泛起的泛音：它如何影響音色和聽覺感？

更新於 2021年03月04日04:17 • 發布於 2021年03月04日04:17 • 余彤雪

對音頻有點認識的朋友都應該了解，我們在現實世界所聽到的聲音，一般也是由主調的基頻和它的多次諧波（泛音）所組成的。音調或有些人說音高為基音，而聲音的音色則為泛音。如果想更清楚了解和聽一下甚麼是基音、甚麼是泛音，可以了解一下一種叫「呼麥」（overtone）的歌唱法，歌者會唱出一個基音而同時改變在其之上泛音的音調（音色上改變）。

基音很簡單，就是聲音的音調本身，它是反映主音調的頻率和能量，人的聲音一般範圍由大概 100Hz 到最多 1,500Hz 左右，樂器如管風琴可以達 7000Hz 左右。基音當然十分重要，也是聲音的能量主要成份。

至於泛音，一般多是基頻的倍數頻率之能量，所以可以高達幾萬 Hz 的。例如鋼琴的最低音頻率是 27.5Hz，最高音頻率是 4,186Hz，而鋼琴有十幾個泛音，更可達幾萬 Hz，一般甚至可測到 16 個泛音或 24 個泛音。因為泛音是會影響音色和聽覺感，所以也是音頻上一個非常重要的成份和指標。

不同人士，不同樂器，不同音響器材都因為有不同的形態、結構和共鳴峰，所以會有不同的泛音分佈，從而令音色有所不同，這樣才能造成千變萬化和各有獨特性的聲音世界。

嚴格來說，泛音可分為低頻泛音、中頻泛音和高頻泛音。如果低頻泛音的幅度較強，音色就表現得渾厚；中頻泛音的幅度比較強，音色就表現得圓潤、自然、和諧；高頻泛音的幅度比較強，音色就表現得明亮、清透、解析力強。

頻譜曲線，就是將一個聲音的各泛音幅度的頂點在坐標上連接起來，這條線就是這個音色的頻譜曲線。

每個音色的頻譜曲線各不相同，這和發聲體的物質結構、狀態和發聲的力度，以及共振體的分別，而各有不同。甚麼是最佳的音色呢？根據意大利美聲學的觀點，就是將基音到第 16 個泛音的強度在坐標上連成一條直線，這條直線就被稱為最佳美聲線，如下圖所示。

那麼，哪個音色的頻率特性曲線越接近這條直線，哪個音色的低、中、高頻泛音的比例也最為均衡，其音色的藝術表現力也最為尚佳。當然在不同的藝術範疇下，也不一定是必然，因為聲音和聽覺感受，有時只是一種很抽象的喜好問題。

另外很多從事音頻領域的人士應該也聽說過，石機（電子管）和膽機（真空管）音頻功放會有不同的諧波表現。石機主要發生奇次諧波，聲音較冷，不和諧感較大；膽機主要發生偶次諧波，聲音較暖、柔和，和諧感較大。這個和放大時的處理的線性度有關，所以有不少人都偏愛以膽機（真空管）功放機去播放音樂，感覺較有藝術音樂感。

其實這個也可以從音樂上的和弦組成作解說，有點音樂理論基礎會較容易理解。在此簡單一點說就是，如音樂的和弦，一般人聽到大調和弦 major chord，第一、三、五的音，便有和諧、舒適和喜悅之感，是因為其和弦中每個音高的頻率皆是落在最低基頻的偶次諧波之頻率。如 A 音 440Hz，它的兩倍是 880Hz，四倍是 1,760Hz，六倍是 2,640Hz，這些頻率也就是 A 音的對應一（高八度）和五的音，所以其實是不謀而合。人的腦袋是十分敏感和聰明的，它是會自動運算而化為感受的。

雖說偶次諧波是對聲音有好的影響，但也有不少樂器和音樂風格需要加入適量的失真，往往需要奇次諧波（方波）才能表達所需和合乎某些喜好。例如失真的方波形態就是加強了奇次諧波，結他效果、overdrive、distortion 等便是這類效果了。

其實，音色涉及人耳和腦袋的判斷，也涉及喜好的主觀性，如果音質已是符合一般客觀條件，如：音量足夠、不破音、不失真，沒有雜噪，低中高音平衡等，其餘便算是主觀的喜好，音樂風格、文化差異和藝術表現之程度了。大家不妨多聽多研究。