一个正弦波有“音色”属性吗？
我们来聊聊“音色”，这个词在我们谈论音乐和声音时，总会出现。说起音色，大家可能会想到吉他手的拨弦声、小提琴悠扬的歌唱，甚至是钢琴敲击琴键时那丰富而变化的质感。那么，一个最基础、最纯粹的声音——正弦波，它到底有没有音色呢？
要理解这个问题，我们得先弄清楚“音色”到底是什么。简单来说，音色就是我们分辨不同声音的特质，是区分一把小提琴和一把长笛，即使它们演奏的是同一个音高、同一个音量时，我们仍然能轻易辨别它们的原因。它像是声音的“身份证”，让每个声音都拥有独特的个性。
那么，正弦波呢？如果你听过一个纯粹的正弦波，你可能会觉得它非常“干净”，甚至有点“单薄”。它没有那种复杂的“味道”，不像乐器演奏出的声音那样有层次和变化。这主要是因为，我们日常听到的乐器声，都不是单一频率的纯净声音。
乐器发出的声音，通常是由一个基频（决定了我们听到的音高）和一系列泛音（也叫谐波）组成的。这些泛音是基频的整数倍频率，它们以不同的强度叠加在一起，形成了声音的“频谱”。而这个频谱的构成，也就是哪些泛音存在，以及它们各自的响度如何，正是决定声音音色的关键因素。
比如，小提琴的声音之所以悦耳动听，是因为它拥有丰富而协调的泛音。这些泛音的组合，使得声音听起来有亮度、有温暖感，甚至有“空气感”。而长笛的声音则相对比较“纯净”，泛音相对较少，或者强度较弱，所以听起来更像是带有悠扬感的正弦波，但又比纯粹的正弦波多了一些“呼吸感”和“气息声”。
回到正弦波。它最核心的特点就是，它只包含一个纯粹的基频，没有或者说泛音的强度几乎可以忽略不计。从这个角度来看，如果我们把音色看作是由泛音的丰富度和变化性来衡量的，那么正弦波作为一种最简化的声音，似乎是“没有”音色的。它只有最基础的音高和响度，就像一张白纸，没有任何额外的色彩。
但是，我们也可以换一个角度来看待这个问题。如果我们将音色定义为“能够用来区分不同声源的声学特性”，那么正弦波是不是完全没有区分性呢？
实际上，即使是纯粹的正弦波，我们也能够感知到一些细微的差别。比如：
频率： 即使是正弦波，不同频率的声音听起来也完全不同。一个200Hz的正弦波和一个800Hz的正弦波，我们当然能区分开，这难道不算一种“区分性”吗？虽然我们通常把这归类为“音高”，但频率的感知本身就与音色的感知有交织。
响度： 同样是正弦波，音量大小的变化也会影响我们对声音的感知。虽然这也不是传统意义上的音色，但声音的强度变化是声音品质的一部分。
持续时间： 一个短促的正弦波和一个持续很长的正弦波，在听觉体验上也会有差异。
包络（Envelope）： 尽管我们说正弦波是“纯粹”的，但现实世界中，即使是电子合成器产生的正弦波，也并非在瞬间就达到最大音量，然后保持不变，再瞬间消失。它的音量会有一个由弱到强（Attack）、保持（Sustain）、再到衰减（Decay/Release）的过程。这个“包络”的变化，即使对一个只有基频的正弦波来说，也会带来一些听觉上的变化。比如，一个快速衰减的正弦波听起来可能会像一个“敲击”声，而一个缓慢衰减的则更像“滑翔”或“延续”。
所以，如果我们对“音色”的定义非常严格，只认为是泛音的组合所带来的特性，那么纯粹的正弦波可以说“没有”音色，或者说，它的音色是“最基础的”，是音色“0”的状态。它就像一个没有形容词的句子，简单而直接。
但是，如果我们把音色看作是更广泛的“声音的质感”或者“声音的个性”，那么即使是正弦波，通过改变它的频率、响度、持续时间以及包络等参数，我们也能够创造出不同的听觉体验，甚至在某些情况下，能够区分开不同参数下的正弦波。
你可以这样理解：正弦波是“音色”概念中的一个基本构件，它本身不携带复杂的“色彩”，但它是构建所有复杂音色的基础。所有的乐器，它们的复杂音色都是由许多不同频率、不同强度的正弦波（泛音）叠加而成的。当这些正弦波组合的方式发生改变时，音色也就随之改变。
所以，下次你听到一个非常纯净、没有太多“味道”的声音时，不妨想想它是不是一个接近正弦波的声音。它可能没有我们通常理解的那么“有音色”，但它却是声音世界里最纯粹、最基础的那个“纯粹”。就像一个最简单的圆，虽然没有复杂的纹理，但它本身就具备了完美的几何美感，并且是所有更复杂图形的起点。
要理解这个问题，我们得先弄清楚“音色”到底是什么。简单来说，音色就是我们分辨不同声音的特质，是区分一把小提琴和一把长笛，即使它们演奏的是同一个音高、同一个音量时，我们仍然能轻易辨别它们的原因。它像是声音的“身份证”，让每个声音都拥有独特的个性。
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比如，小提琴的声音之所以悦耳动听，是因为它拥有丰富而协调的泛音。这些泛音的组合，使得声音听起来有亮度、有温暖感，甚至有“空气感”。而长笛的声音则相对比较“纯净”，泛音相对较少，或者强度较弱，所以听起来更像是带有悠扬感的正弦波，但又比纯粹的正弦波多了一些“呼吸感”和“气息声”。
回到正弦波。它最核心的特点就是，它只包含一个纯粹的基频，没有或者说泛音的强度几乎可以忽略不计。从这个角度来看，如果我们把音色看作是由泛音的丰富度和变化性来衡量的，那么正弦波作为一种最简化的声音，似乎是“没有”音色的。它只有最基础的音高和响度，就像一张白纸，没有任何额外的色彩。
但是，我们也可以换一个角度来看待这个问题。如果我们将音色定义为“能够用来区分不同声源的声学特性”，那么正弦波是不是完全没有区分性呢？
实际上，即使是纯粹的正弦波，我们也能够感知到一些细微的差别。比如：
频率： 即使是正弦波，不同频率的声音听起来也完全不同。一个200Hz的正弦波和一个800Hz的正弦波，我们当然能区分开，这难道不算一种“区分性”吗？虽然我们通常把这归类为“音高”，但频率的感知本身就与音色的感知有交织。
响度： 同样是正弦波，音量大小的变化也会影响我们对声音的感知。虽然这也不是传统意义上的音色，但声音的强度变化是声音品质的一部分。
持续时间： 一个短促的正弦波和一个持续很长的正弦波，在听觉体验上也会有差异。
包络（Envelope）： 尽管我们说正弦波是“纯粹”的，但现实世界中，即使是电子合成器产生的正弦波，也并非在瞬间就达到最大音量，然后保持不变，再瞬间消失。它的音量会有一个由弱到强（Attack）、保持（Sustain）、再到衰减（Decay/Release）的过程。这个“包络”的变化，即使对一个只有基频的正弦波来说，也会带来一些听觉上的变化。比如，一个快速衰减的正弦波听起来可能会像一个“敲击”声，而一个缓慢衰减的则更像“滑翔”或“延续”。
所以，如果我们对“音色”的定义非常严格，只认为是泛音的组合所带来的特性，那么纯粹的正弦波可以说“没有”音色，或者说，它的音色是“最基础的”，是音色“0”的状态。它就像一个没有形容词的句子，简单而直接。
但是，如果我们把音色看作是更广泛的“声音的质感”或者“声音的个性”，那么即使是正弦波，通过改变它的频率、响度、持续时间以及包络等参数，我们也能够创造出不同的听觉体验，甚至在某些情况下，能够区分开不同参数下的正弦波。
你可以这样理解：正弦波是“音色”概念中的一个基本构件，它本身不携带复杂的“色彩”，但它是构建所有复杂音色的基础。所有的乐器，它们的复杂音色都是由许多不同频率、不同强度的正弦波（泛音）叠加而成的。当这些正弦波组合的方式发生改变时，音色也就随之改变。
所以，下次你听到一个非常纯净、没有太多“味道”的声音时，不妨想想它是不是一个接近正弦波的声音。它可能没有我们通常理解的那么“有音色”，但它却是声音世界里最纯粹、最基础的那个“纯粹”。就像一个最简单的圆，虽然没有复杂的纹理，但它本身就具备了完美的几何美感，并且是所有更复杂图形的起点。
网友意见
当一个正弦波被一个具有听觉系统的生物听见时，有音色属性。
在很多中文音乐教材里，声音有四个属性：音高、音长、音强、音色，这是绝大多数音乐学院入学、在读生乐理考试、游戏公司声音相关岗位面试题的标准答案。这些论述里，往往强调的是发声体本身的特征，过少谈论人脑的感知。
需要注意的是，当音色这个概念被讨论时，指的是人的心理表征而非声音的固有属性。
人听觉感知的几个维度，“响度、音高、音色”，与声音本身的属性，“频率和振幅”，是不一样的概念；前者指的是客观存在的声波在人脑层面的感知。也就是当一个声音没有被听见的时候，谈论它的响度、音高、音色都是没有意义的，在真空中振动的物体不会使人产生听见了声音的感受，这三者强调的是“完全在我们的脑海中，而不是在外面的世界中；它是一系列心理事件的最终产物，产生了一种完全主观的、内在的心理表征或品质”[1]。
音乐术语的争议在学术界一直持续，不同地区对同一个术语的定义均略有不同。
Acoustical Society of America对音色的定义如下[2]:
11.09 timbre. That multidimensional attribute of auditory sensation which enables a listener to judge that two non-identical sounds, similarly presented and having the same loudness, pitch, spatial location, and duration, are dissimilar. Timbre is related to sound quality, often specified by qualitative adjectives (e.g., bright or dull).
Annotation The timbre of a sound is strongly influenced by its time-varying characteristics, particularly during the initial portion (attack), and is also influenced by its ongoing spectral and temporal characteristics. Timbre is an essential element in the identification of the source of a sound (e.g., particular musical instrument[s]) and the manner of sound production.
一个更简洁的表述是：音色是关于声音的除了响度或音高的一切。[3]
当人脑辨别音色时，音头或者称为起音（attack）是一个决定性的因素，把不同乐器相同时长单音声音片段的attack去掉以后，人对音色的辨别能力会显著地下降；另一个重要的决定性因素是声音持续过程的变化模式。
单一一个正弦波没有音头。
另外，音高与人对单音基频的感知有关，但音高不等同于频率；同理，响度与单音振幅的感知有关，但不等同于振幅，频率对响度的感知有一定的影响。
参考
- ^ Levitin, Daniel (2007). This Is Your Brain on Music. New York: Penguin Group. p. 21. ISBN 978-0-452-28852-2. "By 'psychological,' I mean that it is entirely in our heads, not in the world-out-there; it is the end product of a chain of mental events that gives rise to an entirely subjective, internal mental representation or quality."
- ^ https://asastandards.org/Terms/timbre/
- ^ Levitin, Daniel (2007). This Is Your Brain on Music. New York: Penguin Group. p. 40. ISBN 978-0-452-28852-2. "The official definition of the Acoustical Society of America is that timbre is everything about a sound that is not loudness or pitch."
它有正弦波的音色
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