樂音與樂器

4-4 樂音與樂器：
   4-4-1 聲波的波動原理
        4-4-2 樂音與樂器

4-4-2 樂音與樂器

從聲學的分析角度來看，樂音有三個主要特徵，即響度、音調、音色（音品），稱為樂音三要素。

將喇叭接在訊號產生器上，並對著接有麥克風的示波器發出聲音，如圖，藉著這些儀器之幫忙，我們可以「看見」所聽到的聲音。現在讓我們來「觀」、「聽」樂音的三要素。改變音頻與音量可在示波器上看到如圖的圖形。

聲音的高低稱為音調：
旋轉訊號產生器的頻率控制鈕，由看和聽都發現，頻率調高或調低時，聲音的音調也跟著高低變化，所以音調和音頻有關。

◎ 人類聲帶發音的頻率約在80至1,000赫茲。一般男聲的頻率約在95～142赫茲，而女聲則約在272～558赫茲，所以女人說話的音調較男人的音調高。

◎ 一般樂器所發出的聲音頻率則約在20至4,000赫茲之間。表4-3列出普通八音階中各音的頻率。頻率增加時，其音調也隨即提高，每升高八音階，頻率恰好加倍。

有沒有覺得很神奇，人類憑著對聲音感覺所製造出的八度音階，中央C與高音C在聲音物理學的分析中，頻率恰巧成倍數關係。

振幅與大小聲：
當發音體的振幅愈大時，對空氣的擾動就愈強，所形成的疏密波的空氣壓力變化也就愈大，傳入耳膜所引起的振動就愈強烈，因此聽起來愈大聲。

若旋轉訊號產生器的音量控制鈕，使聲音增強但音調不變，此時發現振幅增大了，而聲音的強弱就是所謂響度，所以響度和振幅有關。

音品與音色：鋼琴和小提琴所發出的聲音，我們可以輕易地分辨出來；即使將它們所發出聲音的音調和響度調整成一致，我們還是可以辨別。這是因為每一種樂器發音物體之材料不同，所發出的聲音各有其獨特的波形，稱為該樂器的音色或音品。

各種樂器的音色：http://www.ied.edu.hk/has/phys/sound/sound12.htm

◎ 大部分樂器所發出的聲音，不是單一頻率，而是由好幾種頻率的聲音所混合組成。其中頻率最低的聲音稱為基音，其餘的頻率皆等於或略近於基音頻率的整數倍數，統稱為泛音。

◎ 不同的樂器即使能發出相同的基音和泛音，但是由於這些基音和泛音的響度比例各有差異，因此所組成的聲波波形也就不同，聽起來就有差別。

◎ 從圖上可看出音叉的波形最為單純，顯示音叉振動時，所發出的聲音為單一頻率。由於這種發音的特性，音叉常作為調音的工具。

◎ 在偵察犯罪方面，「聲紋比對」是很重要的辨識方法。所謂的聲紋就是我們所發出的聲音的頻譜。由於每一個人的發音部位和方式都互有差異，因此不同人的聲音各有其獨特的音色，就好像每人有不同的指紋一樣，分析聲音的波形有助於辨認出發音者的身分。

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