如何区分音调与音色的不同

片一玫瑰云 · 发表于 2016-6-4 21:28:22

如何区分音调与音色的不同

摘要：很多同学在学完《声现象》一章后，对涉及到音调与音色的一些判断题难以定夺。今天，我将结合具体实例谈谈二者的异同，并通过一些典型的例题让大家清楚这两者之间的区别与联系。

音调、音色和响度是声音的三要素，其中音调和音色的区别是本部分学习的难点，很多同学在学习中容易将二者混淆。
一、音调
音调：表示声音的高低。音调主要取决于声源振动的频率，我们可以通过改变发声体本身的特性（如长度、松紧、大小、多少、厚薄）改变其频率，从而影响其音调的高低。用细棒轻轻敲装有水的玻璃杯，由于杯中的水量不一样，其振动频率不一样，音调是不同的。
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。
一般说来，儿童说话的音调比成人的高，女子声音的音调比男子高。在小提琴的四根弦中，最细的弦，音调最高；最粗的弦音调最低。在键盘乐器中，靠左边的音调低，靠右边的音调高。
二、音色
音色：表示声音的品质。一般来说。不同物体发出的声音不一样，如不同的人发出的声音就不同，其音色是有差别的。
音色英文叫musical quality，指声音的感觉特性。音调的高低决定于发声体振动的频率，响度的大小决定于发声体振动的振幅,但不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，这样我们就可以通过音色的不同去分辨不同的发声体。
音色是声音的特色，根据不同的音色，即使在同一音高和同一声音强度的情况下，也能区分出是不同乐器或人发出的。同样的音量和音调配上不同的音色就好比同样色度和亮度配上不同的色相的感觉一样。
我们知道音调、响度、音色是乐音的三要素。其中音调是指声音频率的高低，频率高的音调高，频率低的则音调低。而音色较复杂，这是因为一般物体发声时往往会有多个频率的声音同时发出，其中频率最低的声音叫基音，它的频率就决定了物体所发声音的音调；其他频率声音的强度都比基音弱，频率都是基音的整数倍，我们把它们叫做泛音。
音色的不同取决于不同的泛音，每一种乐器、不同的人以及所有能发声的物体发出的声音，除了一个基音外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出是不同的乐器甚至不同的人发出的声音。每一个人即使说相同的话也有不同的音色，因此可以根据其音色不同辨别出是不同的人。例如，由钢琴和黑管两种乐器所发出声音的频率分析可以看出，两种乐器所发出声音的基音频率相同，即音调相同（都是100Hz）。但它们的泛音个数、频率分布、强度分布等都不同，钢琴有频率分别为200Hz、300Hz、400Hz……15个强度较弱的泛音；黑管有频率分别为300Hz、500Hz、600Hz……9个强度较弱的泛音。因此尽管听起来钢琴声和黑管声的音调相同，但它们各有不同的音色，我们可以很容易就把它们区别开来，这种音色的不同是由于钢琴和黑管具有不同的泛音而形成的。
声音是由发声的物体振动产生的，当其整体振动时发出基音，但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。由于部分小于整体，所有不同的泛音都比基音的频率高，但强度都相当弱，否则则无法调准乐器的音高了。
发音体的振动是由多种谐音组成，其中有基音和泛音，泛音的多寡及泛音之间的相对强度决定了特定的音色。音色是音乐中极为吸引人、能直接触动感官的重要表现手段。一般来说，人们区分音色的能力是天生的，音色分为人声音色和器乐音色。人声音色有高音、中音、低音，并有男女之分；器乐音色中主要分弦乐器和管乐器，各种打击乐器的音色也是各不相同的。
所谓谐音是由单个谐波构成的音，在频谱上只呈现出一个峰。只发出谐音的乐器是不存在的，谐音只能依靠电子发声器来产生。然而任何普通的音色都由若干谐音组成，这些谐音的频率都是某个谐音频率的倍数，这个谐音称为基音，也称第一谐音，比它高的谐音依次称为第二谐音、第三谐音，等等。例如，钢琴上的c1频率为261.6 Hz，那么这个音就应该有以下的谐音：

概括地说，音色=纯音+变换+混合方式。
所谓频谱实际上就是多种不同频率的纯音一不同的递变按照一定的比例混合在一起形成的属性。
音色的作用是巨大的，可以用以下公式阐述：
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，谐波衰减快，音色就很柔和，声音的融合性和穿透力好，例如人声和弦乐器；谐波衰减慢，音色就很坚硬，声音的融合性和穿透力差，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，音色就暗淡，例如长笛；共振峰出现在较高的频率上，声音就明亮，例如小号。某些音色具有多种特性，例如人声的音色既柔软又暗淡，双簧管的音色既坚硬又明亮，圆号同时具有暗淡和明亮的音色。
波形和音色是有密切关系的，确定的波形具有确定的音色。反过来则不同，同一种音色可能有多种波形。
两个截然不同的波形，但频谱却是一样的，原因就在于功率频谱不记录谐波的相位。人的听觉也是如此，对相位没有感觉，所以这两种波形的声音听上去是一样的。
三、音调与音色的区别
很多同学在学完《声现象》一章后，对涉及到音调与音色的一些判断题难以定夺。今天，我将结合具体实例谈谈二者的异同，并通过一些典型的例题让大家清楚这两者之间的区别与联系。
我们常常可以遇到这样的问题：人们判断碗或陶器的好坏，常用手敲敲，这是根据它所发出声音的什么不同来判断它的好坏？这类问题在各地的中考和全国竞赛试卷中都曾多次出现过，但所提供的参考答案中有的说是“音调”，有的说是“音色”。那么，这到底是根据声音的什么特征来进行判断的？
例题：
1. 工人用敲打方法查找锅炉的破裂处，是根据（音调、音色）？
2. 工人用敲打方法判断西瓜是否熟了，是根据（音调、音色）？
3. 工人用敲打方法检查火车车轮，是根据（音调、音色）？
4. 工人用敲打方法选购陶瓷器皿，是根据（音调、音色）？
解析：在上面的2、3、4中都涉及到声源是否发生变化的问题：生西瓜和熟西瓜是不同的两个声源、火车车轮好的和损坏了的也是声源发生变化的问题、不同的陶瓷器皿---声源不同（要烧出能发出相同频率的陶瓷器来并不十分容易）....正由于声源的不同，发出的声音的频率不同---音调不同才得以分辨得出个是和否来.当然话又得说回来，不同声源发出的声音，其音调也有可能相同的，比如乐器合奏时，各种不同的乐器发出的声音的音调（基调----最低频率）要求一致（咱们不说几重奏），但这时由于各种不同乐器发出的声音的音色不同，我们听起来还是能分辨得出来哪是笛子，哪是二胡的声音来。
至于第1问，由于锅炉是同一个锅炉，即声源是同一个声源，所以不论敲打到哪里，发出的声音的音调是一样的（基准最低的频率一定）.但破损处发出的声音的音色与完好无损处是不一样的，这好比一个人在正常时发出的声音和感冒--扁桃腺发炎，造成声带充血时讲话不一样有点相似，讲话的音调好像没变，但音色发生了变化，打电话时熟悉你的对方一下都不能听出你是谁来了。基于这样的原因所以第1问的答案选音色。
音调和音色都是辨别不同声音的重要依据。平时我们所听到的各种不同的声音，往往是既有音调的不同也有音色的不同，只不过有的情况下主要是音调不同，有的情况下主要是音色不同，听觉的辨别是根据主要因素来进行的。
因此我们在分析问题时，就根据具体情况进行分析。如在辨别不同的乐器时，我们主要是根据音色的不同来区分的；在上面的问题中，坏碗或者陶器由于内部损伤，其内部结构与好的不同，因此敲击时它所发出声音的音色和音调与好的都不相同，但最明显的是音调不同。因此，在这个问题中，我们主要是根据碗或陶器的音调不同来判断他们好坏的。
西瓜:
声音音调越低西瓜越熟，反之，西瓜越生。生熟西瓜大致的分界线在500Hz左右，敲打声音振动频率大于500Hz的大多数为生瓜，小于500Hz的多为熟瓜。这是由于在西瓜成熟的各个不同阶段，它体内所含水分的百分比是不一样的。在西瓜较生时，它所含的水分就较多，瓜囊间较结实，所以发出的声音较脆。等西瓜成熟以后，它体内所含的水分也减少，瓜囊间有一些空隙，所以发出的声音就较浑重。如果西瓜过熟了，它所含的水分就更少了，那么它所发出的声音肯定是低沉的了。

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