為什麼我們可以分辨不同樂器的聲音?
聲音就是空氣振動所產生的,而我們定義當震動頻率大約是260Hz 時,發出來的聲音叫做「Do」。
那麼同樣是「Do」的音高,為什麼我們人耳可以分辨它是不同樂器發出來的Do?
通常我們會說是因為它們有不同的「音色」。那麼音色又是甚麼呢?
以弦樂器來說,一條弦被撥動時,實際上不會只有一種震動模式。也就是說同一條弦在震動的時候,其實會同時發出不同頻率的聲音,而這些其他頻率的聲音就被稱為「泛音」。
而這些泛音的大小聲,不同樂器會有不同,也就是我們說的不同的「音色」,因此我們才可以辨識同樣是Do 的音高,是否是由不同樂器發出來的。
泛音(Overtones / Harmonics)
簡單來說,泛音(Overtones)是指當一個音被發出時,除了主音(Fundamental Frequency)之外,還會產生一系列更高頻率的聲音,這些額外的聲音被稱為泛音。它們共同影響了樂器或人聲的音色(Timbre)。
當泛音的頻率是主音頻率的整數倍時,它們被稱為諧波(Harmonics),這些整數倍頻率的泛音序列就又被稱為「泛音列(Harmonic Series)」。
在某些樂器上,泛音不一定是整數倍,因此會有非諧波泛音(Inharmonic Overtones),如打擊樂器的音色。
泛音列的觀察
從頻譜分析圖上面,就可以清楚觀察到泛音列,如下圖是鋼琴演奏Do 的時候的頻譜分析圖:

泛音列是哪些音?
下表是我從網路上找到的泛音序列表,列出若C為主音的時候,對應的泛音是哪些音,以及其音程關係。

值得注意的是,前幾個泛音剛好就是完全音程,這或許也是大家會覺得完全音程聽起來比較「穩定」的原因。
關於音程說明可回顧這篇:
樂理科普 - 音程名稱一次搞懂,以及為什麼完全音程是「完全(Perfect)」?