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声音的音色是什么决定的?是频率吗?

在谈论乐器或音响的表现时,“音色”是我们经常会提到的一个概念。不同的人声或者乐器,都会有着自身独一无二的音色,而音响设备作为声音重放系统,对人声、乐器的重放音色,是否和其原始音色相一致,也是衡量这套音响设备是否达到“高保真”的重要标准。


但同时我们也知道,声音本质是声波,而在物理学上,声波具有的物理属性就只有“频率”和“响度”,并没有所谓的“音色”属性。那我们所谓的“音色”,在物理上又到底该怎样理解呢?



这里我们先了解物体发声的基本原理。无论是人声还是乐器,在受外力驱动形成振动、从而发出某个音高的声音时,首先都会发出一个该音高所在频率的声音,我们叫这个声音为“基音”;而同时,发声体其实还会连带发出其他频率的声波,我们叫这些衍生声波为“泛音”、“谐波”。根据发声体自身的物质特性差异,以及演奏方法的差异,不同人声、乐器在演奏同一个音高时,除了发出相同频率的基音以外,所衍生出的泛音频率都各不相同,而这些频率各不相同的泛音和基音最后形成了独一无二的复合音,于是到了听众的耳朵里,也就成为了独一无二、各不相同的“音色”。



举个例子,钢琴和小提琴演奏同一个音阶的声音(例如中央C即261Hz),它们发出的基音同样都是261Hz,但泛音则完全截然不同,因此也就导致钢琴和小提琴在音色上也有泾渭分明的区别,以至于人耳很容易就能通过“音色”(实际是相同的基音+不同的泛音组成的不同复合音)来区分出钢琴和小提琴。


由于不同乐器甚至不同人声的“音色”,本质都是基音+泛音构成的复合音,所以反过来我们很容易就联想到,只要了解每个乐器的泛音特性,我们就能“模拟合成”出其音色,而像电子琴、MIDI软件等合成器,实际上也就是应用了这个原理来“模拟”出不同乐器的声音。



音响器材作为声音重放设备,起到的客观上也是一种“对原始音色模拟还原”的职责,而要完成这个要求,无疑就要做到除了精准重放基音以外,对于泛音也能尽可能的做到准确、充分的回放。


当然,由于音响器材自身的材料特性所影响(例如不同喇叭振膜自身的响应特性就各不相同),导致了音响器材其实未必都能做到对原始音色做到“原汁原味”的还原,只有真正坚持Hi-Fi高保真为产品开发宗旨的品牌,才可能做到每一款产品都能对原始音色做接近真实的还原,这样的品牌包括美国Atomic、英国Gypsy Sound(吉普赛之声)等,对于希望通过重放可以传神了解录音原始音色的Hi-Fi流听众,这类品牌的器材自然就是比较理想的选择。

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