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泛起的泛音 它如何影响音色和听觉感

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楼主

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对音频有点认识的朋友都应该了解,我们在现实世界所听到的声音,一般也是由主调的基频和它的多次谐波(泛音)所组成的。音调或有些人说音高为基音,而声音的音色则为泛音。如果想更清楚了解和听一下甚么是基音、甚么是泛音,可以了解一下一种叫「呼麦」(overtone)的歌唱法,歌者会唱出一个基音而同时改变在其之上泛音的音调(音色上改变)。

 


基音很简单,就是声音的音调本身,它是反映主音调的频率和能量,人的声音一般范围由大概 100Hz 到最多 1,500Hz 左右,乐器如管风琴可以达 7000Hz 左右。基音当然十分重要,也是声音的能量主要成份。

 

至于泛音,一般多是基频的倍数频率之能量,所以可以高达几万 Hz 的。例如钢琴的最低音频率是 27.5Hz,最高音频率是 4,186Hz,而钢琴有十几个泛音,更可达几万 Hz,一般甚至可测到 16 个泛音或 24 个泛音。因为泛音是会影响音色和听觉感,所以也是音频上一个非常重要的成份和指标。

 

不同人士,不同乐器,不同音响器材都因为有不同的形态、结构和共鸣峰,所以会有不同的泛音分布,从而令音色有所不同,这样才能造成千变万化和各有独特性的声音世界。

 

严格来说,泛音可分为低频泛音、中频泛音和高频泛音。如果低频泛音的幅度较强,音色就表现得浑厚;中频泛音的幅度比较强,音色就表现得圆润、自然、和谐;高频泛音的幅度比较强,音色就表现得明亮、清透、解析力强。

 

频谱曲线,就是将一个声音的各泛音幅度的顶点在坐标上连接起来,这条线就是这个音色的频谱曲线。

 

每个音色的频谱曲线各不相同,这和发声体的物质结构、状态和发声的力度,以及共振体的分别,而各有不同。甚么是最佳的音色呢?根据意大利美声学的观点,就是将基音到第 16 个泛音的强度在坐标上连成一条直线,这条直线就被称为最佳美声线,如下图所示。


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那么,哪个音色的频率特性曲线越接近这条直线,哪个音色的低、中、高频泛音的比例也最为均衡,其音色的艺术表现力也最为尚佳。当然在不同的艺术范畴下,也不一定是必然,因为声音和听觉感受,有时只是一种很抽象的喜好问题。

 

另外很多从事音频领域的人士应该也听说过,石机(电子管)和胆机(真空管)音频功放会有不同的谐波表现。石机主要发生奇次谐波,声音较冷,不和谐感较大;胆机主要发生偶次谐波,声音较暖、柔和,和谐感较大。这个和放大时的处理的线性度有关,所以有不少人都偏爱以胆机(真空管)功放机去播放音乐,感觉较有艺术音乐感。

 

其实这个也可以从音乐上的和弦组成作解说,有点音乐理论基础会较容易理解。在此简单一点说就是,如音乐的和弦,一般人听到大调和弦 major chord, 第一、三、五的音,便有和谐、舒适和喜悦之感,是因为其和弦中每个音高的频率皆是落在最低基频的偶次谐波之频率。如 A 音 440Hz,它的两倍是 880Hz,四倍是 1,760Hz,六倍是 2,640Hz,这些频率也就是 A 音的对应一(高八度) 和五的音,所以其实是不谋而合。人的脑袋是十分敏感和聪明的,它是会自动运算而化为感受的。


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虽说偶次谐波是对声音有好的影响,但也有不少乐器和音乐风格需要加入适量的失真,往往需要奇次谐波(方波)才能表达所需和合乎某些喜好。例如失真的方波形态就是加强了奇次谐波,结他效果、overdrive、distortion 等便是这类效果了。

 

其实,音色涉及人耳和脑袋的判断,也涉及喜好的主观性,如果音质已是符合一般客观条件,如:音量足够、不破音、不失真,没有杂噪,低中高音平衡等,其余便算是主观的喜好,音乐风格、文化差异和艺术表现之程度了。大家不妨多听多研究。


文章转载自:

https://www.spill.hk/audiovisual/overtone/

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