MakeNoise02 - 頻率和音高

MakeNoise01 - 聲音是什么？

頻率 Frequency 是周期運動在一秒內(nèi)重復(fù)的次數(shù)。比如一根琴弦在一秒內(nèi)震動 440 次（cycles per second - cps），它發(fā)出的就是 440 Hz 頻率的聲音。

頻率是絕對量，在心理聲學(xué)上對應(yīng)的感知量是音高 Pitch。

一個聲音聽起來什么樣，頻率是最基本的決定要素之一。聲源在每秒內(nèi)振動次數(shù)的越多，頻率就越大，產(chǎn)生的音高也就越高。

常見聲音頻率范圍

下圖展示了人和一些動物的聽覺范圍。人的聽覺范圍在 20 ~ 20000 Hz。低于 20 Hz 的屬于次聲波 infrasounds，高于 20 kHz 的屬于超聲波 ultrasounds。

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所以市面上有一些號稱 α、β 腦波的音樂，純粹是耍流氓：

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再來看看樂器的發(fā)聲頻率：

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小提琴的頻率是 200Hz~1.25kHz，中提琴是 125Hz~1kHz，大提琴是 60Hz~500Hz。頻率越高，音高越高，所以小提琴的音高>中提琴>大提琴。男聲的頻率在 100Hz~800Hz，女聲的頻率在 250Hz~1kHz，所以大多數(shù)女聲比男聲聽起來更「高」更「尖」。

可聽的頻率范圍可以進一步劃分為：

  • 低音頻率: 20~200 Hz
  • 中音頻率: 200~5k Hz, 在這個范圍我們的聽力最佳
    • Low-mids: 200~700 Hz， 常用 darker, hollow 來形容
    • Mid-mids: 700~2k Hz，more aggressive "live" tones
    • High-mids: 2k~5kHz，常用 brighter, present 來形容
  • 高音頻率: 5k~20kHz

查看小提琴和大提琴的頻譜

接下來，我們到 Ableton Live 里試聽小提琴和大提琴的聲音和頻率有什么不同。

在內(nèi)容庫里面找到 String1 Violin 和 Strings2 Cello，在 C3 拖出 2 個節(jié)拍。


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再加入內(nèi)容庫里面 Audio Effects 里的 EQ eight。播放音頻時，可以看到小提琴的頻率范圍：

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大提琴的頻率范圍，更多會在低頻率的部分。

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用 Max 制作不同頻率的聲音

接下來用 Max/MSP/Jitter （系列教程另外單開）來實現(xiàn)并聆聽不同頻率的正弦聲波。

Max 內(nèi)置了強大的聲音和信號處理機制。這次我們用最簡單的方式—— cycle~ 對象來生成持續(xù)的正弦波信號。

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設(shè)定不同的頻率 200Hz、440Hz、800Hz、1200Hz，切換頻率，就能聽到不同頻率產(chǎn)生的音高不同。

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聲音和頻譜可以查看下面的視頻：

MakeNoise02-frequency_in_max

諧波頻率

振動物體可以產(chǎn)生一個諧波頻率（每個頻率都與基頻呈簡單的整倍數(shù)關(guān)系），也可以產(chǎn)生非諧波頻率。

諧波是一個數(shù)學(xué)或物理學(xué)概念，是指周期函數(shù)或周期性的波形中能用常數(shù)、與原函數(shù)的最小正周期相同的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的線性組合表達的部分。

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一個純凈音色并不需要各個諧波都完美的排列在完全整數(shù)值上，它需要這些諧波形成一個穩(wěn)定的級數(shù)。例如，100Hz、199Hz、396.01Hz。每個泛音幾乎都是一個頻倍，是前一個頻率的 1.99 倍。

除了正弦/余弦波以外，所有聲音都由多個頻率構(gòu)成，形成一個頻譜（在上面 Max 里面展示頻率的圖就是一種頻譜）。

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