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。
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。
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:
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:
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”。
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。
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)。
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。
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。
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):
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”。
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。