来源：声学论坛

声学理论中影响音质（音色）的诸多要素声学中影响音高的频率和影响音量的振幅比较好解释，而影响声音的音质则是一个比较复杂的现象，它涉及多因素，而对音质的把握恰恰是计算机音乐声音合成中关键的理论部分。这一章我们专门介绍这方面的声学现象。

4.1相位

用来表示声波振动在某一时域状态下的一个量叫做相位。相位通常用角度来标示，称为相位角，简称相。

一个圆是360度，所以在一个波形振动周期之内，相位的轮辐点沿着轮子也转动了360度。轮子转动一圈，轮辐点高度的正弦运动也完成了一个周期。在测量一个波形某一个特定点的相位之时，经常把波形值为0并且处于上升状态的位置作为参考点。当波形处于参考点之时，它的相位是0度。在顶点之时，波形的相位是90度，当波形为0并且呈下降趋势时，相位是180度，表示波形正处于一个360度周期的中间。在波形达到最小负数值之时，它的相位是270度，然后就返回到其原始起点值0，或者是360度相位。此时波形已经返回到其开始运动之点。图4-1显示了我们所描述的一个周期波形相位与一个圆360度之间的关系。

相可以用来比较两个波形之间的相应位置。把其中一个波形确定为参考波形。然后把另一波形上的位置同其加以比较。如图4-2，波形a先于波形b，也就是说，它比波形b早一步达至振幅顶点。为了量化波形之间的关系，可以用相位来测量它们之间的距离。在图中，两个波形之间的差别是30度，因此就可以说波形a领先波形b30度。也就是说，波形b与波形a的相位差30度。不过，只有波形具有相同的频率，或者在更为普遍的情况下，当频率的比例为整数之时，这两个波形之间的相位比较才具有意义。

从相位的角度看正弦波形，我们可以区分两种主要形式，即正弦波和余弦波。它们的形状是相同的，仅仅是相位不同。正弦波的参考相的位置是波形超始值为0并且处于上升趋势的地方，余弦波的参考相的位置是波形起始值处于其级数的最高值。图4-3中，在同一个轴线上同时描绘了一个正弦波和一个余弦波。应该注意，余弦波领先正弦波90度，因此余弦波和正弦波之间相差90度的相位。

4.2相位消长（PhaseCancellation）

相位正负级（PositiveandNegative）变化形成相位的消长，最终影响合成波的变化。如果两个波形正、负变化一致，则称为它们相同；如果这种变化完全相反，则称为它们为反相。波形之间相在时间上的不同叫做相位偏移，如果将两个有相位偏移的波形组合，则在新的波形中会产生相长干扰和相清干扰。从而影响整个声音的音色。

这里只是列举最简单的合成波与相位消长的三种关系。下图中，叠加前的波用深色线表示，合成波用浅色线表示。

图4-4显示，a波加b波，两者振幅不同，但相位相同，相位的正负级相加，得出了声音加强了的c波。

a波减b波，振幅不同，相位相反，两个波形正负极相抵消，得出声音减弱的c波。

叠加了两个频率、振幅相同，相位也完全相同的正弦波，得出的结果是在声音的其他参数不变的前提下，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。换句话说，当0度的波形为正数值时，180度的波形是负数值。反之亦然。180度的波形经常被称为出相（OutofPhase）。

图4-7是将前面其中的一个正弦波拖动半个周期，相位在180度上，使一个正弦波相位的正级对应另一正弦波相位负级，形成相位的正负级抵消，合并后所得出的结果就是静音。

在声音合成中，相位调节技术非常重要，它直接影响一个声音信号的频谱和音质。比如一种常用的相位调节技术英文称作Phasing,或Flanging，国内同行流行称作镶边技术，是将相同的两个波信号以非常微小的延持间隔（在25毫秒至10毫秒之间）结合起来，两个信号的结合影响了频谱的内容。从而形成一种特殊的效果。

4.3简稭波与复合波

前面提到，一个波形振动曲线如果随时间按三角函数正弦的规律来变化，称为简谐振动，简谐振动产生的波人们称为正弦波或简谐波。简谐波和正弦波是一切（波形）声音振动的最基本类型。

如果将两个或多个正弦波合在一起时，被称作波的叠加，叠加后形成新的波，称为复合波。多个不同频率、振幅的波同时出现，可以产生很复杂的合成现象。我们日常接触的声波往往是多复合波而不是简谐波。复合波理论是解读声音音色的最关键因素。

图4-8显示了两个不同频率的正弦波相加得出的复合波波形。

绝大多数的声音都由复合波构成，即在声学振动方面都是复合振动。以弦的振动为例：一根空弦在振动的时候，除了全弦振动（产生基音）之外，该弦还等分为2，3，4，5，...段，各自同时分段振动，产生许多不同音高组成的泛音列。在声学上又称谐波序列。谐波序列中第一个音一般称为基音。

谐波