[閒聊] 3k赫茲與聲學共振峰

作者: kujkoch (空區)   2023-06-25 12:54:44
大家好,在前些日子拉麵王非常精彩的文章中,提到3khz與女聲的關係
我個人甚是好奇,搜尋了一下人聲的音域範圍(附錄),
發現說女高音的基頻最高大約是在1000hz左右(根據歌曲不同,有時會達到1500hz)
只能說不止平常碰不到,根本是不可能碰到3khz。
因此,3khz只會出現在人聲的泛音之中。
男高音:C3-C5
男中音:A2-A4
男低音:E2-A4
女高音:C4-C6
女中音:A3-A5
女低音:F3-F5
低音C (C3):130,do
低音E (E3):165,mi
低音A (A3):220,la
中央C (C4):262
中音E (E4):330
標準A (A4):440
高音C (C5):523
高音E (E5):659
高音A (A5):880
什麼是泛音?
在物體振動所產生的最大聲的頻率(通常也是頻率最低的),稱為基礎頻率(又稱第一諧波)
而泛音是與基頻有著整數關係的頻率,例如:
基頻(第一諧波)為100hz,第一泛音(第二諧波)就是200hz,
第二泛音(第三諧波)就是300hz,以此類推
以記譜來表示,每高一個八度,頻率乘以2
而樂器的音色,便是由泛音序列的強度比例來決定的
在大多數的情況中,泛音的強度會隨著頻率上升而下降,不過,人聲的情況非常特殊
研究顯示,在古典聲樂中,歌手能夠在3khz左右製造很強的能量,
這種情況稱為singer's formant(歌手的共振峰)
https://i.imgur.com/SHjFiXc.jpg
如果歌聲中足夠靠前的泛音落在此範圍中,效果會相當精彩
例如高音F(F5,689hz)的第四諧波,高音C(C5,523hz)的第六諧波
然而,如果歌唱的基頻太高,3k共振峰會大幅減弱
https://i.imgur.com/hDGsc3D.jpg
共振峰(formant)是什麼?
我們都知道,聲音是由聲帶振動所發出的
然而,還有一個地方也會振動,那就是喉嚨與口腔中的空氣,就像管樂器一樣
在此處產生的共振頻率,便是共振峰
而當此處空氣的形狀改變時,空氣的共振頻率也就會改變
於是,便要提到共振峰最重要的場景之一,那就是母音的分辨
當說話發出不同的母音時,需要擺出不同的口型
此時,空氣的共振峰頻率便會改變,大約會產生5到6個共振峰
大家可以擺出說母音的口型,然後吹氣,稍為感受一下
通常將說話的基頻稱為f0,第一共振峰稱為f1,第二共振峰為f2,以此類推
奇妙的是,當人們發出同一個母音時
不論基頻高低,其共振峰頻率都大致相同,而人耳便是以此來分辨不同的母音
通常,只需要第一和第二共振峰便可以分辨不同的母音
以下以日文母音(因為比較單純)為例,列出不同母音的第一和第二共振峰頻率
あ,a,850 / 1610
い,i,240 / 2400
う,u,300 / 1390
え,e,390 / 2300
お,o,360 / 640
如果耳機在1000到2500hz有更大的音量的話
會讓幾個母音聽起來更銳利一些,音量較小則會柔和一些
在調整eq時也可以針對此處下手
以上簡單跟大家分享。只是一些簡單文章的整理,有誤還請各位指教
作者: n1m5w8tsarp (布丁棉花糖)   2023-06-25 12:55:00
專業整理推
作者: louissyou (louissyoulee)   2023-06-25 12:57:00
推用心科普
作者: aldehydeke (權同亂打名字)   2023-06-25 13:10:00
推詳細說明
作者: sx4152 (呵呵)   2023-06-25 13:20:00
作者: biaw (blue note)   2023-06-25 13:35:00
應該和音場重現時外耳的pinna gain有關 而不是哪些音的音域有比較多的組成在3k有關吧
作者: eineFrage (問?)   2023-06-25 13:55:00
科普推
作者: biaw (blue note)   2023-06-25 13:59:00
如果你拿一般人講話的語音去看頻譜 一樣很多3k能量阿...https://images.app.goo.gl/6b1H2ML9a7KkMZcs9
作者: alfa871212 (阿呆)   2023-06-25 14:16:00
作者: daniel7894 (阿毅)   2023-06-25 14:45:00
推,收藏起來
作者: kujkoch (空區)   2023-06-25 14:46:00
這個研究年代比較久遠一些,常見的圖是這張https://i.imgur.com/qdDkEqf.jpg
作者: biaw (blue note)   2023-06-25 14:58:00
討論哪些音哪些樂器頻段的能量分部到哪裡完全是失焦的 重點在於比例要正確或接近正確聽起來才會覺得合理 pinna gain相關理論就是在說明用耳機怎麼發聲聽起來符合自然聽感因為耳機重現了3k突起所以聽起來正常好聽 而不是耳機有3k突起加強哪些聲部的音量造成好聽抱歉按錯按到噓
作者: kujkoch (空區)   2023-06-25 15:32:00
b大,其實文章跟耳機播音樂沒有關係,主要是人聲錄音的事耳機的高頻不是直的當然是跟外耳的形狀有關不過泛音序列的能量比例會改變聲音的「音色」,如果在重播時拉高某些頻率,可以產生一些「特別」的音色,那這些音色好不好聽,就是每個人感覺不同了
作者: yys310 (有水當思無水之苦)   2023-06-25 16:15:00
EQ調一調
作者: Oswyn (Oswyn)   2023-06-25 16:40:00
手機 for earbuds 的 Bass Boost 一般也是加強泛音能量因為耳塞本來就推不出低音,光用 EQ 拉低音沒什效用但改變泛音的量也=影響音色
作者: icekiba (冷風寒)   2023-06-25 16:55:00
耳__本來就沒辦法啊
作者: lasekoutkast (白ㄘ)   2023-06-25 18:03:00
作者: pcjustin (駱駝)   2023-06-25 21:15:00
推一下,不然被人發現我看不懂
作者: huracanid91 (autodesigner_huracan91)   2023-06-26 11:54:00
推解釋
作者: ian110199 (StargazeR)   2023-06-27 00:34:00
推科普

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