音色的本质就是差错





很多善于唱卡拉OK的人,对歌手如数家珍的人,不一定能回答这个问题:

钢琴的声音和圆号的声音,有什么区别?

或者让我们说的再具体点,当钢琴弹奏一个do的时候,当圆号吹奏一个do的时候,为什么我们能听出它们的差别?我们听到得不都是do这个声音么?如果时间相同,音量(响度)相同,速度相同,强弱变化也相同,为什么还能有差别?再问一个问题:

为什么你说话,我说话,我们的声音有不同?

为什么我们都用同样的音量,说同样的语言,同样的内容,同样的节奏,可是效果很不一样?这件事在音乐中叫做“音色”。每一件乐器能得以存在,是因为它具有与其他乐器不同的音色。(当然,有些乐器也具有独特的音域,这是另一个问题。)

从逻辑上我们不难想象,当两个声音,具有完全相同的特征的时候,他们不应该听上去有差别。所以听上去有不同音色的乐器,一定是有某种内在差别的。那么,既然两件乐器演奏的是完全一样的乐谱,差别是怎么造成的?我们是不是可以这样猜测,如果两个乐器有差别,那么必然有一个是偏离正确乐曲的。就是说当两个小朋友得出不同的结果时,他们就知道他们当中一定有人算错了。

是的,真相是两件乐器都偏离了所谓的标准乐谱。所有的乐器都偏离了标准。我们人的说话也是这样,我们每个人的声音,即使说同样的话,听上去也有差别,其本质原因就是我们所有人的发音都不是标准发音,都偏离了我们理想中的那个声音。

在音乐上,这个偏离是泛音造成的。搞天文的都知道变星的光变周期中有个东西叫做泛频率。如果一颗变星具有10天的光变周期,那么很可能你会发现这颗星的一个5天的次周期,甚至2.5天的次周期,当然,这些次周期产生的光变不如10天的光变剧烈。

同理,声音上,圆号吹奏一个do的声音,但实际上它发出的声音除了do这个频率的声音之外,还发出了一系列的do的整倍数的频率的声音,当然,这些次要的声音强度逐渐减弱。但绝对不是一个单纯的do。而钢琴,也是一样,一会发出一系列我们弹奏的那个声音之外的其他声音,只不过较弱较轻。那么事情很明显了,钢琴和圆号之所以听起来有差别,是因为他们产生了可能不太一样的次声音——泛音。比如钢琴的第7个泛音可能比较强,而圆号可能是第9个比较强(都没有主音强)。

所以,音色的区别,是在主音之外的那些本不该有的意料之外的泛音的不同造成的。在音乐上,这些泛音的共同作用,让音乐变得更有生气,更动听,表情更丰富。我们可以用电子设备(MATLAB就能做到)根据我们设定的频率发出一个声音,这个声音听上去死气沉沉的,用这种声音构成的音乐,仿佛失去了美感。这就是缺乏泛音带来的后果。所以说,音乐的表现力,很大程度上是这种“不够理想”的乐器制造的“多余”的泛音贡献的。

人的声音也是这样。一个饱满的话音,是充满了一系列泛音的。人和人的差别,就是他们带有的不同的泛音的差别。

所以,我们得到这样一个公式:

特征=差错

如果我们认为在艺术和生活领域,特征可以给我们带来艺术的魅力和欣喜的享受的话,那么是不是可以推导出下一个公式:

表现力=差错

推广到其他领域也不难理解。比如建筑物的立面,对阳光、对风有着不同的反应,但都不是简简单单的一种单调单纯的反射,各种不同的立面材料,有着丰富的“多余”的差错,有着一系列的泛音(或许这里应该叫“泛光”?)。再比如美术作品,一幅画,绝不是简单地表达一个物品的精确的样子,不同的画笔,不同的颜料,不同的画布,都会让物品的样子有一定程度的偏差,不同程度的偏差组织在一起,就是有着丰富表现力的美术。再比如文学,对人物的刻画描写,一定会带上作者自己主观的偏差,谁也不可能书写一种“精确”的人物。这可能就是艺术与科学的一个最大的区别,科学讲求的是抽象出事物本质的精确规律,而艺术反其道而行。

牛顿一定知道,他身边不存在完全不受外力作用的物体,但他依然得到了不受外力作用的物体所具有的规律。艺术家也一定知道他们手中的笔或者琴有着偏差,但他们依然尽可能描绘他们感受到得物体。科学与艺术,前者在不精确的世界中抽象出理想,后者用理想的感受组织起来不精确的表达。

无论科学还是艺术,首先就是要理解什么是差错。

4 thoughts on “音色的本质就是差错”

  1. 难得看到这种质量的科普文章是用中文写的,打滚。
    特色即差错,这句话在《我的名字叫红》里也有的说。

    钢琴的话higher harmony 也是由琴弦的振动产生的吗,还是像十万个为什么里说的一样是由其他部件的振动产生的呢(感觉好假)
    我录音的时候看到声音不是光滑的正弦曲线而是类似分形一样的效果就是泛音了吧。
    可以解答一下吗,我关注你了

      

    1. 谢谢。

      难道看到有人也在读《我的名字叫红》。也难得有人对科普感兴趣。
      乐器的harmony和主音的产生,都是一样的来源。钢琴的泛音就是来愿意琴键振动时的不精确性。我们对振动的描绘,只是近似的理想情况,而当我们考虑材料的细微偏差、尺寸的细微偏差、温度的细微偏差等等,就会得到泛音的差异。

      你看到的波形,就是混合了泛音之后的结果。但是从钢琴到录音设备,这之间还经历空气的影响,设备的影响,以及数码运算再显示出来的影响。

        

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