音色、音高、音强、音长

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音色、音高、音强、音长

声音的基本特性：
1. 音色、音质（共振峰）
一种声音却别于另一种声音的基本特征。

影响音色的要素非常多，频谱中的大部分要素都会影响到音色，除此之外，声音的瞬态状况（如音头和音尾），与音源的距离不同导致不同成分的衰减不同，都会影响音色。在这些因素里，对音色影响最大也是最直观的要素就是谐波的包络（共振峰）。两段音调相同，响度相同的声音，如果其频谱看起来差距很大，基本就可以说两者有着不同的音色。

2.音调、音高（基频）
声音的高低，取决于声波的频率。

音调是人对声调或者说音高的主观感受。很多人直接把他等同于频率，实际并非如此。音调的衡量单位为美（Mel），而非赫兹。通常定义响度为40方的1000赫兹纯音信号的音调为1000美。主观上调子高一倍为2000美，低一倍为500美，以此类推。对于纯音信号，音调主要由频率决定，也和其他因素相关。音调与频率的关系如图：
在这里插入图片描述
在500Hz以下，音调和频率基本成线性，但是对于中高频则并非如此。
声压对于音调的影响如图：
在这里插入图片描述
纵坐标为音调偏移百分比，一般不会超过3%，可见影响并不大。
纯音音调还和声音的持续时间有关，对于ms量级甚至更短的声音，人无法分辨其音调。对于10-50ms的声音，人会觉得音调在不断变大，超过50ms的声音，音调才会趋于稳定。对于复音，情况就更复杂了。一段复音的音调不能分解为各个纯音的音调组合，而是表现为一个主音调，这个主音调一般由复音中频率最低的声音，即基音决定。声压对于复音信号音调的影响比纯音还要小的多，基本可以忽略。
复音中有一种特殊情况，即该复音是由一个基频信号与该信号频率整数倍的谐波信号组成，这种复音表现单一音调，即其基频决定的音调。比较诡异的是，如果去除这段复音信号的基频，只保留它的谐波信号，该信号的音调并不会改变，仍然保持其基频的音调，这种现象叫做==“基频缺失效应”==。

3. 音强、音量（振幅）
声音的强弱，由声波的振幅决定。

音强（客观的）：单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的平均声能，称为声强。声强用I表示，单位为瓦/平米。
响度（主观的）：一定强度的声波作用于人听觉器官所引起的一种辨别声音强弱的感觉。它不仅决定于声音的物理强度，而且与声音的频率也有一定关系。
在强度相等时，1000～4000Hz的声音人耳听起来最响。在此范围之外，随着频率的降低或升高，响度愈来愈弱，当降至20Hz以下或升至20kHz以上时，则很难听到。
大量的听音实验表明，人耳对于声音大小的主观感知不仅仅与声信号的强度（声压）有关，也跟声音的频率甚至波形有关。人耳对于不同频率声音的敏感度并不相同，对于纯音信号，科学家做出等响度曲线来表明这种关系：
在这里插入图片描述
图中横轴为频率，纵轴为声压级，每条实线表示上面各个点人们听起来是一样响的。我们可以发现，50Hz和1000Hz比，需要更大的声压才能听到一样响的声音。表示响度的物理量为宋（Sone）和方（Phon），宋和方的关系类似于声压和声压级的关系。大体上，声音(1000Hz纯音)增加10dB(声压级)，其响度约增加1倍。由此可见，人耳主观响度的感觉并不与声音所含的能量呈线性关系，声音能量增加近4倍，主观感觉响度增加1倍。

4.音长
发音时间的长短。

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