不同的乐器,音高相同时,音色为何不同?

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8个答案
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白鸟大学小老师 , 环境卫道士

2013-08-17 21:27

这个恰巧写过文,应@moogee 老师要求搬过来,全文在这里:http://songshuhui.net/archives/16556

仔细分辨,每个乐器发出的乐音都不是单个音高,否则,它们的声音就会扁平得好像拿起电话听见的滴滴声,钢琴和铜管也就没有分别了。

用小提琴拉出一个音符的时候,因为弦的振动叠加,会同时发出若干个高于预期频率的波,好像图上画的这样,声强最大的这个频率就是我们平常唱的哆来咪,实际上是振动中的基音,而在它频率的整数倍频率上,一般会出现多个泛音,泛音的声音强度迅速衰减,未经训练的耳朵经常觉察不到它们的存在。


两种声音的频谱示意图

不同乐器的发音原理不同,共鸣腔结构不同,形成了不同的泛音结构。好像我们可以通过分析人声的频谱确定人的身份一样,这样一张频谱图,就成了各种乐器的身份证。

比如说,小提琴、大提琴这样的弦乐器,泛音的衰减很快,波形是在基音之后每一级泛音迅速减弱,把每个波峰的顶点连起来看是一个比较陡的坡;而双簧管、英国管这样的木管乐器,泛音衰减的很慢,把波的顶点连起来看,从基音的陡坡下来后就是很平缓的小坡了;打击乐中的三角铁、铃鼓的低频泛音微弱而高频泛音特别突出。

所有这些频谱经过我们精妙的耳朵,传到饱尝各类感觉的脑子里,被赋予了特别的意义,不需要看频谱仪分析的结果,不需要在脑子里存储频谱图数据库,单是听一听,我们就能分辨出哪个是钢琴,哪个是人声。而且,我们还能听出每个声音的色彩。

泛音衰减快的乐器,听上去给人感觉柔和,声音的穿透力强;而木管乐器这样衰减慢的乐器,音色显得坚硬而有金属质地;高频突出的打击乐常常让人觉得金光四射;中频泛音影响着音乐的清晰度;低频泛音让人感到浑厚和空间感……每一种流传下来的乐器,都是用人耳选择的,不同频率泛音完美组合的进化杰作。

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進擊的Kanato程序员 编曲爱好者

2013-08-20 23:07

音色由多种因素综合决定。其中我认为最重要的有幅频特性、相频特性,以及时域特性。另外还有伴随乐音的噪音等。

幅频特性和相频特性学过理工科的应该都清楚,一楼的回答解释幅频特性也已经比较明白了。

声波信号有相频特性,而人又有两只耳朵,听到的内容是不同的。如果排除掉环境的影响,那么区别就体现在左右耳听到的声波有时间差。如果再加上环境作用,房间里的物品、房间本身的声学特性以及空气的低通滤波作用等都会影响音色。

音色的时域特性一般是指一个音发出后其各种参数随时间的变化。拿振幅来说,分析的时候往往分为attack、decay、sustain、release四个阶段,举例来说钢琴的attack时间较短,sustain时间也较短,release时间较长,而拉弦乐器和吹奏乐器普遍sustain时间较长。通俗地说,最明显的表现也就是钢琴的音发出后会不断衰减直至零。而拉弦乐器和吹奏乐器只要演奏不停止,振幅就可以保持不变,甚至变大也可以。其他方面来说,乐器的频率随时间变化(比如颤音),相位差随时间发生变化(如合成音色中加了flanger效果器),或声像随时间变化(如不断在左右耳来回穿梭),这些都可以认为是音色的一部分。

另外一般来说乐器在不同的演奏力度下音色也是不一样的。如钢琴在大力度敲击下,击弦的噪音就会很大,同时也会造成attack和decay阶段之间的幅度差较大。小提琴在大力度下,擦弦音占的比重就会变大。等等。

影响音色的因素还有很多。总之,音色所囊括的东西是十分广泛和复杂的。“音色”这个概念基本可以指用以决定一种声音的一切要素。

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小笼抱纸演播室视频技术工程师

2013-08-21 11:41

泛音影响决定音色,更准确的说是泛音的组成决定了音色。一个音的高次谐波的比重发生了变化,人耳对于这样的变化的感觉就是----音色发生了变化。

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支持者: 艾特君 空中骑士BUG

补充:
在耶鲁大学的聆听音乐的公开课上也简单有讲过

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音色是由频谱包络决定的,和频率没有关系~

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