频率是物体单位时间(每秒钟)振动的次数。声音是人类听觉系统对一定频率范围内振波的感受。频率越快声音越高。
声音的定义表明它的产生必须具备三个条件:物体振动(要达到一定的振动能量,并在一定的频率范围之内),由媒质传播,并被人耳接收。
1. 纯音和复合音
从振动学角度,可以把所有声音分为“纯音”和“复合音”两大类。其中,由单一振动频率成份构成的声音被称作纯音。
自然界中,纯音比较少见,因为通常情况下,物体在振动时,除整体振动外,同时还有局部振动,因而都属于复合振动。这种由一种以上振动频率成份构成的声音被称作复合音。复合音中每一个成份都是纯音,并且都有特定的称谓。
在物理声学中,物体作复合振动时产生的每一个声音成份称为“分音”,常用于描述与基音频率成非整数倍声音关系的复合音。与基音频率成整数倍或接近于整数倍声音关系的分音被称作“谐音”。物体作整体振动时产生的声音称为“第 1 分音” 或“第 1 谐音”,同时又称为“基音”。基音以外的分音又称“高列分音”。复合振动体中基音以外的构成整数倍或接近于整数倍声音关系的高列分音被称作“泛音”或“倍音”。
2. 乐音和噪音
乐音和噪音的客观差异,主要体现在泛音之间的频率、强度和排列的疏密程度三个方面。
白噪声是人工噪声的一种,包含了人耳可听频域内全部声音,能量大致相当且稳定。下面的示意图(引自韩宝强所著《音的历程》第 112 页)显示了作为乐器、半噪音乐器的小提琴、中音锣与白噪声的频谱对比。图 1 中,水平方向表示的是音的振动频率,纵向表示的是音的强度,每一根峰尖即代表一个泛音。
由此可知,乐音的泛音之间的频率比为整数关系,总体强度自基音递减,且呈开放排列。
3. 钢琴是如何发声的
要驾御乐器,我们就不得不研究乐器是如何发声的。下面,我们看一看钢琴是如何发声的。