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在耶鲁的公开课里讲到，不同乐器的泛音阶什么的原因决定了乐器和乐器的不同。没看明白，能详细解释下不？ 【夏晓昊的回答(85票)】: 「怒答！」 首先， 要了解不同乐器的音色为什么不同， 需要了解「泛音」是什么。 比如说，用钢琴弹奏出一个中音 do 和用吉他弹奏出一个中音 do 相比，为何大家可以轻易地分辨出哪个音是由钢琴弹奏出的，哪个音是由吉他弹奏出的？从理论上讲这两个声音的音调（频率）不是一样的吗？ 其原因就在于，乐器演奏出的声音，并不是由单一成分的频率构成的。事实上，他们是由一组频率构成的，而这一组频率，往往满足倍数关系，即假设我们在用小提琴拉出频率为 1000Hz 的音调时，其往往伴随着 2000Hz、3000Hz、4000Hz ... 等一系列频率的声音产生。在学术上，我们将我们本来打算让小提琴产生的音调的声波称之为基波【在乐理上称之为基音】（因为这里的 1000Hz 是整个音调的基础）；将由于小提琴自身的原因，同时伴随发出的音调的声波称之为谐波【在乐理上称之为泛音】（包括 2000Hz、3000Hz 等声音的成分）。 接下来，要了解为什么会出现「泛音」，需要知道乐器的发声原理是什么。 那么为什么这些谐波一定要是基波声音的整数倍？这就涉及到乐器的发声原理了。所有的弦乐器、管乐器和打击乐器的发声原理都是靠驻波来实现。驻波产生的原理就是，对于一根琴弦（比如吉他，小提琴）来说，由于琴弦的两端被固定（当左手按弦时也是两端分别被固定的），所以当我们用手（吉他）或者琴弓（小提琴）使琴弦振动时，琴弦被固定的两端不能动，所以琴弦振动部分的长度必须是半波长的整数倍（这里有些不太好理解，但是看看下面这张图大家就懂了）
图片来源：百度词条 · 驻波 http://baike.baidu.com/view/166374.htm 该图中最上方的那张图的振动情况是最符合实际琴弦振动的情况（当然这也很好理解，想象一下用手指拨一下吉他的琴弦，琴弦的振动看上去就很类似）。这时琴弦的振动频率刚好是与基音的频率相同的（就是例子中的 1000Hz）。但事实上，如同第二张和第三张图片所展示的振动情况，也伴随着一起发生。 正是因为受到不同不同乐器构造，共振腔体以及制作工艺等的影响，当我们用手指拨动琴弦时，也许有 80% 的能量被转换为整个琴弦的振动，产生了基音；但同时也会有 10% 的能量被转换为 2000Hz 成分的频率，5% 的能量被转换为 3000Hz 的成分，但是 2000Hz 的成分从某种意义上来讲也可以是基音，于是又可以转换为 4000Hz，8000Hz 的成分，3000Hz 当做基音时...这么推算，情况将是非常复杂的，也正是因为这种复杂性，才会导致乐器的家族是这么庞大；才会导致每一个乐器都是独一无二的存在，拥有他们独一无二的音色。 然后，为了能让大家有个更直观的了解，我将简单地使用 matlab 来演示一下当不同音调的成分加入到基音以后的效果。 因为这是从数学上随意写出的算式获得的振动情况，所以请勿对号入座为某个乐器的声音波形——实际上这些波形相对于实际的乐器振动情况已经简单纯粹到很难用一个真正的乐器来重现这些振动情况了。
正常的 1000Hz 波形——这是基音。
1000Hz，4000Hz 与 8000Hz 成分能量比为 8:1:1 时的波形——可作为乐器1的音色
1000Hz，2000Hz 与 4000Hz 成分的能量比为7:3:1时的波形——可作为乐器2的音色
1000Hz 与 12000Hz 成分的能量比为 9:1 时的音色——可作为乐器3的音色 看上去这些图形已经十分复杂了，其实如果把这些波形还原为声音，用耳朵听上去就像你拿起电话时听到的待机声那么简单纯粹。所以想象一下，如果我们将这些成分任意地调整，仅仅保留 1000Hz 的主音调还是不变，能产生出多少种音色呢？ 最后，这里仅仅讨论了谐波对于音色的影响，实际情况中还需要考虑其他因素——因此，强烈推荐感兴趣的知友研究一下 @pansz 知友的答案 :-) 【pansz的回答(8票)】: 如果你需要一个自己做实验能得来的解释，最简单的方式是：用不同乐器演奏相同的单一音符，然后把它都录制下来，用pc的音频编辑器打开，查看其波形图，以及频谱分析图。这可以得到最直观的印象。 其他的大家都说了，我补充几点。 不光是包含的频率成分不同，还有信号衰减曲线的不同。而且每个频率成分都不一样。 非整数倍频率可能出现，用个频谱分析看看就明白了。 【Lina Sheng的回答(4票)】: 音色的类型是由振源的特性和共振峰的形状共同决定的。就振源来说，谐波衰减快，音色就很 柔和，声音的融合性和穿透力好，例如人声和弦乐器；谐波衰减慢，音色就很坚硬，声音的融合性和穿透力差， 例如木管乐器(特别是双簧管和萨克斯管)。就共鸣腔来说，共振峰出现在较低的频率上，音色就暗淡，例如长笛； 共振峰出现在较高的频率上，声音就明亮，例如小号。某些音色具有多种特性，例如人声的音色既柔软又暗淡， 双簧管的音色既坚硬又明亮，圆号同时具有暗淡和明亮的音色。
音色的不同取决于不同的泛音，每一种乐器、不同的人以及所有能发声的物体发出的声音，除了一个 基音外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出是不同的乐器甚至不同的人发出的声音。每一个人即使说相同的话也有不同的音色，因此可以根据其音色辨别出是不同的人。 （以上引用自http://zhiyeshengya.blog.sohu.com/164747896.html） 耶鲁大学公开课 聆听音乐（Listening to Music）04课中有讲到的是上面提到的泛音。
就是说每个乐器弹奏同一个音，都会有一个基本音（图中第一个高峰），而与此同时也会有许多其他泛音（后面的N个高峰）。乐器的音色主要是看后面的泛音。从图中可以看出后面这些高高低低的没什么特定规律，不同乐器演奏出同一个音，第一个高峰基本相同，而之后的高峰差异很大，这就导致了不同乐器的不同音色。也就是说我们听到一个音，不是单一的一个音，其实是很多分音的混合。所以如果调整后面的泛音，就可以把一种乐器的音色调整成另一种乐器的音色。 造成这种差异主要是乐器的构造、材质不同。 【杨玉皓的回答(0票)】: 这个问题曾经也困扰过我，因为对于波，他只有振幅（响度），频率（声调高低），以及计算所得的波长。 最后独立思考出来了：音色就是单种声音的复合形式，由多种固定频率和振幅的声音交织，并在我们大脑里形成经验。 这样，复合后千千万万种感觉，就是我们所说的音色。 【张谦的回答(0票)】: 声音是由发声的物体振动产生的，当其整体振动时发出基音，但同时其各部分也有复合的振动，各部分振动产生的声音组合成不同频率的泛音，这些泛音决定了其不同的音色。 【lapa的回答(0票)】: 共振材料不同。 原文地址:知乎 |
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