乐理基础概念

声音包含了三方面的内容:声音的振幅,即音频的强度或幅度;声音的频率,即音频的频率或每秒变化的次数 ;声音的音色,即由泛音来决定。

正常情况下,人耳听力频率范围是20赫兹到20000赫兹,最敏感的声音频率在1000赫兹到3000赫兹。

音程(Interval)

音程(Interval)是两个乐音之间的音高关系,通过“度”数和音数确定。“度”是一种人为规定的单位,用来衡量音与音之间的“距离”。

音调(音高)(Pitch)

音高(Pitch),是指各种音调高低不同的声音,即音的高度,音的基本特征的一种。

声的本质是机械波,所以声速一定时,音的高低是由机械波的频率和波长决定的。频率高、波长短,则音”高”,反之,频率低、波长长,则音”低”。

音高是声音的三大特征之一,区别于音强和音色,音调高只能表示音的频率高和波长短,不能表示振幅大和音强强。

声音频率的高低叫做音调(Pitch),是声音的三个主要的主观属性,即音量(响度)、音调、音色(也称音品) 之一。表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度。音调主要由声音的频率决定,同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音,音调随频率的升降而升降;对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降,高频纯音的音调却随强度增加而上升。

大体上,500 赫兹以下的低频纯音的音调随响度的增加而下降,1500 赫兹以上高频纯音的音调随响度的增加而上升。

对音调可以进行定量的判断。音调的单位称为美(mel):取频率1000赫兹、声压级为40 分贝的纯音的音调作标准,称为1000 美,另一些纯音,听起来调子高一倍的称为2000 美,调子低一倍的称为500 美,依此类推,可建立起整个可听频率内的音调标度。这样得到的声压级40 分贝的纯音音调与频率的关系见下表:

音调高:空灵,清凉,纤细

音调低:雄浑,澎湃,粗犷

乐音(复音)的音调更复杂些,一般可认为主要由基音的频率来决定。

纯音的音调表:

频率f/Hz 音调/mel 频率/fHz 音调/mel
20 0 900 929
30 24 1000 1000
40 46 1250 1154
60 87 1500 1296
80 126 1750 1428
100 161 2000 1545
150 237 2500 1771
200 301 3000 1962
250 358 3500 2116
300 409 4000 2250
350 460 5000 2478
400 508 6000 2657
500 602 7000 2800
600 690 10000 3075
700 775    
800 854    

音强

声音的强度是一个客观的物理量,其常用单位为“分贝(db)”。

在音乐体系中,音的强弱是由机械波振幅的大小决定的,两者成正比关系,振幅越大则音越”强”,反之则越”弱”。音乐作品中的强弱变化叫做”力度”,用文字或符号来标明,如f(强)、p(弱)等。

和声(泛音)(Harmonics)

泛音,英文称为Harmonics

除了发音体整体产生的波长最长的音是基音,以基音为标准,物体的各部分(二分之一,三分之一,四分之一……等)产生的是泛音,泛音的波长通常为基音的整数分之一(如λ/2,λ/3,λ/4……等)。

泛音列的描述:所有音列中波长最长者称为基本波长(基波),而基波长短决定了乐器弹奏此音符的音高。几乎所有乐器除了可发出基波音以外亦会伴随着较短波的声音,称为泛音。在有明显音高的乐器中,弦或空气管之间会有因反射而造成波长相同、行进方向相反的波,而因为这些彼此互相干涉而产生波长不同的谐波,在音乐上的名词即为泛音。而泛音列的波长分别为弦长或是空气管长的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、…等倍。参考驻波可了解其原理。

理论上,泛音的波长分别为基波的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、…等倍。但是根据介质的物体特性,空气介质往往会改变原先泛音的波长。然而,这些特性除了对波长的精确度有影响外,听觉上的影响甚小。因此可合理地说泛音的波长为基波的整数分之一。

八度

因为八度之间为二倍关系,人耳听力频率范围是20赫兹到20000赫兹,2的10次方为1024,最多为2的9次方512,所以音乐中的八度最多有9个。

基音频率参照表

音色(Timbre)

音色(Timbre),物理学术语,是指不同声音表现在波形方面总是有与众不同的特性,不同的物体振动都有不同的特点。

音色是声音的属性(即响度、音调、音色)之一,主要由其泛音决定。每个人的声音以及各种乐器所发出的声音的区别,就是由音色不同造成的。

初中物理学教材规定,声音的品质叫做音色,又叫音品,它反映了每个物体发出的声音特有的品质。

音色又称为音品。为什么音色不同?是由于不同的振动总是可组合成为不同的声音。每一种乐器、不同的人的声带,以及其它所有的能振动的物体都能够发出各有特色的不同的声音,这些声音的还可以有仪器显示出波形。声音除了有一个‘基音’外,还自然而然加上许多不同‘频率’(振动的物体1秒钟振动的次数)与泛音‘交织’,就决定了不同的音色,使人听了以后能辨别出是不同的声音,如同区分不同的“身份证”一样。例如你听见某一个人的讲话声或者唱歌声音就可判断是哪一个人。世界上每一个人即使念相同的一个字“呵”也有不同的音色。

声音是由发声的物体振动产生的,当物体振动时会发出基音,同时其各部分也有复合的振动,各部分振动产生的声音组合成泛音。所有的不同的泛音都比基音的波长短,且强度都相当弱,所以它盖不过比较强的基音,音乐家就可以调准乐器的音高。

音色比喻为‘调色盘产生的东西’,其种类是几乎无穷无尽的,能直接触动听觉感官。

概括地说,音色=纯音+变换+混合方式。

音色的作用是巨大的,其种类可以以下公式阐述:

  1. 声音=乐音+噪音
  2. 乐音=源音+节拍
  3. 源音=音调+响度+音色
  4. 音色=纯音+变换+混合方式

具体的来说,音色的类型,是由振源的特性和共振峰的形状共同决定的。就振源来说,泛音强度衰减快,音色就很柔和,例如人声和弦乐器;泛音强度衰减慢,音色就很坚硬,例如木管乐器(特别是双簧管和萨克斯管)。就共鸣腔来说,共振峰出现在较低的频率上,音色就雄壮,例如小号;共振峰出现在较高的频率上,声音就冰凉,例如钢琴。某些音色具有多种特性,例如人声的音色既柔和又圆润,小号的音色既雄壮又坚硬,圆号同时具有雄壮和圆润的音色。

由单个泛音构成的音,只呈现出一个峰。只发出泛音的乐器是不存在的,泛音只能依靠软件来产生。(‘音叉’也可以,类似于蚊子的声音)然而任何普通的音色都由若干泛音组成,这些泛音的频率都是某个泛音频率的倍数,这个泛音称为基音,也称第一泛音,比它高的泛音依次称为第二泛音、第三泛音,等等。例如,钢琴上的‘复音’c1频率为261.6 Hz,那么这个音就应该有以下的’泛音‘组合成。

GM音色列表

GM:General MIDI system Level1即通用MIDI标准系统第一级(General MIDI system Level1),制定于1991年。在GS标准基础上,规定了MIDI设备的最大同时发音数不得少于24个、鼓镲等打击乐器作为一组单独排列、128种乐器音色有统一的排列方式等。GM的音色排列方式基本上沿袭了GS标准。它一推出便得到了全球MIDI厂商的一致支持,实现了MIDI设备间的交流。