什么是泛音列?
泛音列是指一组频率,它们都是某个基准音——也就是基频(\(f_1\))——的整数倍。当琴弦、空气柱或其他共振体振动时,发出的不只是基频,还会同时产生一连串泛音,即第 2、第 3、第 4 谐波,乃至更高次的谐波。正是这些谐波赋予了每种乐器独特的音色,它们也是乐理、声学与物理学中的核心概念。
如何使用本计算器
先以赫兹(Hz)为单位输入基频,例如 440 Hz,也就是国际标准音高 A4。接着输入谐波次数 \(n\):\(n = 1\) 即基频本身,\(n = 2\) 是第一泛音(高出一个八度),\(n = 3\) 是第二泛音,以此类推。计算器会立即给出该谐波对应的频率。
公式详解
它们之间的关系十分简洁:$$f_n = n \times f_1$$第 \(n\) 次谐波的频率就是基频乘以整数 \(n\)。由于频率随 \(n\) 呈线性递增,而音高感知是对数关系,因此随着次数升高,相邻谐波之间的"音程距离"会越来越小——从 1→2 是一个完整的八度(跨度很大),而 7→8 之间只是一小步。
实例演算
假设基频为 220 Hz(即 A3),想求第 3 次谐波,则 $$f_3 = 3 \times 220 = 660 \text{ Hz}$$这个音接近 E5,这也正是为什么第 3 次谐波在音乐上对应于八度之上的纯五度。
常见问题
基频算不算谐波? 算——基频就是第 1 次谐波(\(n = 1\)),即 \(f_1 = 1 \times f_1\)。
谐波(harmonic)和泛音(overtone)有什么区别? 泛音的编号从基频之上开始计数:第一泛音就是第 2 次谐波。而谐波则从基频本身开始编号。
这个公式适用于任何波形吗? 该公式给出的是理想谐波声源的谐波频率。真实乐器可能存在轻微的非谐性(inharmonicity),但本计算器给出的是理论值。