奇妙的声音指导老师.PDFVIP

宜蘭高中 98 學年度學生數理自然科學專題研究 題目： 奇妙的聲音 指導老師： 陳萬城 學生： 林瑋柔 陳 襄 陳奕儒 周鈺哲 擺適可樂──舞台上的樂器擺放 指導老師：陳萬城老師 研究學生：林瑋柔、陳襄、陳奕儒、周鈺哲 摘要 本實驗的目的是以物理觀點解釋「舞台上樂器擺放」的原因，以交響樂團為例，我們認 為「不同頻率聲波的發散程度不同」造成不同角度樂音的差別。所以分別播放100Hz、500Hz， 100dB的sin波，測量並繪成等分貝線，由此確認「低頻音較高頻易發散」。 接著我們在舞台上播放9種樂器、9個角度並錄音建立資料庫，疊合成交響樂團標準配 置，改變其中一種樂器的位置，進行同樣頻率的波形、頻譜比較。但很難看出差異，因此自 行定義聲強「衰減率」重新繪製圖表，由此解釋樂器擺放原因。 最後我們推測造成衰減率不同的原因與音源音量有關，即不同樂器各泛音成分起始的振 幅大小。因此，儘管演奏相同頻率，不同音色的各樂器將有其特定的擺放位置。 壹、研究動機： 曾經參加過管樂隊，對於樂器擺法那麼的制式化一直不解。從歷屆科展作品中得知不同 的聲音頻率在空氣中的發散程度是不一樣的，但是樂器演奏時，演奏的是相同頻率的音，於 是著手研究樂器擺放背後所含的物理意義為何。 貳、研究目的： 一、探討不同頻率的聲波在空氣中的發散程度 二、探討各個樂器在舞台上不同角度放出的聲音對於在台下的觀測者造成的差別 三、找出舞台上樂器之擺放方法中的物理意義 參、實驗器材： 一、組合式音響、電容式麥克風、筆記型電腦兩台、GLX、聲音感應器、標籤紙、量角器、 皮尺、麥克風架、棉線【圖1-1】 二、軟體：GoldWave【圖1-2】、Audacity（音訊處理軟體）、Overture【圖1-3】（寫譜 軟體）、Excel、EasyCapture（螢幕圖片擷取軟體） ↑圖1-1 ↑圖1-2 ↑圖1-3 1 肆、實驗步驟： 實驗一：頻率與發散程度的關係 （一）在空曠的操場上（背景噪音48dB~53dB）用電腦連接音響以Audacity分別連續播 放100hz、500hz，音源100dB的sin波。 （二）以GLX連接聲音感應器測量分貝並且在相同分貝處插上竹筷子。 （三）以皮尺測量各竹筷子與音源的距離，並以量角器測量相對音源的角度。 （四）整理資料並以Excel繪成等分貝線圖。 實驗二：單一樂器衰減程度和角度的關係 （一）建立各種樂器不同角度的聲音資料庫 1.訂觀眾席第一排正中央為圓心並架設電容式麥克風。 2.定義圓心與舞台中央連線為0 度線，並以此線段為半徑畫弧，觀眾席面向舞台 向右為正，向左為負。 3.在弧上正負40 度間以10度為間隔取9個點【圖1-4】