音樂的聲學基礎
為什麼我們的耳朵能聽到窗外傳來的歌聲
人們要能聽到聲音，首先要有個產生聲音的源頭即“聲源”。對於音樂來說，其聲源無非就是人的歌唱，樂器的演奏，從廣播、收錄機、唱機、音箱或揚聲器中傳出來的音樂聲等。當然，有時把風聲、濤聲也納入音樂之列。這些可以統說是一些音樂聲源。
隻有聲源，人的耳朵還是聽不到聲音。聲音是一種機械波，即機械振動的傳播。機械波的傳播是需要一定介質的。如果是在室內聽窗外的歌聲，那就是從聲源發出的聲波通過空氣這個介質傳播到我們耳朵裏。有過這樣一個實驗：在一個鍾罩裏放一個正在響的老式鬧鍾，如果把鍾罩裏的空氣抽去，這時你可以看到這個鬧鍾的鈴錘還在動，然而幾乎聽不到聲音。這就是說聲音是靠空氣作介質來傳播的。
除了氣體以外，固體和液體也能傳聲。人們把耳朵貼在鐵軌上，可以聽到遠處的火車聲，而把耳朵離開鐵軌則聽不到，這說明固體傳聲要比空氣更快些。用耳機聽音樂有很好的效果，其中也包括著通過頭顱的固體傳聲。液體也能傳聲，我們在遊泳池的水裏照樣也能聽到岸上播放的音樂，而且很清楚。
聲波在介質中傳播時，總是會逐漸減弱的。從遠處送親隊伍飄來的吹打音樂聲，會隨著隊伍的遠去而越來越輕。這是由於從一個點源發出的聲波，其有限的能量隨著波的散布、距離的擴大而擴散到越來越大的空間，因而單位空間裏的能量就會越來越少；另一方麵也是因為波在傳播中由於存在吸收而使能量不斷消耗。所以，如果我們要抑止或者減弱不需要的聲音時，就可以采取隔聲或者吸聲的措施。所謂吸聲，實際上就是采用一些材料讓聲音通過這種介質時增大損耗，使透射或反射部分減弱。
聲波傳播到兩種介質的交界麵上時，一部分被反射，一部分透射。兩種介質的特性聲阻抗，即介質的密度與聲音在這個介質裏的傳播速度的乘積相差越大時。反射部分就越大。透射部分就越小。例如：大塊厚玻璃板就可以使聲音大部分被反射回去，使透射部分變小，起隔聲作用。
人們要聽到音樂，還要有聲音的接收器，耳朵是每個人都有的最自然也是最靈敏的聲音接受器。因此，聲源、介質和聲接收器三者是聽到聲音缺一不可的先決條件。
聽得到的音樂與聽不到的音樂
人們通過把機械波按其頻率——每秒鍾振動的次數，而分為次聲、可聽聲、超聲以及特超聲等。
一般的分法是，振動頻率在20赫茲以下，即每秒鍾振動20次以下的叫作“次聲”。地震前兆的大地振動，海洋、大氣裏傳播的氣流振動，原子彈爆炸或一些機器產生的聲波中，都可能有次聲波。有些次聲波有很大的能量和破壞力。
振動頻率在20至2萬（20k）赫茲之間的聲波叫作“可聽聲”，即人耳可以聽得到的聲音。當然，對於每個人來說，可聽的範圍可能不同。一般說，年輕人可以聽到低至20赫茲，但老年人則連50赫茲也聽不見了；青年人可以聽出高至20k赫茲的聲波，但老年人則常對12k赫茲也是聾子，因為聽覺隨著年齡而老化。
振動頻率在20k赫茲以上的叫超聲。
在可聽聲裏，人的歌唱聲大概從60赫茲（男低音）到2500赫茲（女高音）。鋼琴的最低音是27。5赫茲，最高音是4086赫茲。除了特大的管風琴以外，幾乎所有的傳統樂器的發聲頻率都在此之間，當然，電子合成器則另當別論了。
在可聽聲裏，又分為樂音和噪聲。凡是其振動波形是周期性、在頻譜上是分列、聽起來有一定音調的，就叫作“樂音”。反之，凡是其振動的波形不呈周期性，在頻譜上是連續的，聽起來沒有一定音調的，則叫作“噪聲”。
每一個樂音，即周期性的振動都可以分解為許多不同頻率、不同相位、不同振幅的簡諧振動的疊加，這叫作“富氏分析”。簡單的簡諧振動即正弦振動或餘弦振動的傳播產生的聲波叫作“純音”。實際的樂音如歌唱聲、樂器聲等都不是簡單的純音，而是許多純音的疊加。在這些簡諧振動中頻率最低的叫作“基頻”，頻率是基頻的整數倍的叫作“諧波”，頻率不是基頻整數倍的高頻振動叫作“分音”。基頻、諧波、分音組成了實際的樂音。基頻的能量往往是最大的，但也不是絕對的。
我們所聽到的音樂中，除了樂音以外，還包括一些在物理上是噪聲的聲音，如鑼、鼓、沙錘、木魚、梆子等沒有固定音調的打擊樂器，海濤、流水、風聲等效果聲等，這也是音樂聲的一部分。
我們做過實驗，把一個樂音中20k至50k赫茲的高次諧波“切掉”，與沒有被“切掉”的相比，二者聽起來是有明顯差別的。這說明這部分高次諧波對音色的改變是有作用的。因此，也應納入音樂聲。
這樣，我們的結論是，從物理上講，音樂聲應由三部分組成，即：樂音、在音樂中使用的噪聲、以及對音色有影響的在諧波中存在的一部分超聲。