泛音列与音色Overtone Series & Timbre
你听到的「一个音」其实是基音加一串泛音:泛音列是频率整数倍的谐波堆叠,音色取决于哪些谐波强、哪些弱。
乐理#乐理#泛音#音色
弹一个 C,你以为听到的是一个音。实际上,那根弦在整体振动发出基音的同时,还会分段振动,发出 2 倍、3 倍、4 倍……频率的一串音——这就是泛音列(overtone series)。你耳朵听到的「一个音」,是基音 + 一串泛音叠在一起的总和。
前几个泛音
以 C 为基音,泛音列从低到高依次是:
| 泛音 | 频率 | 与基音的音程 | 频率比 |
|---|---|---|---|
| 基音 | 1× | — | 1:1 |
| 第 1 泛音 | 2× | 纯八度 | 2:1 |
| 第 2 泛音 | 3× | 纯五度 | 3:2 |
| 第 3 泛音 | 4× | 纯四度 | 4:3 |
| 第 4 泛音 | 5× | 大三度 | 5:4 |
| 第 5 泛音 | 6× | 小三度 | 6:5 |
点播放,听这条「隐形」的和弦从 C 一路往上叠(第 6 泛音略偏低,这里用 B♭ 近似):
注意看前几个泛音:八度、纯五度、大三度……这恰好就是 音阶 与 和声 的声学来源。所谓「协和」,本质是两个音的频率成简单整数比、泛音重合得多;「不协和」,就是比例复杂、泛音打架。这也是 音程色彩 一节的物理底子。
音色从哪来
同样是 C,钢琴和小提琴听起来完全不一样——但它们的基音频率完全相同。差别在泛音成分的比例:钢琴的高次泛音少、衰减快,小提琴则带着丰富的偶数谐波,所以一个「圆」,一个「亮」。
这就是音色的本质:不是基音,是泛音的「配方」。合成器 造音色,说到底就是调这个配方——用滤波器削掉一部分谐波(变暗)、用包络控制谐波随时间的起落。人声的 共鸣 也是同一回事:不同共鸣腔放大不同的谐波,于是有了「厚」「亮」「空」的区别。
一个音不是「点」,是一条「光谱」。听懂泛音列,你就同时明白了三件事:音阶为什么长这样、和弦为什么协和、音色为什么千变万化。
常见问题
泛音列是什么?
发声体除整体振动产生基音,还分段振动产生 2 倍、3 倍、4 倍等整数倍频率的泛音。你听到的一个音其实是基音加一串泛音的混合。
音色由什么决定?
音色取决于泛音成分的比例——哪些谐波强、哪些弱。钢琴和小提琴同弹一个音,泛音比例不同,所以听感不同。