如果說聲音的音高對應聲波的頻率，音量大小對應振幅，那麼音色是否可以用物理學或是數學上的理論來描述？

太深的東西就不多說了。

說點簡單易懂的吧。

不同樂器發出的聲音里，有一個最主要的波是基音，也就是對應音高的那個，但根據這個樂器的不同材質和演奏方式等等，還有其他的一些波跟著一塊出來，就是泛音，或者是諧波。這些波跟基音一起組成複合波，最後你聽到的就是一個獨一無二的聲音。

當然這裡我們忽略掉了ADSR，簡化了這個模型。不過大概意思是OK的，你理解就好。

這就是為什麼鋼琴和小提琴演奏的都是同一個音，但你能輕易區分它倆的音色。相同頻率、相同振幅、不同音色的聲音看上去大概是這樣的：

那麼我是不是可以通過基音+泛音組合的方式來模擬這些樂器的音色呢？

老鐵合成器了解一下。

這是人類歷史上最早的合成器之一，當然得益於神奇的技術——尤其是數字技術進步，這些東西的體積迅速地縮小了。從上世紀60年代開始，你就能在許多專輯裡聽到合成器的聲音了。你以為你聽到的是個鋼琴，其實是個合成器的動靜……

很顯然，這東西的優點就是靈活，可玩性非常高。我能模擬鋼琴音色，還能模擬小提琴音色，人聲也不再話下，甚至一些奇奇怪怪的聲音也很OK。缺點也有，那就是太乾淨了，聲音聽著有點假……

當然這是軟體上的合成器，硬的也有，而且大家還挺熟悉——那就是電子琴嘛！

Roland羅蘭電子合成器XPS-10/30 61鍵電子琴midi鍵盤京東￥ 4880.00去購買?

所以說音色不僅可以用科學的理論來描述，甚至我們可以用科學的理論來製造音色，數字音頻技術帶給了人們無限的可能，這是值得讚歎的技術進步。

彩蛋：

今日份思考題：通過合成器演奏的聲音，經過模擬母帶製作後轉錄黑膠，然後黑膠再轉錄24bit音源。這種方式與復原合成器後直接拿到數字母帶重置比起來，哪個更HIFI？

今日份提高題：用黑膠膽機重放的合成器聲音，和PC-HIFI重放的實錄鋼琴聲音，哪個模擬味更足？

（手動狗頭

幾年前寫的科普文章現在還能拿出來用一用……

https://zhuanlan.zhihu.com/p/35892369?

zhuanlan.zhihu.com

「影響音色的要素非常多，頻譜中的大部分要素都會影響到音色，除此之外，聲音的瞬態狀況（如音頭和音尾），與音源的距離不同導致不同成分的衰減不同，都會影響音色。在這些因素里，對音色影響最大也是最直觀的要素就是諧波的包絡，基本可以理解為頻譜的樣子。兩段音調相同，響度相同的聲音，如果其頻譜看起來差距很大，就可以說兩者有著不同的音色。」

通俗的話來說，

一方面來說。

有的聲音是脆的，比如鋼琴，咔一下。

有的聲音是軟的，比如小提琴，嗡的一下連起來的。

另一方面來說，

絕大多數的聲音，都不是一個音高，而是一組音高。

這一組音高的不同音量組合，就會讓聲音聽起來不同。

然後，這一組聲音里，每個音是更脆的還是更軟的，又有區別……情況就更複雜了……總之，單純靠一個正弦波去思考音色，就不太夠用。但是理解了大多數聲音都是「一組」不同音高的音組起來的，就好理解了