【翻译】Sound Design Theory 2.Harmonics, the basis of sound design

up主：从这里开始，之后的章节强烈建议结合视频学习，视频中有不少文本看不到的操作，也能更好感知到文本所描述的声音特点。文本也可供日后复习使用。

翻译：DeepL 并由up主部分修改校对 由于个人水平与精力限制 仍有大量机翻痕迹望理解 错误疏漏请指出 我会尽快改正

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02. 谐波，声音设计的基础

 

事实是：在自然界中，没有一次只以一个频率（frequency）振动的声音。

 一个只以一个频率振动的声音是正弦波（sine wave），这就是只有一个频率听起来的样子。

任何其他的声音事实上总是由很多频率组成的混合物。

其中，较低的频率被称为基音（fundamental，或称为基波）——这往往是我们听到而且能唱的音符，其他所有的频率被称为泛音（overtone）。

我们把这些泛音分成两个家族：谐波泛音（harmonic overtones）和非谐波泛音（inharmonic overtones）。

 

 谐波泛音参与我们在声音中听到的音符，也就是我们可以唱的音符。

 它们是基音的泛音列（harmonic series）的一部分。这意味着，它们的频率是基音频率的倍数。

 

基波是一次谐波（first harmonic）。

二次谐波是这个频率的两倍，也就是八度。

3次谐波是这个频率的3倍，也就是五音。

然后，第4个谐波是另一个八度，第5个谐波是三音，等等。

它们都参与到我们在声音中听到的音符。

事实上，当吉他的弦振动时，所有这些谐波都存在于我们听到的声音中。

当你弹奏 "自然谐波（natural harmonics） "时，你把这些已经存在的频率分离出来。

在空弦的情况下，我们听到的是基音。

当你的手指接触到12品以上的琴弦，也就是琴弦的中部时，你会听到二次谐波。当你的手指碰触到弦的7品，也就是弦的1/3处时，你会听到三次谐波，等等。

所有其他不属于这个泛音列的泛音被称为非谐波泛音（inharmonic overtones），并参与到声音的音色中。

如果一个声音有太多的非谐波泛音，那么我们就无法真正听到其中的音符。

在这种情况下，我们谈论的是非谐波的声音（inharmonic sound）。

比如说军鼓（snare）和镲片（cymbal）等打击性声音（percussive sounds）。

鼓手们都知道，你仍然要对你的鼓组进行调音。这是因为在自然界中发现的声音很少是100%的谐波或非谐波，而更多的时候是两者之间的混合。

所以这些谐波泛音参与到我们听到的音符中，而这些非谐波泛音则影响到声音的音调。

作为实际的例子：

纯正弦波是唯一没有泛音的声音。因为这就是一个频率听起来的样子。

 然后，如果我们为这个泛音列添加奇数的泛音。基音是1，所以我们加上3，5，等等。然后我们的正弦波开始变成方波。

 然后，如果我们开始添加泛音列的其他泛音，就变成了锯齿波。

 这意味着锯齿波比方波的泛音更丰富，而方波比正弦波的泛音更丰富。

 但这3种波是100%的谐波声音（harmonic sound），是任何合成器中声音设计的基础。

 

一个100%非谐波声音（inharmonic sound）的例子是白噪声，这是所有20Hz和20kHz之间的频率，都在同一电平（level）。这是合成的snare和cymbal声音的基础。

 将谐波的声音与非谐波的频率混合在一起，理论上你可以重现你所听到的任何声音。

 事实上，泛音是钢琴和小号听起来不同的原因。这是因为它们没有相同的泛音--谐波和非谐波，每个泛音在不同电平（levels）上产生共振。

 让我展示给你：

 

我们可以清楚地看到前三个声音的泛音列。较低的声音作为基音，而每个谐波在不同的电平。我们还可以看到每个声音的非谐波成分。

在后两个声音，我们不能真正看到任何泛音列。这些都是非谐波的声音。

（up主：这里的对比类似于我们在基础乐理中都了解过的乐音和噪音的区别）

 在上一个视频中，我们说，在一个大调音阶中，与主音（tonic）最协和（consonant）的音是五音和四音、然后是三音和六音、然后是二音和第七音。

 事实上，两个音越协和，它们的共同泛音就越多。

 因此，如果我们把一个声音的一次谐波泛音（first harmonic overtones），与音阶中与之更协和的音符相比较，我们就可以看到这些泛音的排列情况。五音、四音、三音和六音，以及二音和七音。

 

 

如果你在合唱团里唱一个音符，一群人唱这个音符的五度音，你实际上可以听到谐波泛音在你周围的空间里反弹，这非常棒。

训练有素的耳朵实际上可以直接听到一个正在演奏的音符中的一些泛音，而且我们还可以利用这一点来给一些乐器调音。

这就是我们将在下一个视频中讨论的内容。

 

 

后记：翻译润色参考：音色由什么决定？ - 知乎 (zhihu.com)。

本章涉及诸多声学相关知识，且在之后的内容中，这些概念还将大量出现，所以希望读者能够多费些工夫，力求理解，勤加复习，务必吃透基础。以及此篇恐存在专有名词翻译的失误，所以都附有英文原词，如有疏漏还望评论指正。