听音乐对于许多人来说应该是再日常不过的事。但在这些「好音乐」的背后，你有想过它们是怎样产生的吗？为什么有些声音就很悦耳，有些声音却让你巴不得捂住耳朵？

今天想介绍的这本《好音乐的科学》，作者约翰‧包威尔是个物理博士，同时也有音乐作曲的硕士学位。这样跨领域的背景，让他能用物理知识，畅述音乐的背后原理。他的讲述浅显，又有着独特的英式幽默（？），读来畅快，又获益满满。

接下来，就让我们跟著作者的步伐，探索音乐世界的奥秘！

【音乐是什么】

音乐是什么是个大哉问，每个人心目中可被认定为「音乐」的模样恐怕都不大一样，难以有单一的定义。像我小时候听的是周杰伦，但现在小朋友听的可能是高尔宣？没要战的意思，单纯感慨（笑）。

但如果为音乐个别的组成元素下定义，就简单的多。像是乐音、曲调、和声等等，都是可以被明确解释的。这些你可能听起来似曾相似，熟悉却又陌生的名词到底在说啥呢？且听作者娓娓道来！

【乐音的组成】

乐音可由四个部分组成：时值、音高、音色和响度。

〔时值〕

时值听起来很高端，但其实指的就是声音持续的时间。

〔音高〕

音高就是声音的高低，相信大家国中物理都学过（应该吧…），频率越高声音就越高。

音高的命名系统会用七个英文字母来命名：C、D、E、F、G、A、B。这些音高就是钢琴白键的声音，而B再往上则会又回到C，第二个C之间的频率会是第一个C的两倍，乐理上会说这两个音相差8度。那黑键呢？举个例，在F和G中间的黑键就会被称作升F（#F）或降G（♭G），其他以此类推。

相信大家以前音乐课都曾被这套系统荼毒过。但你知道其实不久前，各国的音高还是不统一的吗？由于这会造成许多困难，不同国家的乐手一起演奏会鸡同鸭讲，因此一九三九年时，才在一场伦敦举行的会议中，决定的今日所使用的「标准音」。

接下来谈谈噪音与乐音到底差在哪。生活中有各种噪音，像是烧水、碎纸或是关门等声音。为什么我们不会把这种声音当作「音乐」呢？

举关门声当例子，这样的声音是由同一时间的各种声波组成的，可能包含了门、锁、墙和门轴的震动声波组合。因此最后传到我们耳膜的是一团混乱、没关联的个别波动组成，这样的声音就是我们听到的噪音。

那乐音呢？所谓的乐音其实就是由不断重复的波动模式所组成，单一波动长短无所谓，只要型态一直重复就好。下图便是单簧管的波动图形。

顺带一提，噪音也不是一无是处，比方说打击乐器制造的就是噪音。因为它们的目的是制造节奏，如果产生乐音反而会破坏和声，抢走主旋律乐器的风采。

〔音色〕

有了音高的概念，接下来谈谈音色。相信大家都听得出同一首歌，用吉他或是钢琴弹，听来是截然不同的，而这样的差别就体现在音波的形态上。不同乐器，即便音高相同，仍有不同的音波型态。下图便比较了直笛、双簧管和小提琴的波型。

如果对乐器是如何产生不同的声音有兴趣，可以读读〈乐器独奏的时间〉这个篇章，相当有意思。

〔响度〕

最后来讲响度，它指的是声音的大小，也就是所谓的音量。听起来很直观对吧，但是事情没那么单纯。关键就在声音的加法不是简单的1+1=2。

试想一个问题，你今天听到的管弦乐团，可能是由一百个以上的乐器合奏的，如果乐团齐奏发出的声音是单一乐器的一百倍，那你耳朵不还不聋了？事情显然不是这样，事实上，一百只乐器只会发出一只乐器约四倍大的声响。

这是什么妖术？其实声音的大小与波的振幅有关，振幅越大就会产生更大的气压变化，耳膜随之震动，听到的声音也就越大声。当有很多乐器加在一起时，许多的压力波其实会互相抵销掉，因此耳朵并不会感受所有震幅的绝对加总。

题外话，抗噪耳机的运作原理就是利用这样的压力抵销效应，因此当你戴上AirPods Pro时，恼人的捷运广播声就被削弱了。

此外，还有另一个重要的原因，就是我们的身体机制。聪明的大脑并不会将所有的声音都累加起来。就像六支臭袜子不会比一只臭上六倍一样，当音量逐渐增加时，人体也会逐步降低冲击，以免耳朵报废。

好的，讲到这边基础的音乐原理大致聊完了。接下来，让我们更进一步！

【乐理知多少】

〔旋律〕

不知道大家有没有观察过小朋友学唱歌时的情形。一开始他们只能随口哼唱一些单音，并慢慢变换音高乱唱。接着他们会开始学习到，一首歌其实只是由简单几个音组成，只要用正确的节奏和旋律起伏唱出来，就能获得大人好棒棒的掌声。

这些音高起伏就是所谓的「音程」。当音程起伏有问题时就是所谓的走音，也就是胖虎在做的事。

〔和声〕

有了旋律的概念，接着谈所谓的和声。当你随手在钢琴上弹两个音，有时候很好听，有时却很刺耳。这些组合起来好听的音形成了和弦，而和弦则是和声的基础。

和弦的标准定义是指同时演奏三个或更多的音。一连串的和弦则可以组成和声。作曲人在谱写一首曲时，通常会用和声来衬托旋律。上面说过，有些音符组合听起来很愉悦，有些则会很压迫，作曲家就会利用这种技巧来操弄听者的情绪。

一般我们弹吉他，就是制造和弦来帮歌曲伴奏。如果你是弹钢琴，那通常就会是用右手弹旋律左手弹和弦和声。而有些变态，像是巴哈，会用一个旋律来帮另一个旋律伴奏，让你左右手都很忙。和声系统可说是千变万化，甚至可以说和声几乎和曲调一样重要！

〔音阶〕

接着来谈音阶。音阶简单说就是一连串往上或往下，逐一演奏的音符，通常涵盖一个八度。也就是说从某个频率开始，一直弹到两倍于该频率的音为止。

「音阶」与「调」又有关联，以C大调来说，当你从钢琴白键的C音，一路沿着白键往上弹到下一个Ｃ音时，就完成了一个Ｃ大调的音阶。而当我们说一首曲子是Ｃ大调时，指的就是这首曲子的音高组成，都在这些音阶里面。

西方音乐世界将将八度分成十二个等分的音程。通常一次只会使用七个音来组成我们熟悉的「调」。大家常听到的C大调或是A小调就是这些组合之一。

人类并不是突然被雷打到，灵光一闪把八度分成十二个音级，并决定一个调，要用哪七个音。这是乐手们长期尝试声音怎么摆会好听，所发展出来的成果。而许多早期的音乐，使用的是更简单的「五声音阶」系统。

如果你手边有钢琴，你可以随手乱弹钢琴的黑键，通常都会很好听。自己小时候还满喜欢这样乱弹的，会瞬间觉得自己很厉害，懂作曲！这些黑键组成的就是五声音阶。但人们仍想使用更多的音来创作。于是乎，诞生了将八度分成十二的音级的这套系统，就是所谓的的「平均律」。

关于十二平均律的数学系统，有兴趣的可以参阅书中〈若干繁琐细节〉的章节讲解。总之，数学家们计算出一套系统，其中每个音级都「均等」，让我们拿从任意音开始弹奏，还能同时得到很多悦耳的音组。音阶上每两相邻的音，音程称作「半音」。一个八度总共就会有十二个半音。

【听听音乐】

不知道说到这边，大家是否已经昏了。好在这些东西不影响我们听音乐。这里便来谈谈一些有趣的音乐小知识。

〔绝对音感〕

同一首歌，如果你让两个人一起唱，可能会发现他们唱的音高并不一样。如果再拿去跟原唱对比，很可能会发现他们唱的音与原版也不同。而有些人，能完美唱出跟原曲一模一样的音高，这样的能力就称之为绝对音感。也就是说，他们能掌握绝对的音高。

书中提到，在声调语言国家像是中国或越南，有绝对音感的人会比较多。而什么时候开始接受音乐训练也与这项能力息息相关，通常超过六岁就很难培养所谓绝对音感了。

有趣的是，因为现在这套音高系统是在一九三九年才统一的。在此之前，一个德国的钢琴手与一个在法国的长笛手，彼此的「绝对音感」可能是不相同的。事实上，莫札特时代所使用的音高系统就比现在低半音。因此莫扎特如果到现代，可能会疑惑我们干嘛帮他的曲升key？

那有绝对音感就尊爵不凡吗？的确是，因为我就没有……如果对训练音感有兴趣可以参考下方好和弦的影片。自己玩了一段时间，虽然仍没有绝对音感，但音感的确是有很大的进步，大家有兴趣不妨试试看。

https://www.youtube.com/watch?v=2ueyqx4rDCM

〔大小调〕

相信大家都听过大调音乐比较快乐，小调音乐比较哀伤这样的说法。关于什么是大小调，这里就不继续为难各位了。有兴趣可以参阅书中精辟的解说，或是参考好和弦的这只大小调影片。简言之，大调会将五声音阶再加上两个关联性强的音，而小调则会用十二音中较不调和的音来取代大调中的一两个音。因此小调的音乐通常较含糊，明确乐段较少。

那小调真的就比较悲伤吗？这其实是因为我们已经相当习惯把小调与悲伤做连结，许多小调歌曲的歌词也都较为哀伤，从小耳濡目染的结果就让大家把小调跟悲伤连结在一快。

这样的连结并非一定，我们仍然可以找到用大调弹奏的悲伤歌曲，或用小调弹奏的快乐的歌曲。像书中提到的〈Round O〉，就是相当轻快的小调歌曲。

https://www.youtube.com/watch?v=exdgIOcmHG0

〔黑胶VS. CD〕

黑胶与CD的差异，其实就是类比与数位的差异，书中用影像的复制和重制来说明。让我们把音乐想成一条波浪线，比较黑胶与CD如何制造出这条线。

所谓类比指的就是复制，因此会像手绘般，把波浪线完整复制出来。而数位则是使用重制的方式。电脑会将图形页面拆解成很多的小方格，并开始检视每个小方格是否有黑线。有就会「是」的指令，没有则会得到「否」的指令。这些指令可以轻松将这条波浪线制造出来。缺点是，制造出的曲线就不会像原本那样圆滑，因为它的线是由小方格所构成的。

而黑胶使用的就是类比技术，也就是将音乐复制到黑胶唱片上。 CD使用的则是数位技术，将音乐重制到CD上头。所以理论上来说，的确是黑胶比较能表现出音乐的原汁原味。

但其实能分辨两者差异的人其实非常少。作者举了一个1993年做的盲测实验，找了160位听众测试，结果发现只有4位能分辨出黑胶与CD的差别。或许更多时候黑胶代表的其实是种情怀，但我觉得也挺浪漫就是了。

【后记】

说来惭愧，自己其实学过九年的钢琴。但小时候对于乐理和音乐背后的科学一直兴趣缺缺。对于音乐检定的乐理部分更是感到不耐，甚至在小三通过八级检定后就跟妈妈说我以后不想考了。现在看来根本屁孩来着，难道不知道检定考试通过长大可以拿来炫耀嘛！

长大后才发现乐理好像满好玩的，因此阅读本书的过程可说是兴味十足，稍稍弥补了小时候白目不懂事的缺憾。如果你是对音乐有兴趣想更进一步学习的人，此书绝对值得买来好好品味。

最后推一下去年上的线上乐理课程，老师是安妮朵拉的吉他手。对于音乐理论有兴趣但不知道怎么入门的人来说，我挺受用的，虽然后面我觉得有点难就是……

https://hahow.in/courses/58af266c5c4e6507007c492a/discussions

很喜欢作者说的，就如同知道一道菜肴是怎么料理，可以更知道如何享用一般；懂更多音乐理论并不会因此失去听音乐的乐趣，反而可以更沉浸在音乐的细节中。希望藉由这篇文章，让大家都能更了解并享受音乐啰！