音乐是什么?因声波的震动而存在(声音),在时间中展现的,通过人类的听觉而引起各种情绪反应和情感反应的艺术门类。这里重要的是,音乐是一个主观的,一种艺术门类。但是这个不一定要是积极的。可以是很搞笑很糟糕的情感体验.
声波是一种纵波,即波与传播方向平行.
声音的物理属性:
音高(pitch) —— 振动频率(frequency)
A4 的频率是 440Hz
人的听觉对于频率的感知是非线性的
借助音高可以把音由低到高排成音阶(scale)
力度(dynamics)—— 震动幅度(amplitude)
注意到响度(loudness)是由于鼓膜收到的压强决定的,需要区分.
声压水平(SPL),\(L_p=20\log_{10}\frac{p}{p_0}\),\(p\) 为实际声压,\(p_0=20\mu Pa\). 单位为分贝(dB).
时值(duration)—— 时间长度
振幅包络(Envelope)
ADSR:Attack(起音),Decay(衰减),Sustain(延迟),Release(释音)
先在 A 从无声达到最大音量,然后经过 D 达到稳定音量,然后经过 S 的时间后,R 恢复无声.
音色(timbre)—— 振动波型(waveform)
频谱图:横坐标表示时间,纵坐标表示频率,用亮度表示音量
把各个频率成分从低到高排列起来形成的序列为 泛音列(Harmonic Series)
根据傅里叶级数那套理论,任何周期函数都可以用若干的简单正弦&余弦函数叠加产生. 做傅里叶变换可以把时域给变换成频域,然后就能区分出这些正弦/余弦波.
传统音乐中使用的噪音主要来源为打击乐器. 打击乐器分为有音高和无音高的. 一些比较搞笑的是柴可夫斯基 1812 序曲中的加农炮.
乐音体系:具有固定音高的全体乐音构成一个集合,称为乐音体系,音列中的各个音称为音级. 每个音级可以有不同音名. 唱名取自赞美诗的每句的首字母.
然后是一些五线谱和记号. 比较简单.
音程:高的音为冠音,低的音为根音(root). 先后发声的是旋律音程,一起发生的是和声音程. 具体音程怎么表达也很 trivial. 不写了.
毕达哥拉斯理论:振动频率之比越简单,越和谐. Eg:纯五度 3:2,纯四度 4:3,大六度 5:3,大三度 5:4. 而小二度 16:15,增四度 45:32.
拍音理论:三角函数和差化积,对于 \(\omega\) 和 \(\omega+\delta\) 两个频率的音,\(\sin(2\pi\omega t)+\sin(2\pi(\omega+\delta) t)\),三角函数和差化积后得到 \(2\sin(2\pi(\omega+\frac{\delta}{2}))\cos(\pi \delta t)\). 故音量会产生周期变化. 当 \(\delta\) 较小时,就会产生拍音(beat).