音色

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引言

聲波展現了波所具有的各種特性，但具體來說，它展現了頻率、音高、音色和響度的概念。在所有這些特性中，音色展現了我們感知到的聲音的差異。在日常生活中，音色的概念幫助我們區分我們感知到的各種物體的不同聲音。聲音不僅來自不同的物體，而且由於聲音波中存在的音色特性，我們也能區分不同人的聲音。

音色的定義

音色被定義為兩種具有相同頻率的聲波所表現出的區別特徵。

然而，需要注意的是，聲波來自不同的聲源，音色的概念決定了由特定材料形成的聲波的性質 (Yan & Tu, 2022)。

需要注意的是，音色表示聲波中所具有的特性。但是，如果中高頻諧波變化4dB，或者低頻諧波變化10dB，就可以觀察到音色的差異。

圖1：聲波的音高和頻率

音色的理論基礎

為了理解與音色相關的理論，有必要了解諧波這個術語。諧波是指由多個頻率組成的音質。

然而，最低波形的頻率被定義為在樂譜中注意到的音高。簡單來說，音色指的是具有基頻，此外還會有七個諧波 (Siedenburg *et al.*, 2019)。

因此，需要注意的是，如果聲波不顯示此特性，那麼人類將無法區分聲音及其各自的來源。

音色的特性

音色的方面似乎具有多種特性，因為它在聲波中具有區別性。它包括以下特性：沉悶、厚重、鼻音、冰冷、細膩、豐富、濃厚、清澈、單薄和輕盈 (Hyperphysics.phy-astr.gsu, 2022)。

這是因為音色顯示了兩個聲源及其各自特性的區別質量。

圖2：聲波的音色質量

不同型別的音色

可以觀察到幾種型別的音色，它們區分來自不同來源的各種聲波。然而，音色的型別包括諧音、單音、伴奏和複音。諧音顯示在音樂會上演奏的相同節奏，而複音是在獨立音樂的部分重疊或重合時觀察到的 (Animations.physics.unsw, 2022)。

在伴奏的情況下，音色的概念往往具有更好的聲波質量。然而，在單音的情況下，只演奏一條音樂線條。

影響音色的因素

根據樂器不同，聲波產生的音色質量會受到多種因素的影響。例如，音色取決於個人如何將空氣吹入雙簧管，因為這往往會造成來自粒子源的聲波頻率的差異 (Soundpiper, 2022)。

然而，聲音的接收方式也會影響個人感知到的音色質量。諸如強制送氣、身體姿勢、呼吸控制等概念決定了音色的性質和質量 (Physics.illinois, 2022)。

還可以看出，頻率的微小變化也會造成音色的差異。然而，此因素取決於人類耳朵的感知，並且與所考慮聲波的音高和強度相關。

除此之外，樂器的形狀和聲音包絡也決定了聲波的音色。例如，即使音樂家演奏相同的音符，從不同的樂器演奏出來的聲波也會有所不同。

圖3：感知量和物理量之間的關係

結論

在這項研究中，重點是深入瞭解聲波產生的音色及其質量。

可以看出，由於這種獨特的特性，人類能夠區分聲波來自何種來源。可以注意到，如果聲波不顯示這種性質，那麼人類就無法區分聲源。然而，有幾個因素似乎會影響音色的性質，有時可能會導致難以理解其確切來源。

常見問題解答 (FAQs)

Q1. 音色的起源是什麼？

A1：音色一詞在音樂和物理學領域都被使用，但它與聲音質量的現象有關。音色的起源取決於波的形式，波的形式在泛音或諧波的數量、各自的頻率以及相對強度方面差異很大。

Q2. 哪些樂器與音色現象相關？

A2：音色指的是與多種樂器相關的聽覺感覺質量，包括吉他。這是因為音色是從絃樂器或管樂器中觀察到的。

Q3. 什麼被稱為音色波？

A3：在物理學領域，音色波是指主要取決於其產生材料的聲波特性。然而，它可以與波中發現的音符區分開來。音色波與聲波的音高、響度和頻率的概念相關。