題:
多個聲波如何物理相互作用以創建音樂?
user48605
2018-03-27 22:51:13 UTC
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當許多音符/聲波同時相互作用時,在物理水平上會發生什麼? (例如,鋼琴上的一個大和弦,其所有諧波/泛音都碰撞在一起。)

我讀到某個地方,當存在秩序或對稱性時,我們會將聲波視為音樂,但是當聲音不規則且沒有周期性的聲波,我們把它當作噪聲。 為什麼會這樣?

我想知道在播放音樂時怎麼會有如此復雜的任何訂單。結合產生音樂的聲波背後的物理原理是什麼?

P.S。我知道我的問題中有很多術語可能是主觀的,但是我對它的物理學很感興趣。

複雜性和混亂不是一回事。實際上,有一個應用數學分支叫做[複雜性理論](https://en.wikipedia.org/wiki/Complexity)對此進行了研究。尋找_music_背後的物理學可能是徒勞的。尋找[音調的感覺]的物理學可能會更有趣,或者看看[心理聲學]的領域(https://en.wikipedia.org / wiki /心理聲學)。
答案可以而且確實填滿了有關“音樂聲學”主題的整本書。從這個意義上講,這個網站可能是一個過於寬泛的問題。
這是我前一段時間看的東西。物理本身並不是很多,但是它們很好地解釋了音樂的感知。 [SciShow:為什麼某些和聲比其他和聲更漂亮?](https://www.youtube.com/watch?v=HicAnFGE9bA)
我已經多次修改了答案,但現在對此感到滿意。這能解決您的問題嗎?
_當存在秩序或對稱性時,我們將聲波視為音樂_-這是不正確的。任何警笛聲或通用的“嗶嗶”聲波中都有“有序或對稱”,但我們聽不到它們是音樂。
五 答案:
Richard
2018-03-28 00:34:13 UTC
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您是在問知覺,所以即使您在問“在物理上會發生什麼”,似乎您的問題最終還是在我們的腦海中,而不是物理上。

為此,我將向您介紹Bregman的 聽覺場景分析(另請參見 Wikipedia頁面),這是有關如何聽覺系統將不同的組件分開。

作為一個非常簡短的摘要,他討論了幾種偵聽過程:

  • 一種偵聽過程是通過非自願地識別學習的模式。例如,通過這種方式,您可以在擁擠的房間裡聽到自己的名字。
  • 另一個過程是自願識別學習的模式。例如,在列表中偵聽您的名字。

他還需要一些時間來研究其他研究。在一個實驗中(由其他人進行),聲音被保持,並且在該聲音中的一段時間內,聲音變大。如果響亮的持續時間很短,則聽起來像是第二聲樂音,除了第一聲。但是,如果聲音響亮的持續時間較長,則會被認為是一個單獨的調整音調。

考慮到像這樣的研究,Bregman結合了許多 Gestalt 原理來模擬我們的感知方式音樂。這些“優先規則”的一些示例:

  • 不相關的聲音很少恰好在同一時間開始或停止。
  • 聲音(或聲音序列)緩慢改變其屬性。 (這會將具有相似屬性的聲音鏈接在一起。)
  • 更改將同時以相同的方式影響聲音的所有組成部分。

借助這些原理,我們可以開始宣稱為什麼我們聽到某些聲音,如音樂,而另一些聲音,如噪音。簡而言之,如果這些偏好規則無法幫助我們清楚地區分聽覺流,那麼我們更有可能將其聽為“噪音”。

視覺和聽覺的生物心理學方面的進一步閱讀(事實並非如此,事實並非如此)可能很有啟發性。 (非常簡化的版本是,我們的大腦經過調整,可以挑選出非常非常特殊的功能,放大我們意識中的特徵,從它們中構建更大的感知對象,並在它們上構建更大的感知對象……而我們體驗到的僅僅是當它們實際上是從試探法和微弱的信號從心理上構造出來的時,“自然地”就會出現。
@SevenSidedDie非常正確;我相信Bregman談論了這一點,甚至還與我們“教”計算機(至少是早期的計算機)以處理圖像的方式建立了聯繫。
大家好,我只是在不諧和張力之間建立了聯繫,我認為這與這個答案是一致的!共振會產生張力,因為您的大腦訓練得更加努力,以在諧波階梯上向上解釋聲音……自然界中的這類聲音通常意味著信噪比很低,就像在擁擠的房間中講話一樣。期望更多的工作=緊張。 Tadaa !!!
Todd Wilcox
2018-03-28 01:19:11 UTC
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當許多音符/聲波同時相互作用時,在物理上會發生什麼?

這取決於您在何處在問。鋼琴中發生的事情是,使一串琴弦運動,然後使一大塊木頭振動,從而使木頭周圍的空氣振動,然後像波浪一樣傳播到您的耳朵,導致您的鼓膜振動。導致您的耳蝸振動,刺激細小的毛髮,這些毛髮向您的大腦發送神經衝動,從而解碼脈衝並產生音樂的感覺。

普通鋼琴和弦產生的所有頻率都以相當簡單的數學方式彼此關聯。每個音符均由最低頻率的整數倍組成。然後,該和弦的其他音符與一般簡單的頻率比(如3/2和5/4)相關。大而復雜的和弦中的大多數個體頻率都是重疊的,因此,即使一個巨大的交響樂團都在演奏大和弦,通常只能聽到20-30種不同的頻率,而且它們又與每個緊密相關其他。

我們的耳朵和大腦非常擅長檢測和解碼這些頻率。

聲波組合來創作音樂的物理原理是什麼?

聲波就像海浪一樣合併,但是當它們像在音樂中彼此關聯時,它們仍然會產生整體的週期性聽覺信號。所有的周期性信號都可以再次解碼為它們的純頻率,這正是耳蝸和大腦對音樂聲的作用。

elliot svensson
2018-03-28 01:35:58 UTC
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同時出現兩種聲音會發生什麼物理過程?

當同時出現兩種或多種聲音時,它們的聲波(通常以圖形表示)通過“波加法”將空氣壓力的上升和下降疊加成一個合成波形。對於每個微小的時刻,氣壓就是單獨從每種樂器獲得的氣壓之和。

波的附加是耳機中的揚聲器如何同時彈奏低音和吉他(和鼓聲,聲音等)。如果添加的波相同,則信號不會改變,只會變得更大。更不尋常的是,當信號加到零時,它們可能會導致靜音。這在實際樂器中是非常不尋常的,但是當兩個樂器彈奏的音符彼此之間略有失調時,會引起“拍子”。

為什麼某些組合會變成音樂,但卻沒有其他嗎?

好吧,如果組合能夠向聽眾傳達音樂想法,那就是音樂。如果聽眾無法分辨正在播放的聲音,或者沒有真正發送任何想法,您將聽不到音樂。

一些常見的音樂想法是旋律,和聲,和節奏,以及“顏色”,模仿和情緒。

諧音和泛音呢?

當兩個頻率聽起來很好時,我們說它們是“輔音”,而不是“輔音”。真實的樂器不會產生單一頻率的聲音,而是會產生各種頻率(“泛音”),這些聲音在物理上加在一起,並且在數學上或多或少與樂器演奏的音高(或基頻)相關。 > 數學和物理學已經確定了一系列頻率,稱為“諧波”(或“振動模式”),這些頻率通常聽起來很好。對於所有銅管樂器(即小號,長號)演奏者來說,這些音符都是相同的指法,從低到高依次演奏。

當樂器或發聲器的合成聲音主要由序列中的早期諧波,我們說它具有“甜”的聲音(或甜美的音色),就像鈴鐺一樣。 使用甜美的聲音傳達旋律和和聲之類的音樂思想很容易

當疊加的音調(例如失調的合奏或物體的振動模式)包含不和諧的強頻率,我們可以將聲音稱為“酸”。 Sourness通過使預期的基頻對聽眾模糊併中毒諧音來掩蓋旋律和和諧

和弦主要由一些基頻中的諧波序列中的音符組成,許多儘管複雜的和弦可能包含更高的諧波,但它們仍然不會偏離該規則。如果和弦通過諧波序列與某個基本頻率(或“高音”)的關聯不夠好,則聽起來會有些酸或不和諧。但這並不一定是不好的:複雜的音樂經常在產生張力或其他所需品質時使用不諧調。

樂器

對於古典樂器,基本頻率要比其他頻率大得多。下一個最大的頻率是附近的諧波,聽起來與基本頻率一致,而較高的諧波則或多或少地變得更安靜。您知道B和C是諧振的,但是由於每個下一個泛音的音量都比前一個小,因此演奏C的古典樂器與演奏E的古典樂器並不諧調,即使B可以聽見是E的諧波... B不那麼響亮。

諸如的打擊樂器會產生許多不同的頻率,以至於人們無法感知基本頻率。這些樂器可以傳達任何與音調無關的音樂想法(例如旋律或和聲)。

進一步閱讀泛音

語音

根據一個人的發音,一個人的聲音可能是甜的或酸的。例如,短元音A和O(例如“ a wesome”和“ o afish”)非常甜。但是,輔音本身(B,C,D,F等)沒有基本頻率,如果持續,會發出刺耳的聲音。這就是為什麼從不建議歌手保持R聲音的原因。

有趣的是, u 傘中的U(被語言學家稱為/ɜː/)具有強於1個八度音階的強泛音。像fr ee (/iː/)中E的強泛音。

語音的進一步閱讀

什麼是音樂?

毫無疑問,這已在其他地方得到解決。但我會這樣寫:音樂是當一個人使用聲音來傳達非語言的想法時。

秩序與對稱性

順序和對稱功能像載波一樣,使聽眾可以感知音樂家試圖傳達的想法。

純粹的對稱性和完美的順序很無聊,但可以立即識別出聲音。音樂家通過順序和對稱性開始聆聽者的認可;然後,音樂家想要交流的任何事物都將置於秩序和對稱之上,以便立即得到通知

“音樂是當一個人使用聲音傳達語音以外的想法時。” -這是否意味著汽車喇叭和覆盆子(兩者傳達思想)都是音樂?
我認為我的定義在這些情況下非常實用。汽車喇叭實際上是語音,就像裁判的哨子,門鈴或摩爾斯電碼一樣,符合我們對這些聲音所同意的含義。我在使用“鳥歌”時遇到了更多麻煩,但是我堅持了……當一個人模仿鳥歌時,是的,這就是音樂。這確實提出了一個非常重要的觀點:我什麼也沒說什麼構成好音樂!
好的,我添加了關於好音樂的附錄。
我想這裡的問題是您對音樂的定義要求對語音的定義才有意義。
啊,很好。也許我應該說“語言”! ...完成!
“我對“鳥的歌曲”有更多的麻煩”提出了一個有趣的觀點:音樂是否要求聲音與意圖一起形成才能創造音樂?在這種情況下,鳥兒的歌不是音樂(懷疑鳥兒有這種意圖)。還是音樂是由“詮釋行為”形成的?在這種情況下,如果我在路口聽到鳥叫聲和汽車喇叭聲,那是音樂。約翰·凱奇的作品是音樂嗎?試圖定義什麼是音樂或什麼是藝術充滿了危險。還要注意,在音樂的討論中經常聽到諸如“語言”,“語法”,“短語”之類的術語。
您可能會聽到鳥兒歌聲中的音樂,但是如果您為他們複製音樂並告訴他們音樂的含義,那麼您只能說服別人您聽到了音樂:這與我的定義兼容。對您自己來說,在您擬人化鳥的前提下,它可以是音樂。我沒有接受約翰·凱奇的挑戰,但是我認為音樂術語中的“語言”與語言或社會學背景中的“語言”是不同的。
Alexandre
2018-03-28 22:10:57 UTC
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在Todd Wilcox和Elliot Svensson的答案中,請觀看此視頻。它解釋了三重音符之間的關係。這是一個很好的信息,許多人長時間學習和演奏音樂甚至都不知道。

它表明自然的主要三合會的聲波會定期出現( (從視頻中摘錄):

Frequencies of a D natural major triad

圖像中的三合會是D自然主調(D₄,F♯₄,A₄),您會看到,在D₄波經過兩個完整週期時,F♯₄經過2.5個週期,而A₄經過3個週期。在相同的時間後,他們會一次又一次地見面。

隨機播放的音符/聲音可能會產生很大的不和諧,這意味著它們的頻率不會定期出現,相互干擾,導致產生的聲音(複合波)不會對耳朵“聽起來很好”,也不會被識別為“音樂”。

Eneko
2018-03-28 17:18:31 UTC
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音樂背後的物理學可以用“傅立葉系列”的概念來解釋:

https://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_series

任何聲音都可以分解為不同頻率的簡單正弦波之和。在此分解中發現的主要頻率是該聲音的主要諧波。

然後,如果兩個諧波在物理上“匹配”在一起,則在諧波上下文(即基本音調)中一起播放兩個聲音。耳朵,這兩種聲音在音樂上感覺“正確”。音樂和諧理論解釋了聽起來對我們有益的規則,並使用了補音鍵,主鍵,健身圈等概念。

“因此,對我們認為的“音樂”有一個物理上的解釋。” -好吧,不。被認為是音樂的東西與物理學毫無明顯關係。音樂的歷史在某種程度上遵循了我們接受越來越不和諧的聲音的軌跡,這些聲音既具有音樂性又具有令人愉悅的感覺:物理學將如何解釋這一點?甚至用傅立葉展開來解釋單個聲音的諧和與不諧調也是有問題的。
-1
音樂基本上是聲波嗎?我從沒說過音樂與物理學無關(儘管我很想念)。我說:“被視為音樂劇的東西與物理學毫無明顯關係。”如果物理學解釋了為什麼有些聲音具有音樂性而有些聲音卻不具有音樂性,那麼如何解釋過去被認為是非音樂性的聲音卻今天卻又具有音樂性呢?無論從歷史上還是從個人角度來看都是如此,即對於我們大多數人來說,有些聲音我們本來會一次認為是不合音樂的,但是今天聽到的卻有所不同。物理改變了嗎?
@DavidBowling我同意我們可以通過使用聲音來接受聲音,但是我並不是在談論聲音,而是在上下文(即音階)中使用聲音的音樂性。樂器的諧音是否一致,可能是諧調的還是諧調的。諧波諧音完全是物理上可測量的。您是否可以習慣於吉他的音調明顯過高,並且最終認為它是微調的呢?在這種情況下,琴弦會振動嗎?顯然,無論如何,無論您如何努力說服那些弦調都符合您的要求。


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