音色的原理：为什么二胡拉《欢乐颂》都那么丧？

相信大家都曾在 城市的 某个角落里听到过《二泉映月》这首曲子。

可能很多人跟我一样，并不是靠旋律辨别出这首曲子，而是通过二胡那独有的音色……

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就跟天桥底下的二胡一样，很多时候我们并没有亲眼看到演奏过程，但我们却辨别出了正在发出声音的是哪种乐器。这是为什么呢？

我们都知道：

声音具有三个要素：音量、音调、音色。

老师告诉我们：

发声体振动的幅度决定了声音的音量。

振动的频率决定了声音的音调。

而哪怕是两个乐器用同样的音量和音调演奏同样的旋律，我们依旧可以把它们区分开来。

这是因为，不同的乐器有着不同的音色。

确实，在我们受到的基础教育中，响度和音调都有实际的意义。

而音色就显得虚无缥缈了很多。

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那么问题来了，音色到底是什么？

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我们重新来看一遍这张图：

图上这个声波的长相是一个 标准正弦波 ，我们管这样的声音叫 “纯音” 。

但实际上，只有音叉这样的乐器可以发出接近正弦波的纯音。

其他乐器发出的声波长什么样呢？

以小提琴为例：

也就是说， 音色就是声波的“长相”。

因为不同的乐器有着不同的演奏方式和发声腔体，所以它们发出声音的波形有着不同的长相，在我们听来不同的乐器便有了不同的音色~

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看完刚才的解释可能许多人会有这样的疑问， 为什么乐器可以发出长相如此奇怪的波？

这是因为， 实际上 乐器发声时的振动状态十分复杂。

以一根弦为例，当这根弦发生振动的时候，理论上它有无穷种可行的振动状态。这里列举几种：

而每种振动状态又会发出频率相互成正整数倍的声波。（也就是XHz、2XHz、3XHz、4XHz……）

那么问题来了： 哪种振动方式会最终出现在这根弦上呢？

答案是：都会出现！

这根弦会处于一种 灰常复杂的振动状态，相当于所有理论上的振动方式叠加在了一起。

这样就会 发出各种频率的 小声波 ，这些小声波又会叠加成类似这样波形十分复杂的 大声波 。

所以，如果说音色的定义是 大声波 的长相。

那么音色的本质就是 小声波 的组合叠加方式。

是不是灰常神奇？一些简单正弦波竟可以叠加如此复杂的波形。

其实理论上讲，所有周期函数都可以被一条条简单的正弦波叠加出来，傅里叶说过这样一句话：

上帝有一堆标准的正弦函数，他任意地挑其中的一些出来，能组成宇宙万物。这些正弦函数从最开始就没有变过，我们看到的变化都是组合的变化。