陳以聖■譯 / 原載：κrazian
也許，我們不難想像一個沒有耳朵的外星物種，或是說他們沒有像我們對聽覺一般的感受。但是如果說有甚麼先進的物種，會對外界的振動毫無感知能力，那就難以想像了。凡有大氣所在的地方，物體的移動就必引發氣體分子的振動。有時我們也許會看不到(在黑暗中，或睡覺當中)，因此，為了生存，我們勢必要有能力偵測到物體發出的聲響，感知它們正在向我們逼近或遠離。
由於大部分物體所引發的振動，都同時具有多種模式，而且，各模式頻率之間的關係，幾乎都是整數倍，因此，泛音列可說是個普遍的現象，無論是在北美，還是在斐濟，不管是在火星，還是在心宿二的行星上。在振動的世界中，所有的生物終將(給牠足夠時間的話)演化出對振動的處理能力。而由於音高簡直就像一個物體的身分證，生物很有可能據此演化出類似人腦聽覺皮質的「音高地圖」(tonotopic map)，並對「八度音高」與諧音等產生同步的神經觸發。這些能力都可用來協助該生物(無論外星或地球上的)，辨別振動是否來自同一物體。
我們通常將泛音列編號：第一泛音就是在基頻之上的第一個振動頻率，第二泛音就是在基頻之上的第二個振動頻率，以此類推。因為物理學家喜歡把世界搞得複雜無比，他們有另一套稱做諧音的術語。我個人認為，那是專門設計來逼瘋大學生用的。諧音的那套術語中，第一諧音就是基頻本身，第二諧音則等同第一泛音，餘類推。並非所有樂器都振動得這麼乾淨俐落。有些，像鋼琴(由於它屬於敲擊樂器)就是，其泛音列並不是那麼精準，只是接近基頻的倍數而已，而這正是其獨特音質的來源。打擊樂器，例如管鐘，視材質與造型而定，其泛音列多半如此，我們稱之為「部分泛音列」(partial overtones)，或「不諧泛音列」(inharmonic overtones)。具有不諧泛音列的樂器，聽起來通常缺乏明確的音準。從大腦皮質的角度來看，就是沒了神經同步觸發反應。但還是會聽出一個音高，尤其是按照其「不諧音高」順序連著演奏時，更容易聽得出來。儘管你也許無法隨著響木(woodblock)或管鐘的單音哼唱，但是我們仍然可以用它們奏出熟悉的曲調，這是因為人腦會專注在各泛音列的變化上。拍打臉頰(譯按：同時變化嘴形以調整音高)得以演奏出旋律，正是這個道理。
長笛、小提琴、小號以及鋼琴，都能奏出同一個音高。也就是說，寫下一個音符讓它們演奏，它們都能夠以同樣的基頻發出那個音高，而我們也都(傾向於)聽到一模一樣的音高。但是，這些樂器的聲音聽起來卻又是那麼的不同。
這不同之處就是音色(timbre)。音色是聽覺「事件」中，最重要和最具「生態意義」的了。我們之所以能分辨獅吼和貓叫、打雷聲與浪濤聲、朋友的聲音還是你想逃避的債主的聲音，聲音的音色是關鍵因素。人類的音色分辨能力極為出色，大多數人都能輕易分辨數百種聲音。我們甚至有辦法僅憑「音色」，就能分辨親近的人(媽媽或另一半)說話的聲音，是快樂還是悲傷，是健健康康的還是感冒了。
音色其實是泛音列造成的。不同物質的密度都不一樣。一塊金屬會沉到池底；同樣形狀與大小的一塊木頭，則會浮起來。用手或槌子敲打不同的物體，會發出不同的聲音，主要也是由於其密度、大小、和形狀各不相同的緣故。試想用鎚子敲打吉他的聲音(麻煩輕一點)—空洞的、木質的砰砰聲；或敲擊金屬，例如薩克斯風，所發出的清脆鏗鏗聲。敲打物體的時候，鎚子上的能量傳遞至物體上，造成分子振動，它們舞動的頻率有數個，端視其組成材質、大小和形狀而定。假設該物體的振動頻率為100Hz、200Hz、300Hz、400Hz等等，這些諧振頻率的強度並不必然相同，實際上也都不太一樣。
當聽到薩克斯風吹奏出基頻為220Hz的音時，其實你聽到的是好幾個音，而非只有一個。其他的音都是基頻的倍數：440Hz、660Hz、880Hz、1100Hz、1320Hz、1540Hz等等。這些不同的音(即泛音列)，其強度都不相同，因此，我們聽在耳裡的音量也不一樣。這獨特的音量組合，正是薩克斯風的特徵，也是它之所以擁有獨特音色的原因。以小提琴演奏同一個220Hz的音符，它的泛音列大致相同，但是其音量大小的分布卻大異其趣。說真的，每一樣樂器都有它特殊的泛音列音量分布模式。也許甲樂器的第二泛音比較大聲，但其第五泛音卻可能較為柔和。幾乎所有聽得到的音色種類，不管是小號或是鋼琴，其特有音質都是源自於其獨特的泛音列音量分布。
每一種樂器都有它的泛音列組成(overtone profile)，很像我們的指紋。我們可以從複雜的樣式中，指認出樂器名稱。以單簧管為例，其奇數倍的諧音(三倍、五倍、七倍基頻等等)就帶有較高的能量。(這是因為吹管的一端封閉，另一端開放所造成的結果)。反觀小號，其能量即平均分布於所有的諧音，不論奇數倍還是偶數倍。(雖然小號也是一端封閉，一端開放的吹管，但是其吹嘴和喇叭的特殊設計，弭平了奇偶數倍諧音之間的能量差異。)再看小提琴，如果下弓的位置在中間，產生的諧音主要就是奇數倍的，因此聽起來接近單簧管；如果下弓的位置在上三分之一處，則三倍數的諧音，也就是第三、第六、第九、第十二諧音等等，會放大 。
小號的「音色指紋」很容易和小提琴、鋼琴、甚至人聲的音色指紋區別開來。對於訓練有素的耳朵，以及大部分的音樂家而言，他們甚至能分辨出每一把小號音色指紋的不同處。因為每一把小號的聲音，或每一部鋼琴，或手風琴，都不會一樣。(嗯，對我來說手風琴聽起來都一樣，而且，我覺得將其丟到大型營火中去燃燒的聲音，最甜美不過了。)一台鋼琴的音色之所以不同，全在於其泛音列組成和別台鋼琴之間的細微差異。當然，其差異遠不如和其他樂器(如大鍵琴、風琴、或大號)之間的差異大。音樂大師也許只要聽一兩個音，就能分辨出是「史特拉第瓦里」(Stradivarious)小提琴，還是「瓜奈里」(Guarneri)小提琴(兩者都是名琴)。我則能清楚的分辨自己的1956年Martin 000-18型吉他、1973年Martin D-18型吉他、以及1996年Collings D2H型吉他之間的差異。雖然它們都是木吉他，但是對我而言，聽起來卻像是不同的樂器一般。我從來不會搞混。這，就是音色。
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