音乐的声学基础

      音乐无处不在，在物理上，它其实就是一段声波（声音）。既然是声音，那么就要满足一定的声学规律，这就是音乐的声学基础。了解音乐的声学基础，对于学习音乐基本理论（下简称"乐理"）

     声波既然是一种波，就可以分解为一系列特定频率的波的叠加（数学描述即傅立叶展开），我们把具有某个特定频率的声波便称为纯音。纯音即单一频率的音，要描述一个纯音，关键有两个物理量，即频率和振幅。频率决定了音的高低，振幅决定了音的响度。实际上，纯音一般并不十分悦耳，我们平时听到电话里的"嘟嘟嘟"就是比较接近纯音的一个例子。

     初中物理我们学过，声音有三要素：音高、响度和音色。前两个我们都很容易理解，而音色就不太好理解了。虽然我们直观上能感受到不同乐器，即使发出同一个音高和响度的音，听觉感受不同。但这是为什么呢？明明音高和响度一样啊。实际上，乐器发音一般都不是纯音，而是一系列纯音的叠加，称为单音。例如弦乐器，我们拨动琴弦，弦振动发出声音，除了有基频纯音以外，还有倍频纯音，如二次谐波、三次谐波纯音等等。（物理描述为驻波条件，数学描述为弦振动方程的通解。）这些纯音以相应的比例叠加成一个单音。这一套比例系数，就是反映了音色这个维度。不同的乐器，这套比例系数是有差别的。更专业地讲，频谱可以定量地刻画音色。而单音中基频的纯音的频率，我们称之为单音的频率。但要注意的是，单音是由一系列不同频率的纯音叠加而成的，并不是一个纯音。所以，当我们弹响钢琴上的中央C（261Hz）时，发出的音就是一个钢琴单音，基频为261Hz，倍频为522Hz，还有三倍频四倍频等等。这时发出的声音往往比较悦耳，饱满，称之为乐音。而音乐中的和声，往往是指复音，复音为一些列单音的叠加，听觉效果更加丰满。

      最后，我们还有时间这一维度，将一系列复音按时间顺序进行合理排列，便构成了音乐！了解了音乐的声学基础后，我们就知道，要从哪些角度来学习音乐基本理论了。首先我们要知道描述单音的关键量有哪些（音的高低（音高），长短（时值），强弱（强度），等等），不同单音之间的关系（音程，等等），怎么样由单音构成好听的复音（三和弦，七和弦，等等），怎么样从时间顺序上排列不同的单音或复音（旋律，和声的进行，等等）。因此，音乐的基本理论是非常丰富的，这种多样性是音乐悦耳动人的基础。