第四章：音色與頻譜／聲譜圖

泛音的種類和多少決定了音色為什麼有的人聲音聽起來暗，有的人聽起來亮？事實上即使是唱同一個音高，大家的音色也天差地別，差別就在泛音上了。一般來說1. 泛音越充分的聲音越飽滿。2. 低頻泛音越充分的聲音聽起來越「厚實」，越「有力」。3. 高頻泛音越充分的聲音穿透力越強，聲音聽起來越「亮」，越「尖」。4. 高低頻都有並且合理分布的聲音，就是比較完美的聲音。聲樂理論里，一般把低頻泛音叫低位置共鳴，高頻泛音叫高位置共鳴。頻譜圖／聲譜圖頻譜圖/聲譜圖是觀察泛音的最好辦法。

頻譜圖/聲譜圖是描述一個聲音是由多少波符合而成的，我自己做了個軟體，如下圖：

此圖由兩部分組成，上半部分為聲譜圖（Spectrogram），下半部分為頻譜圖（Spectrum）。先看上圖：橫坐標是時間，縱坐標是頻率值，同一時間的縱線上存在著數個波，重合而成最終的波。顏色越亮則表示波的振幅越大。混亂的背景都是伴奏，我們只觀察人聲線。再看下圖：下圖反映了上圖的某個時間點（上圖中的黃線）的頻率分布。橫坐標為頻率，縱坐標為振幅。這個圖更有利於直觀的觀察泛音的成分和強弱。頻譜／聲譜圖是如何製作的我們都知道原始的聲音是波形圖，不過原始的波形圖並沒有太大研究價值，而且事實上也看不出「波形」。因為震動頻率太高，比如帕瓦羅蒂的high c吧，500多的震動頻率，表示一秒鐘要震動500多次，那肯定是看上去一大坨，類似這樣：

放大幾十倍之後，大約能看出波形，類似這樣

無論哪種都不適合研究。所以音頻解析的過程是：取連續採樣點，一般是4096個點，考慮到音頻文件的採樣率一般是44.1k，所以就是取了1/10秒之內的數據。然後對這4096個點作做快速傅里葉變換,就得到了頻譜圖。頻譜圖的信息是4096個點，每一個點對應的是這個頻率上的振幅。頻譜圖反應的是在這個時間點上的頻率分布情況。嚴格的說應該是這1/10秒內的平均情況。來一張典型頻譜圖，看看跟我的圖下部是不是一回事：

將當前時間點的頻譜畫到聲譜圖裡就得到了瀑布圖（第二章視頻中的圖）。畫法是：振幅越大的點，用越亮的顏色。縱坐標是頻率，從下到上大約是0到6000。所以一個人唱了個C5，那他的基頻就大概是500，第一泛音是1000,第二泛音是1500，畫到聲譜圖上的結果就是從下到上每隔500畫一個點，根據振幅有顏色的區別。隨著時間的推移，聲譜圖會不斷向右延伸，這樣我們就得到了一段時間內頻率分布圖。比如一個C5的線在聲譜圖上水平延續了5秒，那表示該歌手唱了C5五秒。聲譜圖上類似「波」的東西是顫音，也就是歌手演唱中不斷改變音高，所以自然會不斷改變縱坐標。來一張wiki的聲譜圖：

最後，頻譜圖/聲譜圖的wiki鏈接鏈接出處圖上出現的水平線有什麼意義？水平線表示一個歌手在某個音高上持續了一段時間。越亮的線表示振幅越大，聽感上當然就音量大了。直線就是一個長直音。考察長直音主要看穩定度，整個線越直則這個長音越穩，如果大抖就是破音，如果小抖就是不穩。如果歪了，那就是音準沒把握好。波浪線就是顫音。波浪越大則顫音越大。看顫音也是看穩定度，如果顫的不穩就是氣息出現問題，控制不好。如何看共鳴？看泛音主要看三點：豐富與否；分布情況；泛音的音量。

一般來說，所謂的泛音強弱都是和自己的基頻來比的。因為音頻文件的音量是可以調的，單純看泛音大小沒多大意義，以基頻為參照才比較有實際意義。（低頻的共鳴情況取決於母音的類型，每一個母音都有其特定的共鳴特性。一般來說，基頻被共鳴強化的情況比較少。）可以看到，此例中第一泛音巨大（看多了就知道，一般都是第一泛音最大），在3000左右的三個泛音也很強。另一種觀察方法就是和伴奏比，人聲線越明顯則人聲越強，越能穿透伴奏。再來看另一個例子後知後覺對比版

//v.youku.com/v_show/id_XNjI1NTAxMzQ4.html

張雨生後知後覺清唱「你不辭冰雪」，竟然有如此大的高頻泛音！要知道，這可是清唱，中音區！唱高音的時候鼓足了氣，有很大的共鳴很正常，但唱低緩的主歌，竟然也能爆出這麼大的泛音！只能說寶哥太逆天！下面，請出阿妹躺槍：

(圖中豎線為背景音，就是那個類似指響的聲音)泛音少太多了。。。。聽感上也是很顯然的，阿妹的音色暗的多，而寶哥的非常的清亮。當然，必須要說明：寶哥佔了cd版的優勢。不過我們關注的是最終聽感，聲音經過怎麼處理並不是我們關注的重點。這個例子很好的對比了泛音對音色的影響。如何看音準？我的軟體特別加了標準音高線，以及標準的泛音線，所以可以很清楚的看清音準：

藍色標準線比較暗，大家仔細看。。（太亮的話會干擾聲音線）下面有請躺槍天后阿妹展示一下音準不好是什麼樣的：

很明顯，比E5高，越到高頻差得越遠。（高頻會放大差值）

提高1key看看，又低了。這次差得更遠。所以可以判定，阿妹唱到了E5 . 5。再看幾個例子

帕瓦羅蒂大師，堪稱全頻段制霸了。大家都知道帕瓦羅蒂的C5是無敵的。

磊叔傳說中的五百年。也差不多全頻段制霸了。多說兩句：上面的例子看的很明顯吧，人聲基本都本著標準的基頻／第一泛音（基頻的二倍）／第二泛音（基頻的三倍）／....來的。自然界物體振動發聲，絕大多數都是這樣的。如何自己看圖？對不起，我的軟體不能外傳，因為一旦落入別有用心的人手裡，後果堪憂，比如這個http://tieba.baidu.com/p/2795531384想自己看圖最方便的是foobar:通過點擊 View（視圖） > Visualizations（可視化） > Spectrogram（聲譜）可以調出聲譜view，再播放音樂的時候，聲譜就會即時出現了。類似的，Spectrum就是頻譜圖。或者Spectrogram這個軟體也不錯。對我有質疑的話，可以用如上的辦法自己看圖，看看跟我的圖是不是一樣。比的原理:第五章：音高比的原理:番外篇：聽聲音，辨歌手，29款《青藏高原》通寶推：rentg,陳王奮起揮黃鉞,明心靈竹,洛水清,岑子,鐵手,年青是福,本帖一共被 1 帖 引用 (在帖內工具中實現)第三章：共鳴及其原理
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