声音世界里到底有什么？

      从小不管是老师还是家长都对我们说过，只要你肯努力这世界就会充满希望，就连科普君也充分相信这蛋扯的漂亮，因为希望就如一声惊雷，使我们感觉到它就围绕在我们的身边，唯一不同的是声音的存在则用不着我们努力😄 。

在中学物理中我们就已经知道，人们之所以能听见声音是由于发声物体的振动，通过介质如空气、水、固体等传入了我们的听觉系统。并且由三个最重要的要素决定了各种声音之间的差异，这三个要素分别为——音强、音高、音色。

音强、音高和音色都是为了描述发声物体振动状态而提出的。

从物理学角度来说音强决定于发声体振动的振幅，振幅越大产生的音强相对就越强；音高则决定于发声体振动的频率，频率越高产生的音高相对就约高；而音色则是一种人的感官属性，较音强与音高要复杂的多，其表面上主要决定于声音频谱对人耳的刺激，而实际则与声波波形、声压、谐波分布、共鸣等因素有密切关系（下文会着重介绍）。

科普君在上文有说过，音色这个东西较音强和音高要复杂的多，之所以我们的听觉世界那么丰富多彩，主要就是音色在起决定性作用，因此，科普君就音色来给大伙儿多说两句。

声音是由发声物体振动产生的，音色也必然是由发声体的振动而决定。其物理原理为当物体振动时，振动主体会发出一个基音，同时振动主体的其余部分会伴随着振动出发点而产生局部振动，不同的振动组合在一起就形成了复合振动，这种复合振动直接导致泛音的形成。

说到泛音，学过弦类乐器或者音乐专业的同学可能会有所了解，而对于一般理工科同学来说就未必听过了，但有一个名词大家或许能够回忆起来，那就是“谐波”。谐波其实就是泛音的另一种数理学叫法，当然，谐波是包括基音的，而泛音则不包括，但本质上说的是一样东西。

泛音的形成主要是由于发声体的复合振动所导致，由于声波是以周期性纵波的形式在介质中传播，所以根据傅里叶变换理论，该发声体的瞬间振动随时间流逝而激发出的复合振动将会分解为若干个不同频率振动的叠加，这些叠加的频率将满足基频（基音的频率）的整数倍。假设基音频率为f，则相应会生成2f、3f、4f等级别的泛音，这些泛音的强度（振幅）会因为发声体的固有性质以及周围空间结构的特殊性（共鸣）而有强有弱，它们的能量比例关系和基音二者便是决定某个声音音色的核心因素。

与物体发声一样，人类发出的声音与物体发声的原理一样，都是由振动引起的，但却比普通的物体发声要复杂一些。

我们可以说，世界上有多少人就有多少种人的声音（除了哑巴），同样是声带振动，每个人却存在很大的差异，至少我这辈子还没遇到过两个说话声音难以分辨的人（即使是双胞胎也是有差异的），这是为什么呢？因为人嗓发声其实分为两部分，一部分众所周知是声带发出振动引起声响，而另一部分则是声带振动发出的声响经过人的各种腔体（主要是口腔和胸腔）时，发生腔体共振（共鸣），声带振动所产生的基频音及各级别泛音有些频率被加强，有些频率被减弱（类似于滤波器），因此其声音的组成要远比单纯声带发出某个基频音及其泛音要复杂的多，也就造成了难以重复的人的嗓音。