聲音的音調、響度、音色相當於光波的哪些特點？

01-14

【鏡像問題】不同音軌合併後還可聽出各音軌的聲音（如任何音樂），但不同顏色的光線合併後就變成別的顏色了？ - 物理學
由聲學可知，聲音有音調、響度、音色三種特性。音調由頻率決定，因此可以認為聲音的音調相當於光的顏色。響度、音色相當於光的什麼特性？
如果沒有相應的光學術語的話，簡單地描述一下也可以。

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@Micsco 在答案中又提到：
很想引申一下這個問題，「和弦」跟光學中的什麼相對應？

謝邀。

顏色（頻率），光強，光譜中基頻外的高頻成分。

音色分兩種情況。

情況1，指的是同一個八度之內的和弦。

這種情況下其實對應光的光譜。

情況2，指的是基頻倍頻的係數。

無解，因為可見光譜的高頻和低頻只差了一倍，相當於聲音的一個八度，根本沒有地方給你去倍頻。

但是如果基頻落在紅外區，那在可見光波段倒確實可能有幾個倍頻。但是這就和情況1雷同了。

音調對應光的頻率。

響度對應光的強度。

顏色

輻射功率（亮度）

光譜？

無意中發現影視與音樂跨界專業人士 @avrilyin 答了這個十分有趣的題，於是俺忍不住也來湊個熱鬧。查詢Wikipedia可知，人對樂音的主觀感知可以用四個屬性來表示，即 loudness（響度）、pitch（音高）、timbre（音色）以及 duration。很明顯，最後一個不在討論範疇中。

響度（loudness）對應的物理量是功率，人類視覺對可見光功率的感知以明度（brightness）來度量。
音高（pitch）對應的物理量是頻率，人類視覺對光的頻率（波長）的感知體現為hue（色相），典型的例子是三稜鏡折射出的日光以及雨後的彩虹。
音色（timbre）與聲波的諸多特徵（如頻域包絡（envelope)、時域包絡、基本頻率等）均有關係。其中，對頻率譜包絡的感受，在視覺上部分體現為飽和度。

對於2、3兩點，需要指出的是，由於人眼對光波頻率的響應主要依靠視網膜上的三種感色細胞完成，也就是說，一個光功率譜在人類視覺系統中只用三個數值來表徵，加之人眼的頻率響應範圍比人耳寬廣許多，因此，在對功率譜包絡形狀的感知上，視覺不及聽覺敏感，所以會出現同色異譜（metamerism）現象。此外，感色細胞的原理為較慢的光-化學反應，加上人類視覺每秒需要處理大量的空間分布信息，因此在信號的時間域包絡形狀及變化上，視覺也不及聽覺敏感，所以當我們需要仔細觀察一段視頻中的細節時，往往需要慢動作回放，甚至將畫面靜止在某一幀。

很想引申一下這個問題，「和弦」跟光學中的什麼相對應？「悅耳」和「好看」有什麼關係

響度是指聲音大小嗎？如果是的話，那應該和亮度對應。

至於音色，我不知道。

音色由諧波決定。

從物理角度，音高是顏色。有絕對音感的人聽到聲音就像你看到顏色一樣，一下就能叫出名字。響度就是亮度。光沒有音色，但是有偏振。人眼只能感受到三個音高沒法產生像音色一樣的感受。

從感官角度看，音高相當於色調，響度還是亮度，音色相當於對比度。

音高的話就是頻率，對應光就是顏色，這點沒有什麼爭議。

響度，是一個與心理聲學有關的量。而「亮度」是一個客觀的物理量，其公式如下：

式中:

Φ: 光通量

Ω: 立體角

θ: 給定方向與單位面積元ds法線方向的夾角

（來源於維基百科：https://zh.wikipedia.org/zh/%E4%BA%AE%E5%BA%A6）

而響度曲線，除了與聲強、距離有關，還與人類聽覺有關。響度曲線是由實驗測得，再由國際標準化組織進行標準化的，其無法由客觀物理量直接使用公式計算出：

（來源於維基百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9F%BF%E5%BA%A6）

我並沒有找到與響度對應的光學物理量。我不懂光學，可能是我不太了解。

而光譜，與音色也並不是很好的對應。與光譜對應的應該是頻譜或頻響。不過要注意，聲音在某一時刻具有確定的頻率曲線，而其頻率曲線是隨時間不斷變化的，把隨時間變化的頻率成分的幅度用顏色深淺標識，或者就畫成三維曲面，則成為頻譜。

對於靜止的灰度圖像來說，其有兩個維度，x 和 y 方向的幅度變化，需要做二維的傅里葉變換得到頻譜。

對於彩色靜止圖像來說，其每個顏色分量又都是一個維度，需要做 3 次 2 維傅里葉變換，得到 3 幅頻譜。

對於視頻來說，又增加了一個時間維度。可以想像 3 幅隨時間不斷變化的 2 維頻譜。已經沒法用二維圖像完整畫出來了，肯定會有當中的店被擋掉看不見，而且只能用顏色深淺標識頻率分量的大小了，沒法像聲音頻譜的三維圖那樣畫成曲面圖了，缺少一維。

而我能想到最類似於「音色」的東西，大概就是 3D 軟體中的「材質」了。

耳朵是連續感受頻率的區別，而人眼只能分辨高中低三種頻段的相對量。

響度對應亮度

音調對應顏色，音調越高顏色越藍移

音色還是對應顏色，人耳朵可以分辨各種頻率相互作用和純音區別（也就是分散的頻率能量和單純的某個頻率能量），人眼就無法分辨，比如所有頻段一起均勻刺激和只有三個頻點（紅綠藍）進行刺激，人看到的都是白光；如果是耳朵，假如高中低三個頻點的音頻均勻刺激（比如100Hz 500Hz 2500Hz）和全頻段均勻刺激的白噪音（顧名思義，頻段均勻，如果是光就是白色），人耳能感知顯著的不同。

頻率，亮度，音色這個特點在光波中很難體現。她是由諧波構成的