音乐声学

音乐声学或音乐声学是一个多学科领域，结合了物理学、心理物理学、器官学（乐器分类）、生理学、音乐理论、民族音乐学、信号处理和乐器制造等学科的知识。 作为声学的一个分支，它关注研究和描述音乐的物理学——声音是如何被用来创作音乐的。 研究领域的例子包括乐器的功能、人声（语音和歌唱的物理学）、旋律的计算机分析，以及音乐在音乐治疗中的临床应用。

• 乐器物理学
• 音乐的频率范围
• 傅立叶分析
• 音乐结构的计算机分析
• 音乐声音的合成
• 基于物理学的音乐认知（也称为心理声学）

每当同时播放两个不同的音高时，它们的声波就会相互作用——气压的高低会相互加强，从而产生不同的声波。 任何不是正弦波的重复声波都可以用许多具有适当频率和振幅（频谱）的不同正弦波来建模。 在人类中，听觉器官（由耳朵和大脑组成）通常可以隔离这些音调并清楚地听到它们。 当同时播放两种或多种音调时，耳朵气压的变化包含了每种音调的音高，耳朵和/或大脑将它们隔离并解码为不同的音调。

当原始声源完全周期性时，音符由几个相关的正弦波（它们在数学上相互叠加）组成，称为基波和谐波、分音或泛音。 声音具有谐波频谱。 存在的最低频率是基频，是整个波振动的频率。 泛音比基频振动得更快，但必须以基频的整数倍振动，以使每个周期的总波完全相同。 真实乐器接近于周期性，但泛音的频率略有不完美，因此波的形状随时间略有变化。

鼓膜气压的变化，以及随后的物理和神经处理和解释，产生了称为声音的主观体验。 人们认为具有音乐性的大多数声音都是由周期性或规则性振动而非非周期性振动主导的； 也就是说，音乐声音通常具有确定的音调。 这些变化通过空气传播是通过声波。 在一个非常简单的例子中，被认为是声音波形最基本模型的正弦波的声音会导致气压以规律的方式增加和减少，并且听起来是一种非常纯净的音调。 纯音可以通过音叉或口哨产生。 气压振荡的速率是音调的频率，以每秒振荡次数来衡量，称为赫兹。 频率是感知音调的主要决定因素。 由于气压的变化，乐器的频率会随着高度而变化。

*此图表仅显示低至 C0，但某些管风琴向下延伸至 C−1（比 C0 低一个八度）。 此外，低音大号的基频为 B♭-1。

基频是整个波振动的频率。 泛音是其他频率高于基频的正弦分量。 构成总波形的所有频率分量，包括基频和泛音，都称为分音。 它们一起形成谐波级数。

基波的完美整数倍的泛音称为谐波。 当泛音接近谐波但不准确时，有时称为谐波分音，尽管它们通常简称为谐波。 有时会产生离泛音很远的泛音，称为分音或不和谐的泛音。