什么是谐波啊，频谱分析的主要作用是什么？

一个非正弦的信号由一个正弦的基频信号和基频整数倍的正弦信号组成，把非基波的这些信号称做谐波。

由于波形不同，基频信号和各谐波的分量是不同的，频谱分析就是对这些分量的幅度和频率特性的描述。如在频谱分析仪上可看到一跟根不同高度不同频率的谱线。

声音的“三要素”是：响度、音色、音调。

响度：

指人耳感觉到的声音强弱，即声音响亮的程度，根据它可以把声音排成由轻到响的序列。响度的大小主要依赖于声强和频率，人耳在不同频率下对声音的敏感程度不同，与声压的对应关系不是一条直线，称为等响曲线。

响度的大小取决于音强、音高、音色、音长等条件。如果其他条件相同，元音听起来比辅音响。元音中，开口度大的低元音听起来比开口度小的高元音响；辅音中，浊音比清音响，送气音比不送气音响

2音调：

表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度。音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一定强度的

纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随

声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。

音调主要由声音的频率决定。对一定强度的

纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随

响度增加而下降，高频纯音的音调却随响度增加而上升。音调的高低还与 发声体的结构有关，因为发声体的结构影响了声音的频率。大体上，2000

赫兹以下的低频纯音的音调随响度的增加而下降，3000

赫兹以上高频纯音的音调随响度的增加而上升。

3音色：

声音的音色，即音频泛音或谐波成分。音质好坏主要是衡量声音的上述三方面是否达到一定的水准，即相对于某一频率或频段的音高是否具有一定的强度，并且在要求的频率范围内、同一音量下，各频点的幅度是否均匀、均衡、饱满，频率响应曲线是否平直，声音的音准是否准确，既忠实地呈现了音源频率或成分的原来面目，频率的畸变和相移又符合要求。声音的泛音适中，谐波较丰富，听起来音色就优美动听。

“谐波”一词起源于声学。

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年JCRead发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。 谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。

谐波产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

泛音是物理学上的谐波，但次数的定义稍许有些不同，基波频率2倍的音频称之为一次泛音，基波频率3倍的音频称之为二次泛音，以此类推。

法国数学家傅里叶在1807年就写成关于热传导的基本论文《热的传播》，向巴黎科学院呈交，但经拉格朗日、拉普拉斯和勒让德审阅后被科学院拒绝，1811年又提交了经修改的论文，该文获科学院大奖，却未正式发表。傅里叶在论文中推导出著名的热传导方程 ，并在求解该方程时发现解函数可以由三角函数构成的级数形式表示，从而提出任一函数都可以展成三角函数的无穷级数。傅立叶级数（即三角级数）、傅立叶分析等理论均由此创始。

1822年，傅里叶出版了专著《热的解析理论》（Theorieanalytique de la Chaleur ，Didot ，Paris，1822）。这部经典著作将欧拉、伯努利等人在一些特殊情形下应用的三角级数方法发展成内容丰富的一般理论，三角级数后来就以傅立叶的名字命名。傅里叶应用三角级数求解热传导方程，为了处理无穷区域的热传导问题又导出了当前所称的“傅立叶积分”，这一切都极大地推动了偏微分方程边值问题的研究。然而傅立叶的工作意义远不止此，它迫使人们对函数概念作修正、推广，特别是引起了对不连续函数的探讨；三角级数收敛性问题更刺激了集合论的诞生。因此，《热的解析理论》影响了整个19世纪分析严格化的进程。傅里叶1822年成为科学院终身秘书。

根据傅里叶级数的原理，周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和。

满足Dirichlet条件的、以T为周期的时间的周期函数f(t)，在连续点处，可用下述的三角函数的线性组合（傅里叶级数） 来表示：

上式称为f(t)的傅里叶级数，其中，ω=2π/T。

n为整数，n>=0。

n为整数，n>=1。

在间断点处，下式成立：

a0/2为信号f(t)的直流分量。

令

c1为基波幅值，cn为n次谐波的幅值。c1有时也称一次谐波的幅值。a0/2有时也称0次谐波的幅值。

谐波的频率必然也等于基波的频率的整数倍，基波频率3倍的波称之为三次谐波，基波频率5倍的波称之为五次谐波，以此类推。不管几次谐波，他们都是正弦波。

评测标准

在评测之前，有必要先了解一些音乐方面的术语。“音质”这个名词，一般笼统的解释是声音的品质。但是，在音响技术中它包含了三方面的内容：⑴声音的音高，即音频的强度和幅度；⑵声音的音调，即音频的频率或每秒变化的次数；⑶声音的音色，即音频泛音或谐波成分。评判某音频产品的音质好坏，主要是衡量声音的上述三方面是否达到一定的水准：即相对于某一频率或频段，音高是否具有一定的强度，并且在要求的频率范围内、同一音量下，各频点的幅度是否均匀、均衡、饱满，频率响应曲线是否平直：声音的音准是否准确，既忠实地放映了音源频率或成分的原来面目，频率的畸变和相移又符合要求；声音的泛音适中，谐波较丰富，听起来音色就优美动听。还有一些术语：

一、音质：音质是评价音响器材最基本、最广泛的评价术语。

二、音色：声音会像光线一样有颜色的，音色愈暖声愈软，音色愈冷声越硬。音色可以用"美""高贵"等字眼来形容。

三、音场感：这项包括音场的形状、前后位置，高度、宽度、深度等项。

四、层次感：这是音场中由前往后一排排乐器的发声清晰程度，以及乐器与乐器之间的间隔清楚程度。

五、定位感：简单讲就是人声或乐器声发生点清楚、确定位准确。通常说的声音发飘即是指定位感不好。

六、透明感：最好的透明感、声音是不会刺耳的是最耐听的，每对人耳对于耐听与不耐听的感受程度都不尽相同的。因此对于透明感的好坏也就有不同的标准。

七、结像力与形体感：顾名思义，强像力就是将虚无飘渺的音像凝结成实体的能力。换句话讲，也就是让人声或乐器声的形体展现的能力。结像力好的时候能明显感觉到音像的立体感。

八、解析力：音乐细微的变化都能表现得清楚。

九、整体平衡性：主要是指高、中、低频段的适当量感分配。合理的高、中低量感就是整体平衡性，听音乐感觉到乐曲柔和但有力度,明亮，欢快而又有层次，明晰、融合而又立体感，临场感强。

评测工具

工欲善其事,必先利其器。首先，要选择好在评测过程中最重要的工具——耳塞或耳机（在下面的文章中，所有的耳塞或是头戴式耳机等，都统称为耳机）。好的耳机可以直接反映MP3音质的优劣。说到耳机，不禁想牢骚一番。因为笔者在长时间的观察中，发现一些比较可悲的现象：起码有70%以上的MP3随身听用户一直都在使用原配的耳机。而这些原配耳机，基本上音质都不值一提，就算是深海塞尔MX300之流，素质也好不了哪去。使得再好的MP3也英雄无用武之地。这一现象是否说明了我们国民的音乐欣赏能力正在下降？还是忽略了音乐的表现力？笔者建议，在购买MP3随身听的同时，也应该考虑选择一副优秀的耳机，这样搭配MP3才能得到更好的音响效果。笔者平时用来试音的耳机比较多，有SONY MDR-E888，SONY MDR-E575，SONY MDR-E565，AIWA HP-X705，AIWA V743，STAR 001A等，但最常用的还是细腻的MDR-E888、高解析力的001A和平衡的X705。

准备好耳机之后，就要考虑用什么音乐来测试。拿出自己熟悉的CD碟，用EAC和LAME将碟中音乐转成320KBPS的MP3格式文件，或是用MEDIAPLAYER 9转成192KBPS的WMA格式文件，建议是使用320KBPS的MP3格式文件，无论从理论还是实践方面来说，MP3这种编码格式都优于WMA。在CD试音碟方面，要求找些录音技术较好，音域宽广，或者是在某一频段有优越的表现的音乐。笔者使用《HIFI 四季》、《炎黄第一鼓》、蔡琴《民歌》或者其他名牌的试音碟如惠威、柏林之声等等。

根据评测的基本原则，在没有对比的情况下对某一样产品的优劣作出判断是非常不容易的，就像评测MP3的音质。除非是已经积累了丰富的听音经验，心目中已经有了判断音质好坏的标准。所以，在评测时最好是能准备一台比所要评测的MP3音质要更好的机器，譬如CD机，用来与MP3作直接比较，这样在不同类型的音乐中也能明显比较出两者的差别。笔者在痛失SONY EJ01之后，只能用SONY SJ01和PANASONIC CT570这两台音质较为不错的CD随身听来作为评测参考。

评测方法

当准备工作和评测工具都准备好之后，就可以开始测试MP3音质了。但具体怎么样操作呢？对于新手，可以先选某一首歌曲，先在CD机中先认真仔细地反复聆听，直到自己认为已经比较熟悉其中的各个频段和细节的表现时，再用同一副耳机，聆听用MP3播放的效果。在聆听的同时再分析MP3出来的声音与CD机的声音有什么不同，差别在哪里。譬如低音，两者中哪一方更浓厚，更有气势；高音哪个表现更清亮或是朦胧。中频人声有什么不同。一般来说，低音是最容易分辨的，其次是高音，再次是中频和各个频段的细节；还有场感，音色等等的表现。

试完一曲之后，心中应该有了一定的印象。这时可以再用上述的方法听听其他的歌曲。试完了之后，对CD机和MP3的音质表现已经有了一个清晰的印象，大致可以分辨优劣了。还可以尝试用不同的耳机来评测，也许会是另一种景致。如果想更娴熟地评测MP3音质，还得再对各种音乐多听、多想、多对比。

上面所说的音质评测完全是主观方面的，因为每个人的听觉和听音习惯都不尽相同，所以，只是主观评测，还不能达到评测的标准，必须有客观的或者直接数据表现，才能判定其音质的好坏。但是，作一个客观的评测，并不像主观评测那么随便简单，它除了需要精密的设备和处理能力强的计算机系统之外，还需要相当的专业知识。并不是随随便便就可以做到的。笔者之前在做MP3横向评测时，也就采用了极为客观的测试方法。其主要思想是用MP3播放15－20KHZ的平直频率，再经过设备的处理最后在计算机上采集到播放时的频率曲线，得出直观的频率表现图。这张图表可以直接反映出MP3在播放时对频率的还原能力，从而可以直接评判其音质的优劣。

只有当主观和客观相结合时，才能正确评判音频产品音质部分的优劣。限于条件，也就只能在主观方面多下工夫了。

总结

有许多的消费者认为，便宜的MP3就不会有好的音质，价钱越高，其音质就会越好。其实不然，并不是说价钱便宜的MP3就没有好音质。笔者也试过在低廉的MP3中遇见不少音质表现优越的产品。所以，在音质评测过程中，先要消除这样的一个错误逻辑。每一次的音质评测都是一个学习的过程，或许每一个评测过程，你都能发现音乐中新的东西。在评测过程的同时，也可以提升对各种音乐的欣赏能力，不断发现丰富的音乐内涵。