作者: Gaspard (de la nuit) 看板: NCTU_IMU95
標題: 音樂認知的心理與文化基礎 0920ａ
時間: Wed Sep 20 19:30:38 2006
今天想要用比較簡單的方式介紹一下音樂聲學的東西
大概只能先介紹到弦的振動 管樂等等牽涉到的東西還多很多
今天大概只能講聲學的部分 對認知的部份要擺到下禮拜去了
大家應該都只到 聲音基本上是空氣的振動
空氣當然沒事不會自己振動
一定是有發聲體振動的表面或是體積 由它來牽引空氣分子
形成一疏一密周期性的變化
那或許你們會問我手這樣子輕傾揮為什麼沒有聲音
同學ａ：太慢了
老師：的確是 以人類來說 我們能聽到的就是20hz到20khz
hz是計算波的頻率的一個單位
所謂1 hz就是一秒鐘完成一個完整的振動周期
所以你要聽得到聲音的話 我這樣拍動的速度至少要到每秒20次以上
其實男女生在小時候 聽覺的敏感度 差異倒是不大
但是超過二十歲以後 女生對高音的聽力會越來越比男生好
其實他們的高音聽力都在下降 只是女生的下降幅度比較小
可以試試看在黃昏有蝙蝠的時候 能不能聽到他的叫聲
其實他的聲音多半都太高無法被人類聽見 這樣也是一種好處 不會被吵到
20000的這個上限的數字其實是相當理想化的，例如說小時候還沒有受影響的時候應該是
可以聽到，可是長大之後 不論男女 這個上限的數字都會穩定的下降
女生的聽力還跟生理週期有關 所以他在一個月當中並不是每天都有一樣的高音聽力
回到我們這個波的基本問題
用手這樣揮、拍打，增壓降壓去產生的波形，是一種縱波
不過 縱波很難畫圖
所以在所有的課本裡面 在圖示聲波的時候 都把他比喻成橫波的形式
大家在觀念上要知道這點：聲音是縱波 不是橫波
不過這個只是指聲音
振動體的話就也以可能是橫波
例如等一下會講到的弦，他就是橫波
觀察波的一個簡單方式
可以用一條彈簧或有彈力的線繩 一端固定在牆上
你去撥拉他 就會看到有一個波形成
他會以這種形式前進，消耗他的能量
可以看到這個簡單的橫波圖
線的任何一點都會形成簡諧運動（simple harmonic movement）上上下下
另外我們可以截取一段 完整走過最高最低 所有高低位置的經歷過的的一個段落 也就
是一個週期 period
在一個波形裡 你可以看到那個上下的幅度可以很大也可以很小
在任何一點上由平均中間的位置到他現在的位置的高低差距就是振幅amplitude
振幅是與你產生這個波產生的能量有關
（簡單講振幅的平方和能量成正比）
在樂器演奏來講
你彈得越大力
輸入的能量越大
結果就是產生的波的幅度就越大
不過在這裡我必須澄清一個觀念
一般而言振幅越大聽起來會越大聲
可是其實主觀上perceive到的loudness未必是由振幅決定的
他還受很多其他因素的影響
（不過這學期這個課比較不偏心理音響學的部分
所以可能不會細說這個地方）
我們現在是截取波一個段落來觀察他
例如我們都是抓一秒的段落出來觀察
波ａ，我們看到三個完整的週期
波ｂ，我們只看到一個完整的週期
波ｃ，我們看到很多很多的週期
所以在同樣的時間當中 有些波可以完成的週期數比較多 有些則比較少
在單位時間內，一個波可以完成的週期數 就叫作頻率 Frequency
通常我們在聲學當中 都是以一秒鐘為時間的單位
在音樂當中 大概只會遇到這個時間的單位
所以其實就是Hz：1Hz＝一秒中完成一個週期
一個波 他完成一個週期所需要的時間，叫作這個波的波長，其實也叫作週期
可能的話我們就叫他波長，不然很容易搞混（就把波長想像成時間的）
例如 1Hz的波 他的波長（週期）就是一秒鐘
1000Hz的波 他的波長（週期Period not cycle!!）就是一千分之一秒
時間＝波長ｘ頻率
（速度＝波長ｘ頻率）
任何兩個物理量相常 得到另外一個物理量或常數的話 那原本的那兩個物理量就是成反
比的情況 一個越大 另一個就越小
Period強調的是完成一個Cycle的時間長度
Cycle單純是指完成一個完整的反覆路線
在英文是不會搞混，不過在中文他們都叫作週期，很容易搞混
所以我們剛剛觀察到這個波，幾個簡單的物理特性
1 振幅 （略與響度loudness相關）
2 頻率 （略與音高Pitch相關）※這只是簡單的來說，因為雖然通常頻率越高的東西聽
起來越高 不過其實音高的意識還受到很多其他因素的影響。※不是所有的振動都可以引
起音高的感覺。不過如果如果一個振動可以引起音高的感覺，那麼概略的可以說：他的基
本頻率越高的話，我們聽到的感覺就越高
3 相位 兩個頻率振幅都相同的簡單波形，他們出發的時間點有差異，就是相位不同，在
數學上都是幾pi幾pi去講的。其實不同頻率的波，不同振幅的波，不同波形的波也可以在
相位上相同或是不同。相位以非常複雜的方式影響我們的聽覺，複雜到我很難在這裡介紹
同學ａ：那些不同相位的波可以由一個樂器同時產生嗎
老師：絕對可能
以喇叭為例，他有很多單體，不同單體發出不同聲音傳達到聽者那邊的時候
會有一個相位的關係，如果這個關係和當初在錄音室的情況一樣那就很好。
可是這是很難辦到的事情。所以你常常聽到喇叭發出「幾個聲音」，而不像在音樂廳裡「
一整個聲音」
基本上我們的聽覺是不太care純音的相位的
可是絕大多數的聲音都混雜著無數多個純音
這些無數多的純音之間的相位關係我們就會去計較了
樂器以某種方式群聚一些純音，樂器會讓某個純音先出來
某個純音後出來，形成這個樂器的固定的相位特徵
假設甲樂器只發出a、b、c三個純音
乙樂器雖然也發出那三個純音，可是甲安排這三個純音形成的相位關係
和乙不同，於是他們有不同的相位特徵，他們都以某個相位關係，穩定的將ａｂｃ鎖在一
起。所以甲乙形成不同的聲音
可以看到，撥到吉他的弦的時候，他的振動太快，你只能看到他的envelope
在視覺上看到梭狀紡錘狀的東西，其實是一個視覺的illusion
接下來的討論為了容易明白 我們都直接講envelope的部分
先再回到剛剛的那個材料，多再介紹一下再回來擦弦的這個題目
在撥弦樂器當中 他們撞到envelope的kink都是固定的那一點
不像擦弦樂器那樣沿著envelope那樣轉動
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夫兵者不祥之器物或惡之故有道者不處君子居則貴左用兵則貴右兵者不祥之器非君子
之器不得已而用之恬淡為上勝而不美而美之者是樂殺人夫樂殺人者則不可得志於天下
矣吉事尚左凶事尚右偏將軍居左上將軍居右言以喪禮處之殺人之眾以哀悲泣之戰勝以
喪禮處之道常無名樸雖小天下莫能臣侯王若能守之萬物將自賓天地相合以降甘露民莫
之令而自均始制有名名亦既有夫亦將知止知止可以不research86.cte.NCTU.edu.tw海
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