[乐理知识] 音乐心理的物理分析
音乐心理学，又名音乐心理声学，是心理声学的一个分支，而后者是心理学的一个分支。简略地说，音乐心理学研究音乐给人的主观感觉，在单音情况下，研究音调、响度和音色；对同时存在几个音的情况，还要研究音的组合、谐和感与失谐感、节拍感、刺耳感也即粗糙感。在感受音具有一个或几个序列的时候，则研究人们对乐音序列的心理感受，对序列音的分类和分道。
显然，不同的人对同一音、同一曲调，在一定程度上会有不同的感受。也就是说，音乐的主观感受存在一定的个体差异。这种差异起源于三类因素：其一，人们在年龄、性别、性格、气质上的先天差异；其二，人们的喜爱、修养、个人和民族欣赏习惯等后天差异；其三，音乐心理学实验本射的概率性质。对第二类因素，比如说，对欢乐曲调就有多种理解：有不少人会将一个节拍快速、音乐明亮、配以锁呐或锣鼓点的曲调体验为吉庆和欢乐的情绪；然而贝多芬第九交响乐的欢乐颂，也使整个乐曲达到欢乐的高潮；但一般却处理成节奏稍慢，使之充满着宗教的虔诚，溢于中而形于外的升华了的欢乐气氛。这显示了欣赏习惯上的极大差异。第三类因素表现为音乐心理学的答案常常是或然的、不唯一的，大多数音乐心理学实验都将影响被实验的对象（人的主观感觉）。从这两点来说，音乐心理学不象经典物理学（它的答案总是确实的并且常常是唯一的），倒有点象量子力学。由于本章篇幅有限，我们将不涉及上述先天和后天形成的乐感上的差异（或差异中的涨落）也尽量少地涉及音乐心理学本身的概率特性，只涉及一些基本的带有共同性的感受，并研究它们的物理基础。
从物理上说，一个单音主要有三个要素：基频、振幅及频谱。乐音的三个物理学要素，通过人耳的听觉系统，反映到人的听觉神经中枢之后，引起人的主观感觉，分别对应于音乐心理学的三个要素：音调、响度及音色。这三个要素虽然从心理学的角度不易确定，但它们还是分别和三个客观上易于确定的物理量密切相关。这使得声音，特别乐音能够用物理的方法进行分析和测量。简略地说，一个单音的音调，也就是常说的音高，是这个单音的频率（准确地说，主要是其中所含的基频）给人的主观感觉。一个单音的响度，也就是常说的音强，是这个单音所相应的空气振动到达人耳处的振幅（准确些说，是该处的能流）给人的主观感觉或评价。而一个单音的音色，则是人脑对单音频谱（即各谐波成份比例）的主观感觉和判断。
应当指出，由于人的听觉系统和听觉中枢并非是个严格的线性系统，因此，定量地说来，乐音的这种由物理学要素向音乐心理学要素的转换也并非是个线性过程，这多少造成了事情的复杂性。何况，即便不考虑这种非线性性质，前述的这种“对应”说法也是简单化的。因为，第一，音调和响度稍有关联。一个频率较低的纯音，当它的响度增加时给人的感觉是音调略有下降；或者说，响度较少时音调略有上升。比如一个A2音叉（110赫兹）移近人耳时，感觉到的音高大约下降4分之1音。而一个频率较高的纯音（≥1000赫兹），当其响度增加时感觉到音调略有增高；反之，响度减少时音调略有下降。由此，再根据后面的图8-5可知，这将使心理的八度音程比数理的八度音程要略宽。
如第三章中所说，在钢琴调音时必须要考虑这一点。同样，一定响度的纯音，当改变它的频率时给人的感觉同响度也略有变化。第二，几个纯音叠加之后音调的感觉又以很复杂的方式和音色相关联着。比如C3（130.8赫兹），C4（261.6赫兹）和C5（523.3赫）三个纯音同时存在时，音调通常总是被识别为最低的C3。而当C3音弱时。音高就不十分明确。事实上，基频和它的谐频同时存在时，通常总认为基频是这个音的音高。
再比如，一次是频率为100、200和300赫兹三个纯音同时存在，另一次是只存在200、300赫两个纯音，听起来后者的音色有些变化，但音调却仍被断定为100赫兹。这个奇怪的音调被称为“主观的”音调或“失踪的基频”。第三，几个单音叠加之后总的响度也并不简单地就由总的声能能流所决定。第四，音色感觉也不完全决定于所发单音的频谱。人们在证认不同乐器时，频谱以外的许多信息，比如，瞬时的激励特征、声音的衰减特性等也是十分重要的。何况，同一乐器所发乐音的音色很受音量、音调和演奏技巧的影响。这些问题下面分别都将谈及。
不过，虽然有上述许多补充和修改。在音调和基频、响度和振幅、音色和频谱之间，在乐音的主观感觉和客观物理度量之间，仍然存在着一个大体明确的对应关系。这为本章的分析提供了主要的客观基础。
显然，不同的人对同一音、同一曲调，在一定程度上会有不同的感受。也就是说，音乐的主观感受存在一定的个体差异。这种差异起源于三类因素：其一，人们在年龄、性别、性格、气质上的先天差异；其二，人们的喜爱、修养、个人和民族欣赏习惯等后天差异；其三，音乐心理学实验本射的概率性质。对第二类因素，比如说，对欢乐曲调就有多种理解：有不少人会将一个节拍快速、音乐明亮、配以锁呐或锣鼓点的曲调体验为吉庆和欢乐的情绪；然而贝多芬第九交响乐的欢乐颂，也使整个乐曲达到欢乐的高潮；但一般却处理成节奏稍慢，使之充满着宗教的虔诚，溢于中而形于外的升华了的欢乐气氛。这显示了欣赏习惯上的极大差异。第三类因素表现为音乐心理学的答案常常是或然的、不唯一的，大多数音乐心理学实验都将影响被实验的对象（人的主观感觉）。从这两点来说，音乐心理学不象经典物理学（它的答案总是确实的并且常常是唯一的），倒有点象量子力学。由于本章篇幅有限，我们将不涉及上述先天和后天形成的乐感上的差异（或差异中的涨落）也尽量少地涉及音乐心理学本身的概率特性，只涉及一些基本的带有共同性的感受，并研究它们的物理基础。
从物理上说，一个单音主要有三个要素：基频、振幅及频谱。乐音的三个物理学要素，通过人耳的听觉系统，反映到人的听觉神经中枢之后，引起人的主观感觉，分别对应于音乐心理学的三个要素：音调、响度及音色。这三个要素虽然从心理学的角度不易确定，但它们还是分别和三个客观上易于确定的物理量密切相关。这使得声音，特别乐音能够用物理的方法进行分析和测量。简略地说，一个单音的音调，也就是常说的音高，是这个单音的频率（准确地说，主要是其中所含的基频）给人的主观感觉。一个单音的响度，也就是常说的音强，是这个单音所相应的空气振动到达人耳处的振幅（准确些说，是该处的能流）给人的主观感觉或评价。而一个单音的音色，则是人脑对单音频谱（即各谐波成份比例）的主观感觉和判断。
应当指出，由于人的听觉系统和听觉中枢并非是个严格的线性系统，因此，定量地说来，乐音的这种由物理学要素向音乐心理学要素的转换也并非是个线性过程，这多少造成了事情的复杂性。何况，即便不考虑这种非线性性质，前述的这种“对应”说法也是简单化的。因为，第一，音调和响度稍有关联。一个频率较低的纯音，当它的响度增加时给人的感觉是音调略有下降；或者说，响度较少时音调略有上升。比如一个A2音叉（110赫兹）移近人耳时，感觉到的音高大约下降4分之1音。而一个频率较高的纯音（≥1000赫兹），当其响度增加时感觉到音调略有增高；反之，响度减少时音调略有下降。由此，再根据后面的图8-5可知，这将使心理的八度音程比数理的八度音程要略宽。
如第三章中所说，在钢琴调音时必须要考虑这一点。同样，一定响度的纯音，当改变它的频率时给人的感觉同响度也略有变化。第二，几个纯音叠加之后音调的感觉又以很复杂的方式和音色相关联着。比如C3（130.8赫兹），C4（261.6赫兹）和C5（523.3赫）三个纯音同时存在时，音调通常总是被识别为最低的C3。而当C3音弱时。音高就不十分明确。事实上，基频和它的谐频同时存在时，通常总认为基频是这个音的音高。
再比如，一次是频率为100、200和300赫兹三个纯音同时存在，另一次是只存在200、300赫两个纯音，听起来后者的音色有些变化，但音调却仍被断定为100赫兹。这个奇怪的音调被称为“主观的”音调或“失踪的基频”。第三，几个单音叠加之后总的响度也并不简单地就由总的声能能流所决定。第四，音色感觉也不完全决定于所发单音的频谱。人们在证认不同乐器时，频谱以外的许多信息，比如，瞬时的激励特征、声音的衰减特性等也是十分重要的。何况，同一乐器所发乐音的音色很受音量、音调和演奏技巧的影响。这些问题下面分别都将谈及。
不过，虽然有上述许多补充和修改。在音调和基频、响度和振幅、音色和频谱之间，在乐音的主观感觉和客观物理度量之间，仍然存在着一个大体明确的对应关系。这为本章的分析提供了主要的客观基础。
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