動屬于機械振動,這種振動在空氣中傳播的過程在聲學的眼中屬于絕熱運動(adiabatic)。

聲音是物體振動在介質中傳播形成的物理現象,研究這種物理現象的學科叫做聲學。聲音所產生的振動屬于機械振動,這種振動在空氣中傳播的過程在聲學的眼中屬于絕熱運動(adiabatic)。況且不能產生熱,又怎么能產生光呢?所以,所謂明亮與暗淡等這種形容“視覺感受”的詞所指代的特性,和聲音沒有任何關系,與聲學也扯不上親戚。同樣地,所謂干和濕,這些屬于觸覺感受,與聲學也沒有關系。

這個再明顯不過了——聲音不產生光,所以我們不可能從聲音中直接接收到光學信號;聲音雖然是一種振動,但我們渾身上下除了耳膜之外就沒有任何一個其他地方可以有效地接受聲音信號。所以聲音并不能產生觸覺感受,更別說干濕了。


 

那么,聲音為什么能給人類似視覺和觸覺的感受?

上面說了,聲音是空氣的振動。這種振動在經過耳道整理后,成為一個一維的振動,因為我們的耳膜只有一個自由度。耳膜的往復振動被三根小聽骨的杠桿作用放大之后傳遞到耳蝸,耳蝸將這種脈沖轉化為電信號,電信號被傳遞到聽覺系統后,神經元網絡將其解讀為有用的信息,而忽略無用的信息。

而關于神經元網絡如何解讀這些時間域上海量的一維脈沖信號,人和人之間是有橫向差異的。我們把這個過程稱為聽覺認知,聽覺認知大體上可以分為三個層面:

底層low-level:這是基礎的層面。從耳朵到聽覺中樞,聲音信號的基本的物理特性——振幅和頻率被首先感知。這里的振幅不僅僅是聲音的大小,同時還有對“波形”的感知;而這里的頻率也不僅僅是音高,更有音色的感知。關于較底層的認知,人和人之間的差異相對比較小。

中層mid-level:有了底層認知收集的基本的材料,我們可以對聲音進行進一步的解讀和理解。在中層認知的范圍里,我們可以將不同的振幅和頻率解讀為語音、樂器、節奏等符號化的內容。我們常說的“視唱練耳”,練的其實就是中層認知能力。所以,在中層的認知,人和人之間的差異就大起來了,因為這通常和訓練以及經驗有關。

高層high-level:中層認知提供了聲音內容的解讀。那么接下來這些內容就要觸發一些應激反應了。典型的應激反應就是情緒。比如聽到了舒緩的音樂,你也會感覺到血壓降低;聽到了領導的夸獎,你會開心得熱淚盈眶。關于高層的認知,人和人之間的差異進一步拉大。

聲音讓一個人聽起來感覺到明亮,或者感覺到干或濕,可以這樣解釋:

明亮還是暗淡:顯然,這種感受發生在中高層認知范圍內。一方面,雖然某些不同和弦之間在聲學上確實存在能量大小的區別(比如通常所說的大三和弦比小三和弦要響一些);但是用力彈的小三和弦和輕輕彈的大三和弦聽起來依然是后者明亮一些。所以這并不是一個底層感知能解釋的現象。對于和弦的聽感,很大程度上由經驗所決定。你的音樂老師每次給你彈這兩個和弦的時候就用明亮暗淡這種詞;每次你看電影或者電視的時候,明亮的畫面往往搭配“明亮”的和弦,等等……這些生活經驗教會了你如何判別明亮的和暗淡的和弦(或者音色),在你頭腦中形成了刻板印象stereotype。

另一方面,我們這個世界的音樂里,大調和弦的走向往往預示著圓滿、解決;同時高頻能量集中的音色往往也代表著“正能量”的角色。這些高層認知范圍內的印象與我們對于視覺世界中明亮、鮮艷的高層認知其實是相通的——不同感官雖然處于不同的物理世界,但它們在我們高層認知的范圍內是共享情緒和情感的,否則我們就不是一個完整的人了。

 



 

上圖就是一個非常簡單的認知層面的示意圖。舉個例子,可以這樣來理解:比如你在馬路上看到一個彗星墜落在地面,首先你的底層看到它的圖像、聽到它的聲音、皮膚感受到一種熱輻射,然后,在非常短的時間內,你的中層認知將這三路信號組合理解成同一個事件(這一步叫multisensory integration,非常重要)再報告給高層認知;最后這件事情才進入“你”作為一個“人”的生命里,讓你產生復雜的情緒。這三個認知層面雖然有時間順序,但它們之間也存在一定程度的互動。比如你看到彗星飛來,中層可能讓你拔腿就跑,但高層說再看看,于是你能感覺到自己的腿不知道到底是聽使喚還是不聽使喚。

干還是濕:這個概念其實是懂一點聲學的人才明白的。它所指的是一個場所(通常是室內)或者一段錄音中直達聲(也叫干聲)和反射聲之間的比例關系。如果只有直達聲,比如在消音室或者在周圍墻面都鋪滿吸音材料的房間里發出的中高頻聲音,聽起來毫無混響,那么就是“干”的聲音;反之,在浴室或者沒有家具的新房里的聲音就會有很多混響,是“濕”的聲音。所謂干濕,是聲學工作者用來形容一個聲音的混響比例的簡化詞。

用的久了,有些人真的能從一個聲音里感覺到一個聲音讓自己耳朵里很干,或者手心出汗的濕,然而這種經驗也是因人而異。同樣,這也可以用上面的圖來解釋:對聲音的中高層感知和對干濕的中高層感知在某些區域共享了一部分神經元網絡。或者,也許你以前不能這樣聯想,但從今天開始,讀完這篇回答后,你也會慢慢建立起這種聯系。

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