[科普中国]-国宝编钟的声学特性

钟是一种中空的发声器物，其材料一般采用铜合金或铁合金。将不同尺寸的钟按大小依次有序排列，悬挂于钟架之上，可演奏出完整有序的音阶，即称为编钟组。古代的编钟多在宫廷中演奏，尤其每逢宫廷中有大型活动时都要演奏编钟。

按照形状结构，钟可分为圆形钟和合瓦形钟。前者截面为正圆形，后者截面类似椭圆，如两个瓦片合在一起，体型扁圆，我国的编钟就属于此类。中国编钟分为上下两部分，上部分为钲，表面有花纹和外突圆乳，称为钟枚或钟乳；下半部为鼓，为敲击发音区。钟内壁有许多磨锉，此为调音痕迹，更有甚会存在深沟槽。从纵剖面来看，欧洲圆形钟的内壁是整齐划一的声弓结构，而我国编钟的内壁是一道道条形的声弓结构。编钟与圆形钟在悬挂方式上也有着明显的差异，前者悬挂牢固，钟肩是近似的椭圆平面；后者可随意摇晃，钟肩呈半圆球形。圆形钟受形状限制，只能作为钟，而不能成为乐器。敲击圆形钟任何部位发出的声音频谱都一致，整个钟部会形成一种共鸣的音腔，而且声音衰减的速度较慢。具体来说，敲击圆形钟会立即产生响亮刺耳的铿锵声，这是各种谐波分音的混合声。而后随着高次谐波的分音消失，只剩下深沉而模糊的嗡声。倘若在敲击声弓的同时晃动钟身，会额外产生另外一种叮叮声与其他声音混合在一起。哪怕钟停止晃动后，混合的声音仍会持续一段时间。

对于合瓦形钟而言，在钟的结合部有棱，称作“铣”，从正鼓部到侧鼓部音是逐渐衰减的。两棱之间的钟口向上拱起，钟口边稍上有两个敲击点，中心为“正鼓”，偏右约三分之二处为“侧鼓”，正鼓点和侧鼓点分别对应椭圆振动面的短轴和长轴，两者在声音模式上存在着差异，会发出不同音高的乐音。这种结构特色在节省材料的同时丰富了演奏功能，使得“一钟双音”的优点十分明显。另外，合瓦形钟的声音衰减速度较快，这一点决定了它适合于演奏。其外表面上排列有序的钟枚不仅赋予了钟美观，而且能够过滤掉高频，改善音质，调节音色。编钟作为我国特色乐器之一，外观奇特优美、声音悠扬悦耳、气势磅礴恢宏，足见其深厚的艺术魅力。

本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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