來源：聲學論壇

聲學理論中影響音質（音色）的諸多要素聲學中影響音高的頻率和影響音量的振幅比較好解釋，而影響聲音的音質則是一個比較復雜的現象，它涉及多因素，而對音質的把握恰恰是計算機音樂聲音合成中關鍵的理論部分。這一章我們專門介紹這方面的聲學現象。

4.1相位

用來表示聲波振動在某一時域狀態下的一個量叫做相位。相位通常用角度來標示，稱為相位角，簡稱相。

一個圓是360度，所以在一個波形振動周期之內，相位的輪輻點沿著輪子也轉動了360度。輪子轉動一圈，輪輻點高度的正弦運動也完成了一個周期。在測量一個波形某一個特定點的相位之時，經常把波形值為0并且處于上升狀態的位置作為參考點。當波形處于參考點之時，它的相位是0度。在頂點之時，波形的相位是90度，當波形為0并且呈下降趨勢時，相位是180度，表示波形正處于一個360度周期的中間。在波形達到最小負數值之時，它的相位是270度，然后就返回到其原始起點值0，或者是360度相位。此時波形已經返回到其開始運動之點。圖4-1顯示了我們所描述的一個周期波形相位與一個圓360度之間的關系。

相可以用來比較兩個波形之間的相應位置。把其中一個波形確定為參考波形。然后把另一波形上的位置同其加以比較。如圖4-2，波形a先于波形b，也就是說，它比波形b早一步達至振幅頂點。為了量化波形之間的關系，可以用相位來測量它們之間的距離。在圖中，兩個波形之間的差別是30度，因此就可以說波形a領先波形b30度。也就是說，波形b與波形a的相位差30度。不過，只有波形具有相同的頻率，或者在更為普遍的情況下，當頻率的比例為整數之時，這兩個波形之間的相位比較才具有意義。

從相位的角度看正弦波形，我們可以區分兩種主要形式，即正弦波和余弦波。它們的形狀是相同的，僅僅是相位不同。正弦波的參考相的位置是波形超始值為0并且處于上升趨勢的地方，余弦波的參考相的位置是波形起始值處于其級數的最高值。圖4-3中，在同一個軸線上同時描繪了一個正弦波和一個余弦波。應該注意，余弦波領先正弦波90度，因此余弦波和正弦波之間相差90度的相位。

4.2相位消長（PhaseCancellation）

相位正負級（PositiveandNegative）變化形成相位的消長，最終影響合成波的變化。如果兩個波形正、負變化一致，則稱為它們相同；如果這種變化完全相反，則稱為它們為反相。波形之間相在時間上的不同叫做相位偏移，如果將兩個有相位偏移的波形組合，則在新的波形中會產生相長干擾和相清干擾。從而影響整個聲音的音色。

這里只是列舉最簡單的合成波與相位消長的三種關系。下圖中，疊加前的波用深色線表示，合成波用淺色線表示。

圖4-4顯示，a波加b波，兩者振幅不同，但相位相同，相位的正負級相加，得出了聲音加強了的c波。

a波減b波，振幅不同，相位相反，兩個波形正負極相抵消，得出聲音減弱的c波。

疊加了兩個頻率、振幅相同，相位也完全相同的正弦波，得出的結果是在聲音的其他參數不變的前提下，音量（振幅）增大。

 
180度相位的正弦波形同0度相位的正弦波形，其相位正好是相反的。換句話說，當0度的波形為正數值時，180度的波形是負數值。反之亦然。180度的波形經常被稱為出相（OutofPhase）。

圖4-7是將前面其中的一個正弦波拖動半個周期，相位在180度上，使一個正弦波相位的正級對應另一正弦波相位負級，形成相位的正負級抵消，合并后所得出的結果就是靜音。

在聲音合成中，相位調節技術非常重要，它直接影響一個聲音信號的頻譜和音質。比如一種常用的相位調節技術英文稱作Phasing,或Flanging，國內同行流行稱作鑲邊技術，是將相同的兩個波信號以非常微小的延持間隔（在25毫秒至10毫秒之間）結合起來，兩個信號的結合影響了頻譜的內容。從而形成一種特殊的效果。

4.3簡稭波與復合波

前面提到，一個波形振動曲線如果隨時間按三角函數正弦的規律來變化，稱為簡諧振動，簡諧振動產生的波人們稱為正弦波或簡諧波。簡諧波和正弦波是一切（波形）聲音振動的最基本類型。

如果將兩個或多個正弦波合在一起時，被稱作波的疊加，疊加后形成新的波，稱為復合波。多個不同頻率、振幅的波同時出現，可以產生很復雜的合成現象。我們日常接觸的聲波往往是多復合波而不是簡諧波。復合波理論是解讀聲音音色的最關鍵因素。

圖4-8顯示了兩個不同頻率的正弦波相加得出的復合波波形。

絕大多數的聲音都由復合波構成，即在聲學振動方面都是復合振動。以弦的振動為例：一根空弦在振動的時候，除了全弦振動（產生基音）之外，該弦還等分為2，3，4，5，...段，各自同時分段振動，產生許多不同音高組成的泛音列。在聲學上又稱諧波序列。諧波序列中第一個音一般稱為基音。

諧波