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音色的物理
我們在欣賞音樂的時候,常常會說,這個音色如何如何的,但您知道嗎,這個所謂的音色,我們人的耳朵是聽不到的,這種聽不到的音,叫做泛音。它明明是個音,我們卻聽不到;可說它聽不到,卻又讓我們感覺得到,這到底是怎麼回事,請看接下來的科學大解碼。
 
 
我們在欣賞音樂的時候,常常會說,這個音色如何如何的,但您知道嗎,這個所謂的音色,我們人的耳朵是聽不到的,這種聽不到的音,叫做泛音。它明明是個音,我們卻聽不到;可說它聽不到,卻又讓我們感覺得到,這到底是怎麼回事,請看接下來的科學大解碼。

內容大綱

在一場演奏會上,有什麼是決定表演成敗的關鍵?音量?音高?或是音色?答案,以上皆是。對側耳傾聽的觀眾來說,這三個聲音要素,是很主觀的判斷。但如果從物理的角度切入,就精確的多了。音量由聲波的振幅來決定,振幅越大,音量愈大。音高則看振動的頻率,頻率越高,音調愈高。而音色,則由波形決定。可奇怪的是,影響音色的,竟然是我們聽不到的泛音。

泛音它存在,但是我們不一定聽得到。當兩個聲音的音量,還有音高都一樣的時候,它有可能音色不一樣。中間的差別就在於,它泛音的能量的分布。

不管是樂器演奏,還是我們唱歌、講話,這些生活中大大小小的聲音,都存在著泛音。要觀察這些聽不到的泛音,科學家得借助電腦軟體來分析。而到底泛音是什麼呢?我們用這條弦來做說明。當振動的波長等於弦長的兩倍時,所發出的音就是基音,而其他這些波長不一的就是泛音。不同強弱分布的泛音,會帶來不同的聽覺感受。就弦樂器來說,撥弦的位置,是決定關鍵。

豎琴它有一種特色,是撥弦的時候,是撥在弦的正中央,會讓這個音出來的時候,它的能量,基本上集中在奇數倍的泛音上。

奇數倍的泛音,會帶來空靈的音色。各種樂器也因為泛音的變化,而各有千秋。我們的耳朵,大多只能分辨基音的高低,但大腦對音樂的感受,卻受到聽不見的泛音所影響。借由觀察泛音的特性,科學家得以將主觀的音樂欣賞,轉化成客觀的數據,在理性與感性之間,創造完美交集。

2008年東森電視台《科學大解碼》第二期
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