一、音色的定義

通行的基本樂理將音高（pitch）、音強(qiáng)（loudness）、音長(zhǎng)（duration）與音色（timbre）歸為音的四要素。前三者皆可以量化描述，無論是以音樂的主觀表達(dá)還是以物理的客觀表達(dá)，都有明確的計(jì)量單位。如音高可主觀表達(dá)為音符名稱、客觀表達(dá)為振動(dòng)頻率，音強(qiáng)主觀表達(dá)為力度、客觀表達(dá)為聲壓級(jí)，音長(zhǎng)主觀表達(dá)為時(shí)值、客觀表達(dá)為分、秒、毫秒等。惟有音色這一屬性，卻無法量化描述，其主觀表達(dá)只能采用各種形容詞，客觀表達(dá)則無法實(shí)現(xiàn)（見圖1）。

圖1 音之四要素的主客觀表達(dá)

描述音色的主觀術(shù)語一般由成對(duì)的反義詞構(gòu)成，大都建立在聯(lián)覺（通感）的基礎(chǔ)上，也沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如最簡(jiǎn)單僅由3對(duì)術(shù)語構(gòu)成（Pratt，1976），復(fù)雜的則有35個(gè)術(shù)語（H.Staffeldt，1974）甚至55個(gè)術(shù)語（A.Gabrielsson，1985）構(gòu)成。①參見韓寶強(qiáng)《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，人民音樂出版社，2016年，第46頁。這些術(shù)語有采用視聽聯(lián)覺：明亮—暗淡、清晰—模糊、豐滿—空洞；有采用聽觸聯(lián)覺：圓潤—尖銳、溫暖—冰冷、柔和—堅(jiān)硬；甚至涉及味覺：甜美—粗澀……此外，還有大量更為抽象的形容詞表達(dá)，如緊張—松弛、厚實(shí)—單薄等等。對(duì)音色的主觀描述，從來就充滿了個(gè)性的體驗(yàn)，如李斯特形容漢塞爾特（Adolf Henselt）的演奏，稱之為“天鵝絨似的聲音”，還有如形容德彪西鋼琴作品為：“底下是黃色的沙，中間是藍(lán)色的水，上面是向下滴落的白色水珠……”。①韓業(yè)江：《德彪西鋼琴音樂的藝術(shù)風(fēng)格》，《藝術(shù)教育》2008年第3期，第82頁。在某種程度上，描述音色或?qū)σ羯诸惥腿缤咸丫频闹饔^評(píng)價(jià)，就算有松散的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也充斥著大量對(duì)于外行人來說離奇古怪的形容詞。葡萄酒品鑒的術(shù)語有多達(dá)幾十至上百條，如果說其中的肥膩（fat）、松散（Flabby）、多肉（Meaty）等還能勉強(qiáng)理解，但是至于風(fēng)騷（Slutty）、毛茸茸（Wooly）等就有點(diǎn)匪夷所思。②紅酒愛好者必知的35條品鑒術(shù)語，http：//www.360doc.com/content/15/0729/10/17132703_488098215.shtml，2019年2月14日。古往今來，音樂理論家們?yōu)槊枋鲆羯卣鳌⒍x音色概念留下了大量著述，其繁雜冗長(zhǎng)以致被詬?。骸耙羯褪切睦砺晫W(xué)家進(jìn)行分類時(shí)的多功能垃圾箱，任何無法用音高、音量標(biāo)識(shí)的屬性就被置于這其中?！雹跰cAdams，Stephen，and Albert Bregman（1979）.“Hearing Musical Streams”.Computer Music Journal 3，no.4 （December）：26-43，60.甚至被激進(jìn)地抵制：“音色這個(gè)沒有任何科學(xué)含量的名詞，應(yīng)該將其從聽覺科學(xué)的術(shù)語中刪除。”④Martin，K.D.（1999）.Sound-Source Recognition：A Theory and Computational Model.PhD thesis，Massachusetts Institute of Technology.

然而，我們并無法將其從藝術(shù)與科學(xué)的術(shù)語中將其刪除，盡管語焉不詳，但卻被心照不宣地普遍使用。中文“音色”一詞，字面理解為“音的色彩、色調(diào)”?！吧庇晒馄?，是視覺神經(jīng)將所接收的光波信息傳遞至大腦，大腦視覺中樞對(duì)信息分析后而得出的主觀判斷，即為色覺。色覺由可見光波的波長(zhǎng)/頻率所決定，其波長(zhǎng)范圍大致在400～760nm、頻率范圍大致為4.2×1014～7.8×1014Hz之間，光波的波長(zhǎng)由長(zhǎng)至短、頻率由低至高，大致對(duì)應(yīng)于紅橙黃綠青藍(lán)紫七種色彩。如波長(zhǎng)在770～622nm時(shí)，我們感知到紅色，波長(zhǎng)為455～350nm時(shí)，則感知為紫色。聲波同樣具有波長(zhǎng)/頻率屬性，人類可聽域內(nèi)聲波的波長(zhǎng)/頻率范圍大致在0.017～17m/20～20kHz之間。正是由于光與聲都有波長(zhǎng)與頻率的特征，因此借用視覺感官的術(shù)語描述聲音，似乎是合理的。但是必須要明確的是，光波的波長(zhǎng)/頻率決定了視覺感知到的顏色，聲波的波長(zhǎng)頻率決定的是聽覺感知的音高。音樂理論中所使用的“音色”，與聲波的波長(zhǎng)頻率并無直接關(guān)系。

（一）含混的中英文對(duì)應(yīng)

從音色這一概念的所指來看，大致可對(duì)應(yīng)于三個(gè)英文單詞：Tone Color，Tone Quality和Timbre，嚴(yán)格的學(xué)術(shù)性翻譯應(yīng)該為音色、音質(zhì)與音品，但實(shí)際上中英文的對(duì)譯并不相符，現(xiàn)列舉如下：1.Tone Color直譯為“音色”，然而在英文文獻(xiàn)中，Tone Color并不是一個(gè)正式的學(xué)術(shù)用語，常作為Timbre的非正式替代語，在《新格羅夫音樂與音樂家辭典》（2001第二版）與牛津音樂在線（Oxford Music Online）中都并沒有獨(dú)立詞條。1970年，荷蘭聲學(xué)家普勞姆（R.Polmp）提議，啟用Tone Color描述兩個(gè)復(fù)合音在發(fā)聲的穩(wěn)態(tài)持續(xù)階段時(shí)的感知區(qū)別，但是這個(gè)提議并沒有被廣泛接受。⑤R.Plomp and G.Smoorenburg.Timbre as a Multidimensional Attribute of Complex Tones，in Frequency Analysis and Periodicity Detection in Hearing.Eds.Leiden：Sijthoff，1970.Rossing，Thomas D.Science of sound，3rd edition，San Francisco：Addison Wesley，p135.2.Tone quality直譯為“音質(zhì)”，用來形容聲音的品質(zhì)，在多數(shù)情況下，其默認(rèn)含義等同于漢語中的“音色”。但是在音頻技術(shù)領(lǐng)域，“音質(zhì)”一詞則實(shí)際上包含有更廣泛的含義，涵蓋了聲音的音量、音準(zhǔn)、混響時(shí)間乃至真實(shí)度等若干維度的屬性。3.我們最普遍使用的“音色”一詞，實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)的是Timbre，這個(gè)詞可以被譯為“音質(zhì)、音品與音色”，由于音質(zhì)、音色兩個(gè)漢譯已經(jīng)直接對(duì)應(yīng)于tone quality和tone color，那么Timbre一詞按其本義，則應(yīng)該譯為音品。韓寶強(qiáng)即持此觀點(diǎn)，但認(rèn)為“避免給眾人帶來麻煩，繼續(xù)沿用‘音色’也依然可行，但需要闡明該詞的意義”。⑥韓寶強(qiáng)：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，第46頁。需要注意的是，國內(nèi)文獻(xiàn)述及音色的英文術(shù)語時(shí)，經(jīng)常將Timbre與Timber混用，誤以為re與er后綴乃是英式美式之別。但是實(shí)際上“音色、音品”對(duì)應(yīng)的英文只能是Timbre而不是Timber（木材）。

從學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性來看，將timbre譯為音色還有可能引發(fā)一個(gè)問題：在音頻技術(shù)領(lǐng)域，也使用色彩給各種噪聲命名，如白色噪聲（White Noise）、粉色噪聲（Pink Noise）、棕色噪聲（Brown Noise）等，然而這里的白、粉、棕僅僅是指構(gòu)成該噪聲的頻率的聲波成分與相應(yīng)色彩的光波頻率成分在結(jié)構(gòu)上相似，是光學(xué)術(shù)語的借用，與人耳主觀感知到的“音色”并無任何關(guān)聯(lián)。如此一來，“音色”這個(gè)術(shù)語與“白色（粉色/棕色）噪聲”等術(shù)語并存，會(huì)產(chǎn)生概念理解的偏差與主客觀角度的混淆。

（二）模糊的中文定義

中文對(duì)音色的定義，首先影響最廣泛的是李重光《音樂理論基礎(chǔ)》（1962）年所定義：“音色則由于發(fā)音體的性質(zhì)、形狀及其泛音的多少等而不同?！雹倮钪毓猓骸兑魳防碚摶A(chǔ)》，人民音樂出版社，1962年，第1頁。后在《基本樂理通用教材》（2004）中再予補(bǔ)充：“由于音色的不同，我們才能區(qū)分各種不同的樂器和人聲?！雹诶钪毓猓骸痘緲防硗ㄓ媒滩摹?，高等教育出版社，2004年，第1頁。其次為童忠良2001年的定義：“音色，指音的色彩，它是由發(fā)音體振動(dòng)的方式、形狀、成分及發(fā)音體的品質(zhì)等因素來決定的。”③童忠良：《基本樂理教程》，上海音樂出版社，2001年，第2頁。二者的核心內(nèi)容并無本質(zhì)區(qū)別，國內(nèi)出版的絕大多數(shù)音樂理論教材基本沿用了以上二者的定義。只有韓寶強(qiáng)2003年提出的音色定義采取了不同的技術(shù)路線：“音色，樂音的品質(zhì)特征，能夠?qū)⒁舾摺⒁魪?qiáng)和音長(zhǎng)都相同的兩個(gè)音區(qū)別開來的一種聲音屬性?！雹茼n寶強(qiáng)：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，第54頁。從定義的邏輯學(xué)原則來看，李重光定義缺少被定義項(xiàng)（DS）“音色”的定義項(xiàng)（DP），即“DS就是DP”——該定義只闡述了影響音色的若干因素，而未指明什么是“音色”。童忠良定義彌補(bǔ)了定義項(xiàng)（Dp）的缺失，但是使用“音的色彩”作為定義項(xiàng)，又違反了“定義四規(guī)則”之二和之四：“定義項(xiàng)中不得直接或間接地包含被定義項(xiàng)”（之二）——“音色”實(shí)際上就是“音的色彩”之簡(jiǎn)稱，這種陳述并無實(shí)際意義；“定義項(xiàng)必須清楚明確，不得以比喻代定義”（之四）——“音的色彩”是聽視聯(lián)覺的比喻。韓寶強(qiáng)定義從邏輯學(xué)的角度來看最為完善，有明確的被定義項(xiàng)“音色”及定義項(xiàng)“樂音的品質(zhì)特征”，但是也有違反“定義四規(guī)則”之三：“給正概念下定義不得使用負(fù)概念或否定語句?！雹輳埥ǘY、何文模、陳素：《實(shí)用邏輯學(xué)》，重慶大學(xué)出版社，1998年，第21—22頁?！捎梅穸ㄊ秸Z句“非‘音高、音強(qiáng)和音長(zhǎng)’的品質(zhì)特征”。此外，如果將“音色”的所指限定為“樂音的品質(zhì)特征”，多少也存在著定義項(xiàng)外延小于被定義項(xiàng)外延的問題——因?yàn)樵胍粢灿幸羯?/p>

在外文文獻(xiàn)中，音色的定義也變化多端。美國聲學(xué)學(xué)會(huì)之定義（ANSI，1960）為：音色是聽覺感知的屬性，使聽者來判別兩個(gè)具有同樣呈現(xiàn)方式、同等音量與音高的聲音，將其區(qū)別開來。⑥Timbre is that attribute of auditory sensation in terms of which a listener can judge two sounds similarly presented and having the same loudness and pitch as dissimilar.American National Standards Institute，USA standard acoustic terminology，S1.1，1960.《新企鵝音樂詞典》定義（The New Penguin Dictionary of Music，1991）：在分析層面，樂器音色的區(qū)別是由于聲音中的諧音列不同。⑦On analysis，the difference between tonecolors of instruments are found to correspond with differences in the harmonics represented in the sound （see HARMONIC SERIES）.A.Jacobs，Penguin Dictionary of Music，Penguin Books LTD.Middlesex，England，1991.《哥倫比亞百科全書第六版》（Columbia Encyclopedia，6thed.）定義：聲音的質(zhì)量由泛音所決定，泛音數(shù)量及相對(duì)強(qiáng)度導(dǎo)致了樂器的音色特性。⑧（Sound） Quality is determined by the overtones，the distinctive timbre of any instrument being the result of the number and relative prominence of the overtones it produces.“tone.” The Columbia Encyclopedia，6th ed...Encyclopedia.com.24 Jan.2019.（https://www.encyclopedia.com〉.《大不列顛百科全書》（Encyclop?dia Britannica，2018）定義：由聲波所引起的聽覺感知的質(zhì)量。音色依賴于波形，隨著其呈現(xiàn)出的泛音或諧音數(shù)量、頻率及相關(guān)的強(qiáng)度而產(chǎn)生變化。①The timbre of a sound depends on its wave form，which varies with the number of overtones，or harmonics，that are present，their frequencies，and their relative intensities.Encyclop?dia Britannica，01 Feb，2018.https://www.britannica.com/science/timbre.這些定義可分為兩類：美國聲學(xué)學(xué)會(huì)定義主要采用排除法來限定音色的屬性，在音樂科技領(lǐng)域內(nèi)被使用和引用最多，而中文韓寶強(qiáng)定義亦源于此。以《新企鵝音樂詞典》為代表的定義主要強(qiáng)調(diào)諧音或泛音的不同來描述音色的特征，則在各類音樂詞典、百科詞典以及基本音樂理論教材中被普遍采用，以上所列舉的中文定義在國內(nèi)的使用亦是如此。這些定義中存在著一個(gè)共同點(diǎn)，都是基于對(duì)“音高”（pitch）、諧音（harmonics）或泛音（overtones）所展開的陳述，那么就存在著一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：我們可以明顯地區(qū)分出關(guān)門聲與打鼓聲的區(qū)別，假設(shè)這兩個(gè)聲音都具備同樣的音強(qiáng)與音長(zhǎng)，但是二者并沒有音高，也沒有諧音列與泛音列的分布，我們是如何分辨出二者的區(qū)別？難道這二者沒有音色屬性嗎？因此，以上所有的定義，在面臨聲源為噪音時(shí)，就顯現(xiàn)出定義的缺陷。此外，任何一個(gè)聲音都是在時(shí)間中展開，其特征都是動(dòng)態(tài)變化的，即在聲音的建立、持續(xù)與衰減的每個(gè)階段，其頻率成分都有很大的不同，其中以建立階段的起振瞬時(shí)（attack transient）最為重要，即使該階段在整個(gè)聲音呈現(xiàn)過程中所占的時(shí)間微不足道，但是如果把一個(gè)音的起振瞬時(shí)的音頭部分切掉，那么人耳對(duì)音色的判斷都會(huì)產(chǎn)生很大程度的混淆，這個(gè)結(jié)果已經(jīng)被證實(shí)。②Kenneth W.Berger，Some Factors in the Recognition of Timbre，The Journal of the Acoustical Society of America 1964 36∶10，1888—1891.因此，僅將音色感知的區(qū)別限定于諧音或泛音區(qū)段，也是不全面的。

本文將就以上各種定義中，對(duì)影響音色感知的客觀參數(shù)展開調(diào)查與驗(yàn)證。音色感知機(jī)理目前有兩種學(xué)說，一是“諧音列說”，二是“起始狀態(tài)說”，③韓寶強(qiáng)：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，第48—50頁。但是后者在客觀測(cè)量方面實(shí)際上存在著很大程度的偶然性與隨機(jī)性，不具備典型的可操作性，本文并不在此展開。

二、影響音色感知的客觀參數(shù)驗(yàn)證

（一）實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

筆者設(shè)計(jì)以下四個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別驗(yàn)證諧音列、振幅包絡(luò)、基音能量、長(zhǎng)時(shí)平均譜能量對(duì)音色的影響。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ.諧音列對(duì)音色的影響

圖2 古琴C2諧音列的變化

樣本說明：古琴C2音（64.6Hz，C2-21c），中等力度撥弦，波形從峰值至結(jié)尾（穩(wěn)態(tài)階段）共0.9秒長(zhǎng)度；頻譜1取自波形前1/3段區(qū)域，頻譜2取自波形后1/3段區(qū)域。

分析說明：可以看出，二者頻譜結(jié)構(gòu)大致類似，但是也有明顯區(qū)別：頻譜1中包含25個(gè)以上諧音，頻譜2的諧音數(shù)量為18個(gè)；頻譜1與頻譜2共有諧音的強(qiáng)度也不同。下圖以前5個(gè)諧音在時(shí)間上的變化為例，可以明顯看出，在0.2s以前，5個(gè)諧音的強(qiáng)度排序是充滿變化的，0.2s～0.3s才逐漸形成穩(wěn)定狀態(tài)，即使大致呈現(xiàn)穩(wěn)定，第2諧音的強(qiáng)度在0.3s之后還有明顯的波動(dòng)。（見圖3）。

圖3 古琴C2前5個(gè)諧音的強(qiáng)度變化

結(jié)論：這個(gè)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單而有效地描述了同一個(gè)音在時(shí)間過程中諧音列的變化情況。依據(jù)《新企鵝音樂詞典》定義，“音色的區(qū)別是由于聲音中的諧音列不同”，然而在古琴單音的持續(xù)過程中，由于振幅的衰減而使得諧音數(shù)量與諧音的強(qiáng)度在時(shí)間進(jìn)程中產(chǎn)生了變化，但是這種變化并不能引起聽覺感知為音色的區(qū)別。究其根源，在單音呈現(xiàn)過程中的諧音是持續(xù)漸變的，這種連續(xù)性的變化反而賦予古琴音色的統(tǒng)一感。因此，在彈撥與打擊類樂器音響呈現(xiàn)過程中，諧音列都隨時(shí)間流逝而變化，因此如果脫離時(shí)間坐標(biāo)，諧音列無法被認(rèn)定。

我們知道，在一件樂器上不同力度的演奏，同一個(gè)音高會(huì)產(chǎn)生不同的音色；而同一力度演奏同一音高，在不同的觸弦位置或同音異弦演奏，都將導(dǎo)致音色的不同，也就是諧音列的分布會(huì)產(chǎn)生或細(xì)微或顯著的變化。那么我們就知道，即使承認(rèn)諧音列是影響樂器音色感知的首要因素，我們卻無法給一件特定的樂器定義出諧音列結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.振幅包絡(luò)對(duì)音色的影響

樣本說明：三個(gè)純音，分別為f1=200Hz，f2=400Hz、初相位ωt+φ=0○；f2’=400Hz，初相位ωt+φ=180○，即f2和f2’的相角差為180○（見圖4）。

圖4 200Hz（f1）與400Hz兩個(gè)不同相位（f2.f2’）的純音

實(shí)驗(yàn)過程：將純音f1+f2合成為復(fù)合音F1，將純音f1+f2’合成為復(fù)合音F2。觀察F1與F2的包絡(luò)，并聆聽二者的音色差異。振幅包絡(luò)見圖5。

圖5 復(fù)合音F1與F2包絡(luò)圖

結(jié)論：《大不列顛百科全書》定義“音色依賴于波形”。F1與F2兩個(gè)復(fù)合音的波形包絡(luò)有明顯差異，但是聽覺感知卻沒有任何不同，這是因?yàn)槁犛X對(duì)振動(dòng)的相位差異并不敏感。在這種情況下我們可以認(rèn)為：波形包絡(luò)的不同并不能決定音色差異。

實(shí)驗(yàn)Ⅲ.基音能量對(duì)音色的影響

樣本說明：以110Hz為基音，疊加其15個(gè)整數(shù)倍頻率即220Hz、330Hz、440Hz……1760Hz（見圖6）。

圖6 110Hz～1760Hz構(gòu)成16個(gè)諧音的復(fù)合音A2

實(shí)驗(yàn)過程：（1）順序播放16個(gè)純音，聆聽最終的合成音A2，辨別其音高與音色（見圖6a）。（2）在頻譜中刪除110Hz，聆聽最終的合成音A2’（見圖6b），辨別其音高與音色。

圖6a.（最低頻率為110Hz）

圖6b.（最低頻率為220Hz）

結(jié)論：（1）110Hz整數(shù)倍的16個(gè)純音，合成為一個(gè)音色豐滿的復(fù)合音A2。在復(fù)合音中，人耳很難分辨出其中任何一個(gè)單獨(dú)純音，由此證實(shí)聽覺對(duì)諧音列的匹配模型具有先天的“預(yù)制”性，并以110Hz的音高A2為整個(gè)諧音列設(shè)定識(shí)別標(biāo)簽。（2）這種先天本能，使得人耳始終以諧音列中的最大公約數(shù)110Hz為諧音列設(shè)定整體標(biāo)簽，即使這個(gè)頻率不存在，人耳仍然會(huì)“虛擬”出110Hz的頻率，并將整個(gè)諧音列感知為A2，只是這時(shí)聽上去音色相對(duì)單薄。

拓展：利用人耳的這個(gè)本能，我們可以設(shè)計(jì)一套連續(xù)變化的諧音列，讓人耳虛擬出一個(gè)無限持續(xù)攀升的音調(diào)（無界音高.aup）。

實(shí)驗(yàn)Ⅳ.長(zhǎng)時(shí)平均譜對(duì)音色感知的影響

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證在特定時(shí)間內(nèi)的頻譜總能量相同，是否音色感知即相同（吉他正逆.aup）。

樣本說明：第一軌共包括三種音色片斷，0～5.4s為人聲（氣鳴），5.4～15.7s為吉他撥奏（弦鳴），15.7～18.5s為敲擊吉他音箱（體鳴）；第二軌與第一軌材料相同，但是采取逆向時(shí)序（見圖7）。

圖7 三種不同音色的正、逆波形

實(shí)驗(yàn)過程：設(shè)置第二軌為第一軌的逆向（Reverse），分別獲取第一軌與第二軌的長(zhǎng)時(shí)平均譜（long-term average spectrum），見圖7a、圖7b。

圖7a

圖7b

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第一、二軌的長(zhǎng)時(shí)平均頻譜在40Hz以上完全相同（40Hz以下的頻譜能量由本底噪聲引起，對(duì)于聽覺感知而言并無意義），但是聽覺感知第二軌的音響與第一軌音響截然不同：原敲擊吉他音箱的打擊聲變成了類似定音鼓滾奏的隆隆聲，原吉他撥奏的清脆聲變成了類似大提琴的擦奏聲，而原來的人聲部分已完全無法辨認(rèn)。

結(jié)論：根據(jù)頻譜決定音色之理論，頻譜相同的兩個(gè)音響，其音色應(yīng)該沒有區(qū)別。但是將樣本反向播放，與原有樣本的主觀感知產(chǎn)生了根本性的變化。由此可知，即使是音高、音強(qiáng)與音長(zhǎng)完全相同的兩個(gè)音，其音色也會(huì)發(fā)生劇烈的改變，而長(zhǎng)時(shí)平均頻譜并無法體現(xiàn)這種差異。因此再次證明，脫離了時(shí)間坐標(biāo)來討論頻譜成分是無意義的。

那么我們?cè)倩氐綄?duì)音色的定義上。在前文所引用的定義之外，將時(shí)間坐標(biāo)納入到定義中只有《新格羅夫音樂與音樂家詞典》（The New Grove Dictionary of Music & Musicians，3rded.）：音色用以描述聲音整體的音質(zhì)；單簧管與雙簧管用同等音量演奏同一音符時(shí)即產(chǎn)生不同的音色。比起音高或音量，音色是一個(gè)復(fù)雜得多的屬性，前二者都可以使用二維的量值表示（用高低表示音高，用大小表示音量）；音色的感知是若干因素的綜合，在計(jì)算機(jī)音樂中投入了大量的工作來創(chuàng)建和拓展多維度的音色空間。聲音的頻譜，尤其是起振瞬時(shí)的頻譜中，其各分音在振幅的增長(zhǎng)方式對(duì)音色起到了最重要的影響。①Oxford Music Online，Timbre，https://doi.org/10.1093/gmo/9781561592630.article.27973，2019-2-17.但是，這種冗長(zhǎng)繁瑣的敘述又不太像一個(gè)定義。由此看出，對(duì)音色進(jìn)行定義，只要涉及主觀層面就會(huì)遇到難以逾越的各種問題。那么將重點(diǎn)集中于客觀層面，揭示影響音色感知各個(gè)維度的客觀參數(shù)，可能更具有可操性。

（二）音色測(cè)量與評(píng)價(jià)的維度構(gòu)成

將影響音色感知的因素歸因于泛音列始于亥姆霍茲，在其《論音的感覺》一書中，他認(rèn)為音質(zhì)（tone quality）②亥姆霍茲的德文原著使用Kl?ngfarbe一詞，譯者Ellis堅(jiān)持將其譯為tone quality?，F(xiàn)有英文文獻(xiàn)多將其譯為timbre。的不同主要是由于分音的強(qiáng)度和數(shù)量不同（Helmholtz，1885）③Helmholtz，H.（1885）.On the Sensations of Tone as a Physiological Basis for the Theory of Music （from 1877 trans.by A.J.Ellis of 4th German ed.，republ.1954 by Dover，New York）.。弗來徹則認(rèn)為：音色主要依賴于泛音結(jié)構(gòu)，但是如果強(qiáng)度和頻率的改變也會(huì)導(dǎo)致音色改變（Fletcher，1934）④Fletcher，H.（1934）.Loud ness，pitch and the timbre of musical tones and their relation to the intensity，the frequency and the overtone structure.Journal of the Acoustical Society of Ameri ca.6.59-69.10.1121/1.1915704.。西肖爾認(rèn)為，音色主要依賴于諧音的數(shù)量、諧音在整個(gè)頻譜中的位置、每個(gè)諧音的相對(duì)強(qiáng)度。由此音色可以被定義為：一個(gè)聲音的特征，主要依賴于它的諧音結(jié)構(gòu)（Seashore，1938）①Carl E.Seashore，Psychology of Music，McGraw - Hill Book Company，Inc.； 1st edition （1938），p96.。斯考騰認(rèn)為將音色定義為泛音的結(jié)構(gòu)或是頻譜的包絡(luò)是不夠的，提出定義音色的5個(gè)參數(shù)：1.樂音與噪音的屬性（由頻率成分中諧音與非諧音的比例決定—筆者注）。2.頻譜包絡(luò)（各分音的數(shù)量及相對(duì)強(qiáng)度—筆者注）。3.開始、持續(xù)與衰減的時(shí)間包絡(luò)。4.頻譜包絡(luò)中共振峰的偏移和基音頻率的波動(dòng)程度。5.聲音起始階段的狀態(tài)（Schouten，1968）②Schouten，J.F.（1968）.The perception of timbre.In The 6th international congress on acoustics，Tokyo，Japan，August 21-28，1968 （pp.35-44）.Tokyo.。在此基礎(chǔ)上，埃里克森為音色設(shè)計(jì)了一個(gè)將主觀感知與物理現(xiàn)象相關(guān)的列表（Erickson，1975，見表1）。

表1 音色主觀感知與物理現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)③ Erickson，Robert （1975）.Sound Structure in Music.Berkeley and Los Angeles：University of California Press.p68.

這個(gè)列表無疑對(duì)音色的測(cè)量指明了與主觀感知相關(guān)聯(lián)的多個(gè)維度，但是實(shí)際上這種測(cè)量也是難以完成的。羅辛將音色測(cè)量的維度進(jìn)一步簡(jiǎn)化，他認(rèn)為音色與音強(qiáng)、音長(zhǎng)相關(guān)性很小，與頻率和包絡(luò)有一定相關(guān)，而與頻譜有很強(qiáng)相關(guān)性（Rossing，2002，見表2）。

表2 客觀物理項(xiàng)與主觀感知項(xiàng)的相關(guān)性④ Rossing，Thomas D.，Moore，Richard.& Wheeler，Paul.2002，The Science of Sound，3rd edition，San Francisco：Addison Wesley，p95.

按照這個(gè)列表所列出影響音色感知各因素的權(quán)重程度，音色的測(cè)量工作具備了一定的可操作性。然而，這個(gè)列表遺漏了一個(gè)較為重要的維度——空間。因?yàn)槿魏温曇舳际窃诳臻g中傳播的，那么聲源相對(duì)于聽者的空間位置、聲場(chǎng)的混響時(shí)間及空間的頻率響應(yīng)等，都將對(duì)音色感知產(chǎn)生一定的影響，因此筆者在上表的基礎(chǔ)上，加入聲場(chǎng)參數(shù)項(xiàng)，并按照與音色感知相關(guān)程度的順序繪制圖示（見圖8）。

圖8 與音色感知相關(guān)的物理項(xiàng)

圖8將影響音色的6個(gè)維度項(xiàng)（灰色框）按照相關(guān)程度從左至右排序，其中每項(xiàng)又分為若干子項(xiàng)，同樣按照相關(guān)程度，以中軸線為準(zhǔn)由近至遠(yuǎn)排序。每個(gè)維度項(xiàng)的量值都可以通過聲學(xué)測(cè)量手段獲得，將各個(gè)量值按照相關(guān)性的權(quán)重進(jìn)行不同層級(jí)的分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行整合，就能在客觀層面上對(duì)音色進(jìn)行較為全面的詮釋。

三、主觀感知層面的音色初級(jí)分類

（一）音色的感知

圍繞著音色的定義與測(cè)量，音樂家、物理學(xué)家、心理學(xué)家們已經(jīng)展開了一個(gè)多世紀(jì)的討論，這個(gè)過程本身就值得深思：我們?yōu)槭裁磳?duì)音色的表述如此執(zhí)著甚至糾結(jié)？音色的感知與認(rèn)知，在人類進(jìn)化的歷程中扮演著什么角色？

在生命的初期，人類最先發(fā)展的感覺器官就是聽覺，胎兒在孕中期（4～6個(gè)月）開始就已經(jīng)具備了聽覺功能，在接下來的半年時(shí)間內(nèi)，胎兒與母體之外的世界進(jìn)行交流，其唯一的通道就是聽覺。人類演化出對(duì)音色極其敏銳的感知能力，在生存過程中無時(shí)無刻不運(yùn)用這種能力來探索、體驗(yàn)物質(zhì)世界?！吧砦吹健⒙曄戎痢?，“聽音辨器物、聞聲知虛實(shí)”，辨識(shí)音色是對(duì)感知對(duì)象的初步認(rèn)知，在我們的日常生活中扮演著重要角色。在語言交流中，音色承載的信息甚至有可能超越于語義本身——所謂“言外之意”，往往是由音色的微妙變化所暗示。在音樂技能的訓(xùn)練過程中，除了精準(zhǔn)與速度的訓(xùn)練，表演者還要掌握每個(gè)音的最佳音色，方能產(chǎn)生出審美價(jià)值。在音樂現(xiàn)場(chǎng)，我們能夠聆聽出一根生銹的琴弦、一枚漏氣的哨口、一面破裂的銅鑼等在音色上的變化，我們還可以分辨出不同樂器、同類樂器的不同個(gè)體、同一個(gè)體采用不同演奏方式產(chǎn)生的同一音高、這個(gè)音所處的不同演奏環(huán)境等等微妙的差別……這一切都源于對(duì)音色的識(shí)別。那么，我們?yōu)槭裁匆M(jìn)化出如此復(fù)雜的音色識(shí)別能力？

音色識(shí)別關(guān)系到我們的生存。人類從感知至認(rèn)知是一個(gè)歸納推理的邏輯過程，我們傾向于用集合定義的方式將具有相似屬性的事物進(jìn)行分類認(rèn)知，如同我們用味覺來為食物的味道進(jìn)行酸甜苦辣咸的初級(jí)分類一樣，我們也用聽覺為物體的屬性進(jìn)行初級(jí)分類，這些分類為生存提供檢索的標(biāo)簽。例如，苦味源于未熟的果實(shí)中的生物堿，過量攝入可能導(dǎo)致中毒甚至喪命，讓我們對(duì)其敬而遠(yuǎn)之；甜味則聯(lián)系于成熟果實(shí)中的糖分，意味著碳水化合物與能量，讓我們對(duì)其趨之若鶩。在聽覺感知中，我們對(duì)物體首先進(jìn)行音高感的初級(jí)分類：如果一個(gè)振動(dòng)體的各分段（分區(qū)）振動(dòng)的周期（頻率）形成整數(shù)比例，聽覺系統(tǒng)瞬間將其簡(jiǎn)化為一個(gè)基音音高的感知，并將其貼上一個(gè)分類標(biāo)簽：具備明確音高的振動(dòng)體，即樂音；若各振動(dòng)模式無法構(gòu)成簡(jiǎn)單整數(shù)比例，聽覺系統(tǒng)將其貼上另一個(gè)分類標(biāo)簽：不具備明確音高的振動(dòng)體，即噪音。而一個(gè)振動(dòng)體的起振狀態(tài)、持續(xù)時(shí)間及各分段（分區(qū)）振動(dòng)頻率的整體組合結(jié)果，直接反映了振動(dòng)體的結(jié)構(gòu)、密度、彈性以及物理尺寸等屬性。音色就是聽覺中樞試圖把握振動(dòng)體物理屬性過程中的主觀感知，這些感知的積累，形成認(rèn)知事物的聽覺標(biāo)簽。例如，當(dāng)聽到一個(gè)熟悉的音色時(shí)，我們立刻將其標(biāo)簽置入已有的聽覺標(biāo)簽庫中檢索，如果吻合于現(xiàn)有聽覺標(biāo)簽，那么就將其聯(lián)系于對(duì)應(yīng)的視覺、觸覺、嗅覺等感官記憶庫，從而獲知該對(duì)象的物理屬性，這是認(rèn)知強(qiáng)化的過程；當(dāng)聽到一個(gè)似曾相識(shí)的音色，再通過視覺等感官的進(jìn)一步綜合感知，擴(kuò)充該聽覺標(biāo)簽所代表的物理屬性，這是認(rèn)知拓展的過程；而聽到一個(gè)全新的音色時(shí)，我們則對(duì)聽覺標(biāo)簽及其對(duì)應(yīng)物進(jìn)行新建，這是認(rèn)知重建的過程。

音色的差異與變化反映了感知對(duì)象的性狀。在生活中，如挑選西瓜時(shí)若聽到“梆梆”的敲擊聲是生瓜（結(jié)構(gòu)緊密、聲阻抗小而產(chǎn)生較多高頻分音），“噗噗”聲則是熟瓜（孔隙增大、聲阻抗增加而導(dǎo)致高頻分音減少）。在音樂中，《禮記·樂記》所述的“鐘聲鏗、石聲磬、絲聲哀、竹聲濫、鼓鼙之聲讙”①《禮記·樂記》，十三經(jīng)注疏本，中華書局，1980年。，正是將物理性狀與音色對(duì)應(yīng)的歸納認(rèn)知。有古琴名為“焦尾”者，據(jù)傳是蔡邕“聞火烈之聲，知其良木，因請(qǐng)而裁為琴，果有美音”②《后漢書》卷六十《蔡邕列傳》，中華書局，2000年。，也正是音色與物理性狀對(duì)應(yīng)的演繹認(rèn)知。在動(dòng)物界，啄木鳥是辨識(shí)音色的專家，它可以根據(jù)敲擊樹干的音色來判斷蛀蟲的位置；澳大利亞棕櫚鳳頭鸚鵡則將這種行為演化為求偶儀式，它會(huì)挑選一段共鳴性能好的樹干，用石頭或樹枝敲擊來為它的歌聲伴奏。③Robert Heinsohn，Christina N.Zdenek，et al.Tool-assisted rhythmic drumming in palm cockatoos shares key elements of human instrumental music，Science Advances，28 Jun 2017：Vol.3，no.6，e1602399.（http://new-play.tudou.com/v/519968908.html）進(jìn)化使得我們對(duì)于嗓音的音色異常敏感，僅聆聽非語義的嗓音，就可以判斷出一個(gè)人的健康狀況。如感冒會(huì)帶來所謂的齉鼻兒聲（缺少鼻腔共鳴的共振峰），聲帶炎癥或閉合不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致嗓音嘶?。ㄉひ艉性氩ǔ煞郑┑取Ｒ粋€(gè)有經(jīng)驗(yàn)的母親能夠從嬰兒的啼哭中分辨出饑餓、尿床還是意圖喚起注意等。普遍來說，我們偏愛音色低沉的男性與音色纖細(xì)的女性，這也有進(jìn)化選擇的證據(jù)：低沉的男性嗓音意味著寬厚的聲帶，暗示著高大健壯的身體與較高的睪丸酮水平，由此增加了安全感與信任度；而女性的音色纖細(xì)意味著身形嬌小與較高的雌性激素水平，這具有柔順與生殖的優(yōu)勢(shì)。

我們偏愛樂音而排斥噪音，這是人類聽覺選擇的普遍性傾向。首先從物理與生理層面看，樂音是由于振動(dòng)體的各部分振動(dòng)周期/頻率構(gòu)成簡(jiǎn)單整數(shù)比（1∶2∶3∶4∶5∶6等），而這種周期性的頻率吻合對(duì)聽覺中樞的分析而言是一種簡(jiǎn)潔與規(guī)則，大腦可以用一個(gè)具體的音高（基音）來為一個(gè)復(fù)合音設(shè)定標(biāo)簽，符合人類對(duì)客觀世界進(jìn)行模型匹配認(rèn)知的本能；反觀噪音，其包含的各個(gè)頻率無法形成周期性的吻合，導(dǎo)致我們難以用一個(gè)具體的音高為其設(shè)定標(biāo)簽，為認(rèn)知匹配帶來了一定的困難。其次從心理層面看，樂音的感知始于母親的嗓音。相比于自然界的聲音，母親嗓音是完全呈諧音列結(jié)構(gòu)的聲音，在我們還處于胎兒的時(shí)期這種聲音就伴隨著我們的成長(zhǎng)，而出生后的嬰兒對(duì)嗓音信息的存儲(chǔ)、分析、辨別等能力則有著關(guān)乎于生存的意義，因?yàn)樗馕吨鴾嘏?、食物與安全。這種認(rèn)知的建立，可以與動(dòng)物行為學(xué)所稱“印刻效應(yīng)”（Imprinting Effect）④動(dòng)物界中存在的指印隨行為現(xiàn)象：一些剛孵化的幼鳥和剛生下來的哺乳動(dòng)物會(huì)跟隨著它們所見到的第一個(gè)移動(dòng)的物體，通常是它們的母親。相比，是聽覺層面上的“印刻”。人類的嗓音是最典型的復(fù)合音，其中包含有豐富的諧音列，對(duì)于音高、音色的辨別在很大程度上就是對(duì)諧音列的匹配性感知過程，筆者將這個(gè)印刻稱為“預(yù)制諧音列”。⑤付曉東：《和諧與協(xié)和的探索》，人民音樂出版社，2013年，第131—132頁。母親嗓音留下的諧音列印痕如此深刻，當(dāng)面對(duì)一個(gè)復(fù)合音的頻率成分為諧音列時(shí)，我們通過其基音的音高為其設(shè)立標(biāo)簽，即使缺失基音，我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^上方諧音就推斷出基音的音高（見實(shí)驗(yàn)III例2）——這個(gè)過程讓大腦的模型匹配認(rèn)知得到簡(jiǎn)化與肯定，因此產(chǎn)生愉悅；而一個(gè)復(fù)合音的頻率成分如果不構(gòu)成簡(jiǎn)單整數(shù)比，我們就無法總結(jié)或推斷出基音音高，這種過程讓大腦的模型匹配認(rèn)知無法得以順利完成，因此產(chǎn)生煩擾——對(duì)可推斷結(jié)果的確定把握、對(duì)不可知結(jié)果的迷惑不安——這可能就是人類偏愛樂音的原因。

（二）樂音—噪音的四分法

1.對(duì)樂音—噪音分類的借鑒

基于以上討論，音色的感知在很大程度上就是大腦對(duì)復(fù)合振動(dòng)體的頻率成分進(jìn)行諧音列的匹配認(rèn)知結(jié)果，因此它和音高的感知是同時(shí)發(fā)生、相輔相成的。如果要對(duì)音色進(jìn)行可量化的初級(jí)分類，在很大程度上就是從樂音（有音高）至噪音（無音高）這兩個(gè)端點(diǎn)間各個(gè)過渡階段的界定。

韓寶強(qiáng)在繆天瑞基本樂理所定義的“樂音性噪音”基礎(chǔ)上，對(duì)樂音和噪音定義為：“能夠給聽覺以明確高度的音，叫做‘樂音’；沒有明確音區(qū)歸屬感的音，叫做‘樂音性噪音’；即沒有明確音高，也沒有音區(qū)歸屬感的音，叫做‘噪音’。”通過對(duì)小提琴頻譜、中音鑼頻譜和白噪聲頻譜為例，分別對(duì)樂音、樂音性噪音和噪音進(jìn)行了闡述，并總結(jié)為：“如果泛音之間頻率比為整數(shù)關(guān)系、總體強(qiáng)度自基音遞減且呈開放排列，則可視為樂音；如果泛音之間頻率比不是整數(shù)關(guān)系，但泛音呈開放排列，聽起來可能會(huì)沒有確定的音高，但會(huì)有一定的音區(qū)歸屬感；如果泛音之間頻率比既不是整數(shù)關(guān)系，泛音也不呈開放排列，則聽起來既沒有明確的音高，也沒有音區(qū)歸屬感，這才是真正意義上的噪音。”①韓寶強(qiáng)：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，第93頁。

這個(gè)定義在物理層面上總結(jié)了樂音與噪音頻譜結(jié)構(gòu)的不同，并結(jié)合了聽覺感知的“音區(qū)歸屬感”，將 “樂音性噪音”作為“噪音”的過渡分類而形成三分法，無疑更為科學(xué)而全面。但是，如果以“音區(qū)歸屬感”作為噪音類的子集分類標(biāo)準(zhǔn)，那么樂音類別就缺少相應(yīng)的子類，如此既無法準(zhǔn)確體現(xiàn)過渡集合，也在分類邏輯結(jié)構(gòu)上顯得不平衡。因此，結(jié)合于實(shí)際聽覺對(duì)音高主觀感知，筆者建議為樂音增加“音高明確度”為其子集分類標(biāo)準(zhǔn)，由此將樂音類分為音高明確的“樂音”與有音高感的“噪音性樂音”，從而形成完整的樂音——噪音的基本音色四分法（見圖9）。

那么如何“噪音性樂音”定義呢？筆者參考韓寶強(qiáng)定義，作出如下闡述：主觀層面上，聽覺能夠辨別大致音高，但是具有一定程度的粗糙感、音高較為模糊的音叫做“噪音性樂音”?？陀^層面上，各泛音之間頻率比既有整數(shù)關(guān)系也有非整數(shù)關(guān)系，整體呈諧音列結(jié)構(gòu)但其中含有非諧音成分，則可視為“噪音性樂音”。

2.噪音性樂音的實(shí)例分析

以下舉弦鳴、體鳴與膜鳴三類樂器中產(chǎn)生噪音性樂音的樣本為例，中外樂器各舉一例進(jìn)行說明。

鋼琴的最低音區(qū)A0～D1六個(gè)音②所謂6個(gè)音并不是絕對(duì)的，在不同的鋼琴上其數(shù)量會(huì)有增減，也與擊鍵的速度相關(guān)。雖然能夠聽辨出其音高，但是甚不明確。這主要是由于這幾根琴弦較粗的直徑而產(chǎn)生出很大剛性，因而導(dǎo)致其在振動(dòng)形式上介于棒振動(dòng)與弦振動(dòng)之間，而棒振動(dòng)的各分段振動(dòng)無法與整段振動(dòng)產(chǎn)生整數(shù)比的諧音列。因此，鋼琴低音弦振動(dòng)的頻譜成分中雖然有諧音列結(jié)構(gòu)，但其中混雜著大量非諧音的頻率成分，再加上基音的能量非常微弱，從而為聽覺感知其音高（A0）帶來了很大程度的困難（見圖10）。

圖10 鋼琴A0頻譜

從頻譜中可以看出，雖然有諧音列存在（如五線譜所示），但是其中夾雜著大量的非諧音成分（五線譜未列入的峰值成分），且基音頻率（27.69Hz）的能量非常微弱，導(dǎo)致音高感（A0）不甚明確，音色粗糙。

京胡的琴弦在振動(dòng)時(shí)除了產(chǎn)生諧音列之外，還會(huì)包含大量的非諧音頻率，這是由于京胡的有效弦長(zhǎng)較短而導(dǎo)致琴弦剛性增大，同時(shí)使用硬弓擦弦還會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦噪聲。此外，其蛇皮、琴筒與琴桿的復(fù)共鳴組合還會(huì)使其將非諧音成分進(jìn)行有效擴(kuò)散，因而產(chǎn)生該樂器特有的“刺啦”性噪聲，這也是京胡特有的音響效果（見圖11）。

圖11 京胡E6頻譜

頻譜中有E6的諧音列存在（如五線譜所示），但是非諧音成分（五線譜未列入部分）的能量明顯且分布廣泛，導(dǎo)致聽覺雖然能感知其音高（E6），但是音色極其粗糙。

碰鈴的振動(dòng)體為板體，而此類振動(dòng)體難以產(chǎn)生諧音列。經(jīng)過加工的碰鈴，其基音附近的頻率能量較強(qiáng)，上方非諧音頻率能量較弱，因而具有一定的音高感（見圖12）。

圖12 碰鈴D7/#D7頻譜

碰鈴具有兩個(gè)較為明顯的頻率成分，大致為D7與#D7，這是導(dǎo)致聽覺感知到音高的來源，但是由于這兩個(gè)頻率成分同時(shí)存在，音高感會(huì)在這兩個(gè)音之間游移而產(chǎn)生“晃動(dòng)”。此外在6000Hz以上還有若干能量相對(duì)較弱的非諧音頻率成分，由于其音區(qū)極高，并不會(huì)干擾音高感知，但是帶來了鈴聲特有的尖銳效果。

編鐘與碰鈴?fù)瑸轭惏弩w振動(dòng)，也難以產(chǎn)生完整的諧音列。但是通過內(nèi)部鑿隧、外部加枚等特殊加工，能夠有效地抑制一些非諧音成分，因而具有一定的音高感（見圖13）。

圖13 編鐘F5頻譜

此頻譜中F5為基音頻率，但是除了第4個(gè)頻率C6之外，其他頻率成分都不符合諧音列結(jié)構(gòu)。其中第2個(gè)頻率#G5，實(shí)際上是“一鐘雙音”側(cè)鼓部的振動(dòng)頻率。但是由于基音F5頻率的能量相對(duì)極強(qiáng)，其他非諧音頻率成分太弱而未阻礙聽覺對(duì)音高的感知，但是帶來較為明顯的不和諧的干擾。

定音鼓的振動(dòng)體為膜，通常情況下膜振動(dòng)各分區(qū)振動(dòng)頻率不可能形成諧音列，但是定音鼓鼓膜由特殊加工的聚酯膜（Mylar）制成，通過調(diào)音螺栓調(diào)節(jié)其張力，振動(dòng)時(shí)與鍋形共鳴腔形成耦合振動(dòng)，能夠有效抵制非諧音成分、保留諧音成分，因而具有一定的音高感（C2）（見圖14）。

圖14 定音鼓C3

通過頻譜顯示，定音鼓前5個(gè)頻率成分中的C3、G3與C4大致呈現(xiàn)為C2的第2～4諧音列結(jié)構(gòu)，即使C2的能量在頻譜中沒有能量顯示，但是根據(jù)這個(gè)諧音列線索，人耳仍然能夠感知到C2的音高。但是由于其能量基本不存在，以及其他多個(gè)非諧音成分的干擾，C2的音高感知并不十分明確。

排鼓的振動(dòng)原理與定音鼓相同，因而具有一定的音高感（C2）（見圖15）。

圖15 排鼓D3頻譜

頻譜中的A3、#F4成分與基音D3構(gòu)成近似諧音列，因而可以感知到一定的音高（D3）。

結(jié)論

聽覺對(duì)音色的初級(jí)感知是對(duì)預(yù)制諧音列結(jié)構(gòu)的匹配過程中完成，依照其匹配程度可分為以下四級(jí)：

1.樂音：復(fù)合音各振動(dòng)頻率成分與諧音列結(jié)構(gòu)完全吻合，即基音與各泛音頻率構(gòu)成整數(shù)比或近似整數(shù)比。如果諧音列中的基音能量相對(duì)較強(qiáng)，聽覺則感知為豐滿、均衡的音色；如果基音能量相對(duì)諧音列中其他諧音較弱甚至缺失，聽覺感知為略顯單薄（相對(duì)而言）。氣鳴樂器由于氣流的持續(xù)激勵(lì)而發(fā)聲，這種周期性持續(xù)激勵(lì)會(huì)將空氣柱的各振動(dòng)頻率成分鎖定為整數(shù)比結(jié)構(gòu)，聲學(xué)稱之為鎖頻（Frequency lock），因此絕大多數(shù)氣鳴樂器與弦鳴樂器的發(fā)音都為樂音。但是弦鳴樂器也還有一些例外情況：其中弓擦類弦鳴樂器由于琴弓的持續(xù)摩擦、與氣鳴樂器機(jī)制相似的激勵(lì)機(jī)制，會(huì)將琴弦各振動(dòng)頻率成分鎖定為整數(shù)比結(jié)構(gòu)，因此絕大多數(shù)弓擦弦鳴樂器都發(fā)出樂音（京胡例外，原因見上文）。撥弦與擊弦樂器由于是一次性激發(fā)振動(dòng)體，無法完成持續(xù)的鎖頻過程，因此諧音列會(huì)產(chǎn)生略微偏高于整數(shù)比的情況。其偏離程度與琴弦的有效振動(dòng)長(zhǎng)度、張力成反比，與琴弦的剛性成正比，即琴弦越長(zhǎng)、張力越大、剛性越小，其音高越明確、音色越和諧，反之則音高越不明確，音色越粗糙。因此大多數(shù)撥弦與擊弦樂器的發(fā)音屬于樂音，但極端情況下則屬于噪音性樂音（如鋼琴最低音區(qū)）。需要補(bǔ)充一點(diǎn)：純音無疑是音高最為明確的音，屬于樂音的第一級(jí)。本文只是對(duì)復(fù)合音進(jìn)行分類，而純音由于其只有單一振動(dòng)頻率而無需與諧音列匹配，因此并未將其單獨(dú)予以列入說明。

2.噪音性樂音：復(fù)合音各振動(dòng)頻率與諧音列結(jié)構(gòu)部分吻合。即除了基音與各泛音頻率構(gòu)成整數(shù)比或近似整數(shù)比的結(jié)構(gòu)之外，還包含有若干非整數(shù)比的頻率成分（非諧音）。當(dāng)非整數(shù)比頻率位于300～3000Hz①人耳對(duì)于2000～5000Hz的頻率較為敏感，但是其中300～3000Hz頻帶是人類語音頻率的能量集中區(qū)，對(duì)音色的感知影響較大。時(shí)，音高略顯模糊，整體音色呈現(xiàn)粗糙特征；當(dāng)非整數(shù)比頻率位于300Hz以下時(shí)，音高較模糊且音色混濁；當(dāng)非整數(shù)比頻率高于3000Hz時(shí)，音高較明確，整體音色呈尖銳感。此類樂器的振動(dòng)體通常是經(jīng)過加工過的棒（木琴）、板（編鐘）、膜（定音鼓）類打擊樂器，并且部分樂器增加了耦合共鳴裝置（如木琴、定音鼓）以強(qiáng)化其諧音成分，使得音高感進(jìn)一步提升。極端情況下，如部分弦鳴樂器的個(gè)別音（如京胡的隨機(jī)摩擦噪音對(duì)樂音的干擾、鋼琴的極低音區(qū)）、邊棱音激勵(lì)的氣鳴樂器（如吹孔處的氣漩噪聲對(duì)樂音的干擾②付曉東：《民族樂器音響協(xié)和研究——以梆笛、二胡與琵琶為例》，《人民音樂》2016年12期，第65-69頁。）。

3.樂音性噪音：復(fù)合音各振動(dòng)頻率不符合諧音列結(jié)構(gòu)但較穩(wěn)定。即基音與各分頻率不構(gòu)成整數(shù)比、且各分音頻率距離呈穩(wěn)定性的開放排列。聽覺感知無明確音高且較為粗糙，但是具備一定的音區(qū)感。此類樂器如大部分棒振動(dòng)、板振動(dòng)與膜振動(dòng)類打擊樂器。

4.噪音：復(fù)合音各振動(dòng)頻率不符合諧音列結(jié)構(gòu)且隨機(jī)出現(xiàn)。即各分音頻率既不構(gòu)成整數(shù)比，也不呈開放排列，具有一定的隨機(jī)性。聽覺無法感知其音高且不具備音區(qū)感。除了如沙錘搖奏或刮擦鼓膜等特殊演奏技法能夠在一定程度上產(chǎn)生此種噪音外，聲學(xué)樂器中極少樂器屬于此類，大部分只能通過人工合成的白噪聲、粉紅噪聲等手段來實(shí)現(xiàn)。表3為基本音色四分法簡(jiǎn)化說明（見表3）。

表3 基本音色四分法

任何對(duì)音色的概念詮釋、音響分類以及測(cè)量分析，都必須基于人耳對(duì)音響的主觀感知，但是主觀感知的確難以量化也無法統(tǒng)一，這為我們的音樂學(xué)系統(tǒng)研究帶來了一定的困難。將音色分為“樂音——噪音四分法”是基于人耳對(duì)“預(yù)制諧音列”的本能匹配而得出的初級(jí)感知結(jié)果，如上表所示，從樂音至噪音的四個(gè)類別，都可以用較為明確的客觀測(cè)量數(shù)據(jù)予以支撐，這就為音樂理論的體系化研究提供了可操作的底層框架。當(dāng)然，這僅僅是“基本”或“初級(jí)”分類，音色的定義、測(cè)量與認(rèn)知，還需要在心理聲學(xué)層面上進(jìn)一步深入。