有关声音的知识分享

   有关声音的知识分享

声音来自物理能量的转换，如拍手造成空气的挤压。气压的转变会被转换为一连串的震动并透过空气传递。声音的振动同样可以透过其他介质传递，例如墙壁或地板。

如果震动并非照着可预期的模式，这样的声音常被称为“噪音"。

在波形的重复循环中，一个完整的振动被称为一个循环，完成一次振动的时间称为一个周期，也就是波型完整走完一个周期的过程。在每秒钟发生的周期数量会决定该波形的基础音高(basic pitch)，通常被我们称为“频率”。

音调、泛音、谐波与分音  Tones, Overtones, Harmonics, and Partials

一个声音的频率被称作它的基音或基频(fundamental tone)，而除了简单正弦波之外，大部分的声音都包含基频与其他不同的频率。

这些Non Fundamental tones如果是基频的整数倍，则被称为泛音(overtones)或谐波(harmonics)；如果是非正整数倍，例如2.5倍，则被称为分音(partials)；而若为基频的几分之几，则称为subharmonic。

• fundamental tone被视为第一泛音(first harmonic)，通常比其他harmonics大声。

• 在第一谐波两倍频率的音色被称为第二泛音(second harmonic)，以此类推。

• Bells, xylophone blocks, and many other percussion instruments produce harmonically unrelated partials.

• 每种从基频产生的不同谐波，都会产生不同声音质感(timbral quality)。

大体来说，整数倍或能被整数（如八度音程、奇数或偶数泛音）除尽的泛音听起来都更具“音乐感”。不是整数倍或不能被整数除尽的音调称为不和谐陪音或分音音调。当大量这类不和谐陪音组合在一起时，听起来就会显得“嘈杂”。

傅立叶定理和泛音

“任何周期性波都可以看作某个波长和振幅的正弦波的迭加，这些正弦波的波长有着调和的关系（小数字的比率）”。这称为“傅立叶定理”。大体上用更接近音乐术语的话来说，这意味着任何带某个音高的音调都可以被当作一个正弦音调的混音。这包含了基本的基础音调及其泛音（陪音）。例如：在频率为 220 Hz 时，基本振荡（基础音调或第一泛音）为“A”。第二个泛音的频率加倍(440 Hz)，第三个则以3 倍(660 Hz) 速度振荡，接下来的泛音以4 倍和5 倍速度，以此类推。

频谱 The Frequency Spectrum

当一个基频结合了许多不同强度的harmonics，我们会接收到一个声音(Sounds)。这些声音元素的相对大小会随着时间不断变化(通常受Envelopes控制)。频谱可以显示声音中的各个声音元素(Sonic elements)。它的横轴由左而右地显示了低至高频，相对强度则是以纵轴表示。

如图，此可视化的频谱显示了某个瞬间，基频与其它谐波的相对大小与频率关系。这些关系会随着时间进行不断变动，频谱也会随之改变，进而影响听到的声音。

o 振幅

波形的振幅显示了气压改变量(the amount of air pressure change.)，可以***大垂直高度与零气压（zero air pressure，即寂静状态）的距离衡量。Put another way, amplitude isthe distance between the horizontal axis and the top of the waveform peak, or the bottom of the waveform trough.

o 波长

在给定的频率下，每个循环周期的距离。频率越高，波长越短。

o 相位

描述两个或更多波形间的时间差。以角度来衡量，从0 to 360。假设两个复杂的波形彼此有相互延迟的状况时，每个频率将有它自己的相位差。当两个波形在同一时间开始，它们被称为in phase或phase aligned。当两个波型间有些微的延迟，则被称为out of phase。相位移动的度数被视为两个正弦波之间的时间差距，其中也会有频率的问题。时间差距一样，不同的频率会有不同的相位移动。复杂的波形，像所有录制的音轨和人工合成的波形(除了正弦波之外)都含有许多频率。

o相位效果

虽然在整个波形周期中，持续的相位移动通常难以察觉，但如果一个波形的相位不断随时间变化，则成为人耳可听见的效果。

o相位抵消

当两个独立的声音相位相反，将会有部分的谐波互相抵消。当同样的频率以相同能量互相交叉时，将会使声音完全抵销，只剩下寂静