什麼是泛音列?
泛音列是一連串頻率的集合,這些頻率都是某個基準音——也就是「基頻」(\(f_1\))——的整數倍。當弦線、空氣柱或其他共振體振動時,發出的不只是基頻,還會同時產生一系列泛音:第 2 諧波、第 3 諧波、第 4 諧波,乃至更高。正是這些諧波賦予了每件樂器獨特的音色,也是音樂理論、聲學與物理學的核心概念。
如何使用這個計算器
先以赫茲(Hz)輸入基頻,例如 440 Hz,也就是標準音高 A4。接著輸入諧波序數 \(n\):\(n = 1\) 代表基頻本身,\(n = 2\) 是第一泛音(高八度),\(n = 3\) 是第二泛音,依此類推。計算器會立即回傳該諧波的頻率。
公式解析
它們之間的關係十分簡潔:
$$f_n = n \times f_1$$第 \(n\) 個諧波的頻率,就是把基頻乘上整數 \(n\) 而已。由於頻率隨 \(n\) 線性增加,但人耳感受到的音高卻是對數關係,因此在泛音列中往上爬時,相鄰諧波之間的「音樂距離」會愈來愈小——從第 1 到第 2 諧波是一整個八度(很大),但第 7 到第 8 諧波之間就只是一小步。
實例演算
假設基頻為 220 Hz(A3),而你想求第 3 諧波,那麼
$$f_3 = 3 \times 220 = 660 \text{ Hz}$$這個音接近 E5,這也說明了為什麼第 3 諧波在音樂上對應到八度之上的完全五度。
常見問題
基頻算是諧波嗎?算——基頻就是第 1 諧波(\(n = 1\)),所以 \(f_1 = 1 \times f_1\)。
諧波(harmonic)和泛音(overtone)有什麼差別?泛音是從基頻「之上」開始計算的:第 1 泛音其實就是第 2 諧波。而諧波則是把基頻本身算進去一起編號。
這套公式適用於任何波形嗎?這個公式給出的是「完全諧波」音源的理想諧波頻率。真實樂器可能會出現些微的非諧性(inharmonicity),但本計算器提供的是理論值。