耳機的泛音

[Hkimo]

PO這個問題,有點突然,但是實在是困惑我好久了.
雖然Google了很久,但好像對於泛音都沒有很明確的一個說法.
反而是讓我越來越混亂.

自從用了新線之後,(搭配為A7+JH13)
在某些歌曲上,出現了許多的泛音(尤其是女聲,當然錄音也有關係,並不是每一首都可以).
而這些是以前我所沒有聽到的.

到底,泛音是什麼東西?
而語尾的回音到底是屬於泛音還是回音?

那怎麼樣的泛音才是好耳機該表現的呢??
拜託有經驗的各位幫我解答一下迷惑.

謝謝.

[jgpns]

泛音我覺得應該是屬於樂器殘響的豐富程度吧，人聲拖的那口氣稱為回音比較合理

[06114kato]

請問泛音要怎麼讓他出來

[chanlin]

在下以前學的樂理是屬於這種：

當弦樂器的弦因振動發出聲音時，振動頻率最低者為 n = 1 時的情況，稱為基頻或基音(fundamental frequency)；
頻率較高的音稱為泛音(overtones)，基音和泛音統稱諧音(harmonics)。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A7%90%E6%B3%A2

不知是變天了還是教育部換名詞了。

-----------------------------------------------------------------------------


以下是蔡琴所唱 "被遺忘的時光" ，第一句 "是誰" 的誰這個音的波形



基音就是最大的波浪，泛音是最大波浪中的小波浪。

以頻譜分析，誰這音的唱出來的基音是 242 ~ 244 Hz (tr, tremble)，
tr 就是抖，不抖就不好聽，真空管很會抖喔！

泛音是約 484 (488) 與 726 (732) Hz .....242 (244) 倍數的頻率。

[Hkimo]

恩!我想應該就是這個聲音.
並不是所有的音樂我都能聽到這樣的聲音.
錄音不好的,或是有些人的歌聲,我都聽不到這樣的聲音.

所以說泛音是跟聲音同時出現?
還是會稍微延遲一點?

那好耳機的泛音應該是怎麼回事?
我看文章的時候知道有些耳機.
這我就不懂了.

[superpipi]

恩!我想應該就是這個聲音.
並不是所有的音樂我都能聽到這樣的聲音.
錄音不好的,或是有些人的歌聲,我都聽不到這樣的聲音.

所以說泛音是跟聲音同時出現?
還是會稍微延遲一點?

那好耳機的泛音應該是怎麼回事?
我看文章的時候知道有些耳機.
這我就不懂了.

同時出現
很容易跟殘響混為一談

[chanlin]

恩!我想應該就是這個聲音.
並不是所有的音樂我都能聽到這樣的聲音.
錄音不好的,或是有些人的歌聲,我都聽不到這樣的聲音.

所以說泛音是跟聲音同時出現?
還是會稍微延遲一點?

那好耳機的泛音應該是怎麼回事?
我看文章的時候知道有些耳機.
這我就不懂了.

假如接受 wikipedia 上的名詞解釋，則泛音與基音是同時出現，除了聽單純正弦波 (標準音叉？) 以外，泛音無時不在。

建議用 foobar2000，在 DSP 中加入等化器 (Equalizer)，然後把高頻從最高 20kHz 把它降低，逐次到 1.2 kHz 都調低....
試試看。

一聲 "誰"，資訊很多，有時比較兩等級差距不小的器材聽這一聲"誰"大概即可。用心的話。
樓主不是也注意到了尾韻/殘響這在不同耳機系統上的變化。

[ponin]

:ale:

在下以前學的樂理是屬於這種：

當弦樂器的弦因振動發出聲音時，振動頻率最低者為 n = 1 時的情況，稱為基頻或基音(fundamental frequency)；
頻率較高的音稱為泛音(overtones)，基音和泛音統稱諧音(harmonics)。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A7%90%E6%B3%A2

不知是變天了還是教育部換名詞了。

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以下是蔡琴所唱 "被遺忘的時光" ，第一句 "是誰" 的誰這個音的波形



基音就是最大的波浪，泛音是最大波浪中的小波浪。

以頻譜分析，誰這音的唱出來的基音是 242 ~ 244 Hz (tr, tremble)，
tr 就是抖，不抖就不好聽，真空管很會抖喔！

泛音是約 484 (488) 與 726 (732) Hz .....242 (244) 倍數的頻率。

好專業的分析方式 ~

小弟有學過小提琴 小提琴的泛音是拉弦時 按壓弦的手輕觸弦 而不是重壓弦 產生出來的聲音比較飄渺而不是扎實~

但是唱歌怎麼唱出泛音?? ~

現在是研究所RF lab ~

所以C大的意思是泛音屬於基頻的倍頻囉 ~

[chanlin]

好專業的分析方式 ~

小弟有學過小提琴 小提琴的泛音是拉弦時 按壓弦的手輕觸弦 而不是重壓弦 產生出來的聲音比較飄渺而不是扎實~

但是唱歌怎麼唱出泛音?? ~

現在是研究所RF lab ~

所以C大的意思是泛音屬於基頻的倍頻囉 ~

請看下列文獻 (下載 PDF) 的第七頁：

http://science.ntsec.edu.tw/show.aspx?id=0YRKVliJxoA%3D

淺顯易懂。

------------------------------------------------------------------------------

在下也有看到國樂樂器以 "泛音" 吹奏出更高的音階的文章，與您指法大概異曲同工，
所以.......怪！

以第二張圖而言， 120 Hz 也有啊，這是最低頻率，
但聽其音高，正常是不會以 120 Hz 為基頻而 242 Hz 為泛音吧！

------------------------------------------------------------------------------

假如接受 wikipedia 上那種名詞，
泛音是伴隨樂器器材的
(1) 結構 (Trumpet vs. Trombone or Violin vs. Viola)
(2) 材質 ( Stradivarius vs. Yamaha)
(3) 邊界條件 (指法/弓法/把位....，管樂則與吹奏技巧也有關)
而有不同。

泛音屬於基頻的倍頻......一般就這麼說的吧。
但您可看在下貼的第二張圖，誰是誰的倍數，略模糊啊！Tremble！小山峰 (泛音) 有兩個頂。

唱歌怎麼發出泛音，
人不是標準音叉 (這是純正弦波嗎？)，自然而然有聲音就有泛音嘍。不然怎麼從手機上認出是爸爸還是媽媽打來的。

[chanlin]

忘了頻譜這東西，Y 軸是要用 log scale

"誰" 這音，再抓一次用 log 座標則為



與那兩位優秀高中學生作出來的頻譜有何不同特性？
這是大問題哪！很多人不想面對的。
(提示：做過 FFT 嗎？取樣 1 單位時間與取樣 100 單位時間有何不同？)

[ponin]

在下也有看到國樂樂器以 "泛音" 吹奏出更高的音階的文章，與您指法大概異曲同工，
所以.......怪！

以第二張圖而言， 120 Hz 也有啊，這是最低頻率，
但聽其音高，正常是不會以 120 Hz 為基頻而 242 Hz 為泛音吧！

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假如接受 wikipedia 上那種名詞，
泛音是伴隨樂器器材的
(1) 結構 (Trumpet vs. Trombone or Violin vs. Viola)
(2) 材質 ( Stradivarius vs. Yamaha)
(3) 邊界條件 (指法/弓法/把位....，管樂則與吹奏技巧也有關)
而有不同。

泛音屬於基頻的倍頻......一般就這麼說的吧。
但您可看在下貼的第二張圖，誰是誰的倍數，略模糊啊！Tremble！小山峰 (泛音) 有兩個頂。

唱歌怎麼發出泛音，
人不是標準音叉 (這是純正弦波嗎？)，自然而然有聲音就有泛音嘍。不然怎麼從手機上認出是爸爸還是媽媽打來的。

小弟碰巧也學過國樂跟西樂的管樂 ~

若要吹出泛音 以國樂的梆曲笛為例 則需使用更強勁快速的氣流吹進吹孔 而使得振模得以振出更高頻泛音 ~

若如您描述的話 一個聲音 應該是由數個的不同頻率的單音構成(當然是有固定頻率範圍) 每個單音又有各自的倍頻音 ~

每個單音也有非線性諧波項 混自各主頻音與倍頻音 導致主頻旁的裙襬 因為每個人的聲音產生方式不同 混出的頻譜也不同 所以能有辨識度 ~

當然以上只是小弟猜測 ~

所以樂器中所說的泛音 或許跟您所說的倍頻泛音 或許是不一樣的名詞 ~

假設兩者一樣的話 那就代表 樂器的泛音是因為主頻音很小 而使得倍頻音凸顯 換句話說就是主頻音在此泛音的成分內占很少的部分 但是怎麼消除主頻音就不得而知了 ~

[ponin]

忘了頻譜這東西，Y 軸是要用 log scale

"誰" 這音，再抓一次用 log 座標則為



與那兩位優秀高中學生作出來的頻譜有何不同特性？
這是大問題哪！很多人不想面對的。
(提示：做過 FFT 嗎？取樣 1 單位時間與取樣 100 單位時間有何不同？)

其實頻譜圖是一樣的 只是你抓的是比較真實一點的情況 主頻跟幾個倍頻頻譜都很明顯 ~

也能印證我說的 人聲屬非線性的系統產生 以致於主頻與四個倍頻旁皆有非線性下的產物 ~

而那學生所抓到的頻譜是較理想的情況 因此只看的到主頻與倍頻部分(仔細看旁邊還是有裙襬) ~

[chanlin]

其實頻譜圖是一樣的 只是你抓的是比較真實一點的情況 主頻跟幾個倍頻頻譜都很明顯 ~

也能印證我說的 人聲屬非線性的系統產生 以致於主頻與四個倍頻旁皆有非線性下的產物 ~

而那學生所抓到的頻譜是較理想的情況 因此只看的到主頻與倍頻部分(仔細看旁邊還是有裙襬) ~

邦笛在下繳過報名費練過耶，就是 "泛音" 弄不好。

豎笛左拇指按下去時的音階不知是否叫 "泛音"？

我學的樂理可能算比較初淺的，簡單區分為，音高的頻率就定義成基音，倍頻上去就是影響音色的泛音，這種分法。

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至於那個頻譜差異，個人認為還沒牽扯到非線性這麼複雜。

在下偶爾也會用頻譜這頻率域方法分析訊號 (或反應)，

取一小段週期性暫態訊號做出來的頻譜就如在下的第二圖或第三圖，覺得不太漂亮且複雜，

當把暫態訊號在時間軸上重複幾次後 (ie. 一秒訊號重複十次變成十秒的訊號) 再做 FFT，
可得近似那學生的那種峰值明顯的圖 ，頻率集中且擺裙不明顯。

數學上 FFT 是假設訊號是週期性，且週期是無限大的，(對吧！有錯呼？)

一秒訊號與三秒或十秒 (以一秒訊號去複製或每一秒內容都相同) 訊號，
雖然波形片段片段皆相同，但那是不一樣的頻率內容。

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再者，樂器的音色是否動聽悅耳，相信有些文章會去探討它與泛音結構的關係，

應用上就是一群小提琴或相同樂器齊奏相同一音時，會掩蓋住每一把小提琴的獨特音色，
泛音單純點較悅耳吧，如單一聲部的合唱。
大小三六度那種 hormonic 好像也是這單純化下的產物。
音色過於單純又變成乏味，但至少齊奏，樂器的音色不會被蓋掉。
如一群小提琴， Yamaha Violin 的特殊音色會被蓋掉，但 Violin 音色始終保留。

以前當菜鳥練管樂，一人時音色難聽，三個菜鳥合奏倒是不錯，假如沒有拍點參差的問題。

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長音樂器單純點，敲擊樂器那就很複雜了，
敲一片單純的四方板子，做出來的頻譜可能含 200, 220, 280, 380, 400, 415, 440, .....這種基音與共振諧音，
基音 (或基頻) 可能有數個同時存在。 原因是板子是 3D 的複雜結構，一條弦是一維的結構。

[chanlin]

講了這麼多，與耳機有何關係？

音響真是矛盾耶，要悅耳 (少點特殊或怪異泛音) 又同時要高解析 (聽出許多怪異泛音) 增加臨場感。
合奏時要諧和 (harmonic)，但又要求能聽出一大片 (每把樂器的獨特存在)。

[Hkimo]

感謝各位前輩的說明,我想我大概有個初步的認識了.

至於我甚麼我會問泛音跟耳機的關係,請看下面:


在知道"泛音"這個名詞之後.開始上網查泛音到底是甚麼?
也因為如此,我才知道有"泛音唱法"這種東西.
只是就像我前頭說的,我是越查越迷糊.

一開始,我以為是像TF10般的體育館效果.
但卻又不是每一首歌,都會有這樣的聲音.
所以我就很疑惑,泛音到底聽不聽得出來?
如果聽得出來,那又應該是怎麼回事.

以耳機而論,甚麼樣的泛音比較好.
又是因為甚麼樣的情況下才能聽到泛音?

分離度好,高音清冷?
(我也有看到大陸網站說:"老烧常说某耳机泛音多，是什么意思?".只是我去看了網頁,反而更是讓我迷惑這是甚麼東西.)

[chanlin]

在下也學到了泛音唱法這種似乎 N 年前少見的東西呢。
(不是變天或教育部....原來是在下落伍與守舊...)


建議樓主若有興趣，可再去查各頻率段的影響 (如音色, 空氣感, 定位.....)

記得 J@ck 老大在音響區有整理轉貼翻譯過一篇很棒的文章。關鍵字是 "軟體 EQ" (等化器) 吧。

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另一討論串有人問買 SA5000 那種耳機能上 110kHz 的要幹什麼，
CD 錄音中理論上又沒 22.1 K Hz ~ 110K Hz 的訊號

在下的見解是，
以 "儀器的眼光" 而言，求解單質點振動系統的微分程式可發現，
若聲能轉化器 (耳機或麥克風) 的頻寬是 A 到 B Hz +-3dB，
其暫態反應或相位......等比較沒問題，或較為線性反應的，只有 10*A ~ 0.1*B Hz 之間，

如 SA5000 是 5 ~ 110K 嗎，在下買來是對它重播 50 ~ 11K Hz 間的音頻聽了較安心的。

安心也未必就是正確喔，耳機這東西結構太複雜了。非單質點振動系統可解釋。

頻寬只到 20kHz 的耳機，其重播 2K ~ 20K 的音頻誤差可小於 5%，那也蠻巧合的。(我沒說不可能喔)

[billachon]

看了這麼多熱心的人，提供資料與精闢的講解，讓我對所謂「泛音』有初步的瞭解，但就對於「泛音』是指演唱者所詮釋歌曲的方式有所不同，才會產生「泛音』，如果是單純耳機導致「泛音』，這樣的邏輯是否有些相左，就如同上文所述，蔡琴所唱的第一句「是誰』的「誰』，因唱法的聲音高低及延伸不同，所產生泛音程度也有所不同囉？

再者，如果單純就演唱者所唱出的聲音，如何聽出所謂的「泛音』多寡？

感謝大家的解答，小弟對於這方面有著濃厚的興趣啊！

[donthuang]

另一討論串有人問買 SA5000 那種耳機能上 110kHz 的要幹什麼，
CD 錄音中理論上又沒 22.1 K Hz ~ 110K Hz 的訊號

在下的見解是，
以 "儀器的眼光" 而言，求解單質點振動系統的微分程式可發現，
若聲能轉化器 (耳機或麥克風) 的頻寬是 A 到 B Hz +-3dB，
其暫態反應或相位......等比較沒問題，或較為線性反應的，只有 10*A ~ 0.1*B Hz 之間，

如 SA5000 是 5 ~ 110K 嗎，在下買來是對它重播 50 ~ 11K Hz 間的音頻聽了較安心的。

安心也未必就是正確喔，耳機這東西結構太複雜了。非單質點振動系統可解釋。

頻寬只到 20kHz 的耳機，其重播 2K ~ 20K 的音頻誤差可小於 5%，那也蠻巧合的。(我沒說不可能喔)

不好意思，也跟著離題談SA5000這隻耳機，用HD650作對照組
我覺得需要澄清一下自己的意思

這是生的，未經任何人耳等量聽覺校正的頻率響應量測結果


這是電氣相位特性的對照


這是脈衝響應的量測，算是能較為直觀的"看"出振膜實際的變位情形


這是諧波失真的比較.....大家都很熟



各廠在宣傳自己的頻率響應多平直,正負多少dB以內時
一個隱而未發的前提是"套用了自家的人耳等量曲線"

所以HD580和K1000自家公司公佈的頻率響應看起來都很平直,遠不如實際量測來得可怕

喇叭界也不是沒有類似的情況，不少喇叭的漂亮頻率響應 是在喇叭"前方一公尺"
量出來的......

[chanlin]

d 大，
可能要檢視 headroom 的量測儀器 (好像是 AP) 是否有檢測 10 ~ 20 KHz 的能力，
因為它量出來的曲線在 10 K ~ 20 K 的頻譜，與我用噪音計 (只能到 15k) 量出來的差不多。
一過 10 K 後衰減很大。這很不正常。用人耳等響曲線修正嗎？嗯。

它若沒有理想的 10k ~ 20 K Hz 量測工具，
很多東西參考即可，做定性分析或許可，做定量最好不要。
(可能要用雷射之類的吧！或者頻寬最好為 20 K 的兩倍以上的 mic)


-3dB 若弄成線性的 scale ....... 這是很誇張的誤差。

[donthuang]

d 大，
可能要檢視 headroom 的量測儀器 (好像是 AP) 是否有檢測 10 ~ 20 KHz 的能力，
因為它量出來的曲線在 10 K ~ 20 K 的頻譜，與我用噪音計 (只能到 15k) 量出來的差不多。
一過 10 K 後衰減很大。這很不正常。用人耳等響曲線修正嗎？嗯。

它若沒有理想的 10k ~ 20 K Hz 量測工具，
很多東西參考即可，做定性分析或許可，做定量最好不要。
(可能要用雷射之類的吧！或者頻寬最好為 20 K 的兩倍以上的 mic)


-3dB 若弄成線性的 scale ....... 這是很誇張的誤差。

對原發文者很不好意思....繼續離題一下

headroom用的是以假人頭為基準的，特別設計的量測系統
http://www.head-acoustics.de/eng/nvh_hms_IV.htm

中高頻段以上起起伏伏那是反映了單體 > 耳朵之間的反射情況
所以標準的,給顧客看的圖是還要經過 1/3音程的平滑處理.....比較好看一點

有問題的反而是低頻段的量測，headroom似乎不太"認識"日系耳機的低頻
滾降得特別早，W5K，D7K都是如此

當然最直接的反應就是沒戴好，"耳朵"和耳罩沒有完全密閉,發揮不出低頻增益的效果

這問題實際上head-fi上也反應了不少次，headroom的工作人員每次都信誓旦旦的
說他們已經盡力維持密閉性了，量出來的還是那樣，算是一個懸案吧....

[TMNEXT]

1. 除非是純音的音叉，否則大部分樂器和人聲的聲音都有泛音喔
2. 我想 Hkimo 大問的問題，應該指的是殘響，或者是頻譜上會帶給我們比較明亮感或透明感的高頻頻率
3. 小提琴輕觸琴弦的技巧，叫做人工泛音，是在原本的泛音之上，再加做出特別突出的人工泛音的效果
4. 泛音彼此之間不同的強弱比例，就是我們聽到的音色差異
5. 所以回歸問題，我想不同耳機聽到的不同"泛音"差異，可能是強調的泛音部位不一樣，
造成聽起來的音色差異，或者是強調具有明亮感或者透明感的頻率區段，造成聽起來的差異，
又或者是指的根本不是泛音，而是殘響的差異

[Hkimo]

對不起,我越來越亂了.

請問一下,殘響=回音?還是??
(我想我可能還要再去聽一次看看,看到底差在哪邊?還是那只是推力不夠下的副產品 )
還是這兩樣是不一樣的東西.

泛音是只有現場演唱才有可能出來的.
亦或是聽耳機或是喇叭有可能聽出來?
還有,泛音是隨聲音一起出現的?還是?

有看到一篇文章說,泛音好像可以豐富音色.
不過豐富音色的部分,我就不懂是什麼意思了.
是比較有感情還是聲音相對較暖?

不好意思,又丟了更多的問題出來,因為這市我第一次接觸到這類東西.
請見諒.

[ETK]

贊同 TMNEXT 大的說法. +1

感覺上, 換線能造成的效果,
用電路上的說法, 可能是線阻降低,雜訊 ( I*R drop) 變小, 應該是可以聽出更多細節來.

個人推測, 聽感的差別應該以殘響的機率最大. 就是類似音波在空間中反射, 衰減, 延遲到達耳朵.
如果衰減量過大 ,剩下的殘響很少, 很容易被雜訊概過去.
換線後, 原本被雜訊蓋掉的細節又跑出來了.

殘響會影響空間感. 比泛音影響到的音色應該更容易被察覺吧 .
　

[urbaning]

定義方面，TMNEXT大應該解釋得很清楚了。我再補充一下。
所謂殘響(Reverberation)是指在一定空間內，不同方向或是不同物質反射音波的疊加。回音則是單純指某一個方向的物質所反射的音波，也許可以說殘響是類似回音的現象。所以，殘響在音樂廳內是相當被要求的，但以耳機這樣狹小的空間來說，容不容易產生殘響我是持懷疑的態度。
泛音與音色的豐富性：應該是說真實的樂器或多或少都有泛音，所以電子合成器所產生的聲音會加入類似的泛音來更像真正的樂器，加入越多階的泛音就會越接近真實的樂器。就耳機來說，除了發出基頻之外，如何表現這些高階泛音也是很重要的任務，不然鋼琴聲可能會聽起來假假的。
另外，泛音當然是隨著聲音一起出現進到人的耳朵裡。
有錯請指正囉。

[chanlin]

對原發文者很不好意思....繼續離題一下

headroom用的是以假人頭為基準的，特別設計的量測系統
http://www.head-acoustics.de/eng/nvh_hms_IV.htm

中高頻段以上起起伏伏那是反映了單體 > 耳朵之間的反射情況
所以標準的,給顧客看的圖是還要經過 1/3音程的平滑處理.....比較好看一點

有問題的反而是低頻段的量測，headroom似乎不太"認識"日系耳機的低頻
滾降得特別早，W5K，D7K都是如此

當然最直接的反應就是沒戴好，"耳朵"和耳罩沒有完全密閉,發揮不出低頻增益的效果

這問題實際上head-fi上也反應了不少次，headroom的工作人員每次都信誓旦旦的
說他們已經盡力維持密閉性了，量出來的還是那樣，算是一個懸案吧....

您有戴上耳機，看著人耳等響曲線那張圖，放個 swept-sine 訊號，聽過自己耳機的反應？

沒有的話，建議試試看。最好有方法即時監測播放的頻率，也可測自己最高能聽到多少 Hz.


swept-sine 訊號每個時間點下是多少頻率，可用 soundcard scope 裡面的 FFT 功能即時監測，
要用計算的也可， swept-rate 一般是以八度音為一時間單位倍頻上去。

不然就是用 wave lab 這類抓音軌每個時間點的片段訊號再 FFT.



那家網頁，除了 W5000 等少數耳機 20kHz 還有些上升，
測出來把把幾乎都是從 10kHz 迅速滾降 10dB 以上，
怪勒......與聽起來的差不少。
有些耳機一上 10K Hz 後我都快抓狂的音量飆高，HR 的測出來的頻譜卻顯示陡降。
聽感如此，以人耳等響曲線而言，耳機出來 10k ~ 15K以上的能量應該是要更大。
試試看再說，搞不好是在下耳屎沒挖乾淨造成高頻共振。