声音的三要素

我们以自身感受作为衡量声音的标准，把人耳能听到的声音范围称为听阈，以响度、音高和音色描述声音的振幅、频率和相位三个物理量，这也是衡量声音质量高低的三个主要特征，因而也称为声音的“三要素”。在多种音源的环境中，除了声音本身具有的三种特征，人耳的掩蔽效应特性发挥着更为重要的作用，它是心理声学的基础，将在后续章节进行进一步介绍。

1.响度

响度又称音强或音量，表示声音能量的强弱程度，与声波振幅成正比关系。声音的强度一般用声压或声强计量，声压的单位为帕（Pa），它与基准声音比值的对数值称为声压级，单位为分贝（dB）。

响度是听觉的基础，人耳对于声音细节的分辨能力与响度有直接关系，但该关系并不是线性的，只有在强度适中时人耳辨音最为灵敏。正常人听觉的强度范围是0～140 d B，超出人耳可以听见的频率范围（20 Hz～20 k Hz）的声音，即使响度再大，人耳也听不出来（响度为0）；在该范围内的声音，如果弱或强到一定程度，人耳也听不到。

2.音高

音高也称音调，表示人耳对声音曲调高低的主观感受。音调的单位是Hz，而代表主观感觉的音高单位为Mel，音调与音高并不相同，但有联系，其度量关系为1 Mel=1 000 log2(1+f)，其中f表示客观的音调。

另外，音调与声音的频率有关，但并非是完全线性关系，一般来说，频率越高，音调越高；频率越低，音调也就越低。人们对音高的感觉与声音的频率大体呈对数关系，音乐中音阶的划分就是按频率的对数等分而得的，见表3-1。在音乐中，每增加一个八度，其声音的频率就升高一倍。

表3-1 音阶与频率的对应关系

3.音色

音色又称音品，指声音的感觉特性。发声体振动的振幅决定了声音的响度，发声体振动的频率决定了音调的高低，而发声体材料、结构的不同又导致其发出声音的音色不同。

发声体整体振动时发出基音，与此同时，其各部分的复合振动形成泛音。每一种发声体发出的声音中，除了一个基音外，还伴随有许多不同频率的泛音，正是这些泛音决定了发声体音色的不同，使人能区别发出声音的是何种乐器或动物。音色主要是由谐音的多寡和各谐音的特性（如频率分布、相对强度等）决定。各阶谐波的幅度比例不同，随时间衰减的程度不同，音色就不同。乐音中泛音越多，听起来就越好听。低音丰富，给人以低沉有力的感觉；高音丰富，则给人以活泼愉快的感觉。

● 纯音：一般的声音由几种振动频率的波组成，若该声音只有一种振动频率，就叫作纯音。

● 复音：由许多纯音组成。复音的频率用组成这个复音的基音频率表示，一般的音乐都是复音。

● 基音：复音中频率最低部分的声音。

● 泛音：在一个复音中，除去基音外，所有其余的纯音都是泛音。