网上对于钢琴的音色本贴试图从声音信号和的角度，简单阐述一下钢琴的音色和音质。不足之处，还望完善。
音色，顾名思义，声音的色彩。
音质，声音的品质。
音色和音质均可量化。音色决定了声音的风格，音质更多的决定了一些声音的硬性指标。
这里先用图像来举例，因为图像对大多数人比声音直观。
图像和声音，这里做两个对应关系：
画风 等同于 音色
画质 等同于 音质
那么现在来看，
1. A相机和B相机同样是输出1200万像素的相机，拍摄出两张完全一样的照片，A相机颜色暗部偏蓝，B相机的所有黄色都偏粉，这叫画风不一样。
2. 但是A相机拍出来的图像，边角处墙上的文字清晰可见，B相机的则比较模糊无法分别，说明A和B相机虽然像素一样，但是镜头和CCD成像的解析度不一样，所以A相机分辨率比B相机高。
3. 然后A相机的拍出来的图片，亮部的细节层次分明，B相机则是白色一片，分不出细节，这叫A相机的动态比B相机好，也属于画质。
2和3的情况都属于图片的画质范畴，代表了成像的质量，所以我们说，A相机和B相机画风不同，A相机的画质比B相机高。
现在回到钢琴的声音，钢琴的音色，和音质，到底应该由哪些指标来决定。
第一部分，音质，钢琴的声音哪些属于音质范畴呢? 我觉得有以下几点。
1. 持续性：同样的某个琴键，同样力度和音量弹下后，B钢琴20秒后声音就很弱了，而A钢琴持续发声40秒后依然能保持一定的音量，那么A钢琴在音质的持续性指标上就优于B钢琴。
2. 最大信噪比：在指定的音的最大音量，不和谐的泛音和和谐泛音的比例，不和谐泛音的占比越小越好。A钢琴中央C最大力度击键，声音依然圆润，而B钢琴发毛发炸破响，那么A钢琴在音质最大信噪比指标上就好于B钢琴。
3. 失谐度：这个指标可以写一本书，但是简单来讲，琴弦震动发出的泛音，实际发出泛音的和理论上应该发出的泛音，之间的差异。以A3琴键为例，理论上，上方2次泛音应该440hz，但是由于琴弦的粗细，材质，工艺等不同，实际这根琴弦发出的上方2次泛音不是440hz，那么具体差了多少，就可以通过失谐度来衡量。失谐度约小，这个钢琴在音质的失谐度指标上，就越好。（这个指标可以很简单的通过TuneLab这个调律软件来进行测量。TuneLab也自己附带了很多调律曲线和模板，从附带的样琴几乎可以看到，越贵的和尺寸越大的钢琴，失谐度越小）
4. 指向性：代表了在钢琴发声源的周围，观众听到的声音的均匀性和一致性。以下图为例，左上角是某立式钢琴在100h发音时候指向性分布图，可以看到，在扇形范围内，声音的分布很均匀，而左下图，是该钢琴875hz发音的的指向性分布图，可以看到，扇形两边的音量大于中间的音量。指向性也是一个比较复杂的话题，一般来讲，频率越高的声音，指向性越强，越不容易做的各个角度分布一致。
基本上可以看到，钢琴声音的音质，和什么明暗，风格，都没有太大关系，不同风格和音色的钢琴，都可能在上述指标上表现出好或不好。
第二部分，音色，而钢琴的音色，则不同于音质，属于不同的钢琴厂家或技师，对于钢琴声音的理解，人为校调出来的。决定钢琴音色主要包括：
榔头，音板，击弦点，琴弦，马克，弦列设计，马桥，琴壳设计等等。
其中决定性最大的是榔头，音板，击弦点。
那么，同样是A4音，为什么在不同的钢琴上，有的感觉亮，有的感觉暗，有的感觉干净，有的感觉色彩丰富，除了第一部分谈到的音质的影响，更多的就是反应到声音的频谱图上，其中包括基频和泛音的构成比例不同，以及衰减的程度的不同。
如下图所示，图片是某钢琴C4音在pp和ff音量下的发音（这里暂时找不到不同钢琴的音色对比，简单的用同样的琴不同音量下的音色作为说明）
图中红色部分是C4基音，也就是大约262hz，而黄色部分，则是泛音部分，其中，2次，4次等偶数倍数的泛音，称为偶数次泛音，而3次，5次等奇数倍数的泛音，称为奇数次泛音。
那么，如何通过声音频谱图像，来量化音色呢？分类的方式，可能会有很多，但是这里我简单说一下随便想到的：
1. 偶数次泛音的悦耳程度，好于奇数次泛音，如果A钢琴和B钢琴在同样的音量下，A钢琴的偶数次泛音的音量，和比例，大于奇数次泛音的音量和比例，而B钢琴刚好相反，那么A钢琴听起来更好听。
2. 泛音整体相对于基频占比越小，声音越干净，歌唱性越好。
3. 泛音中的的高次泛音（也就是图片中最靠右边的区域）强度越大，声音越亮，反之，声音越暗。
4. 基频的音量如果高于二次泛音越多，声音越厚，反之，声音越单薄。（如图范例中的钢琴，C4的二次泛音，已经高出了C4这个音的基频本身）
当然，各位完全可以举一反三，比如某些钢琴弹奏后，二次谐波衰减的比三次谐波快，有的钢琴，又是其他情况，各种组合的形态是可以很多很多的，就不一一列举了。
有兴趣的网友，看到这里可能很想自己测量一下自己钢琴的音色，除了传统的TuneLab，现在手机也有不少App，比如下面这款软件的免费版，也可大致的测量出钢琴的频谱图。
（如图所示这个音的三次泛音，高于了二次泛音，甚至基频，基本上可以判断这个琴的这音声音不好听）
当然，由于软件本身的限制，显示的频谱精度肯定不如专业软件，而且如果装在手机上，不同手机的麦克风，频率响应很大，录音音质也不同。这个只能作为一个大致参考。
对这个App感兴趣的网友，可以留下邮箱，我这里现在只有安卓版。
上面只说了结果，那么为什么不同的钢琴，会产生这些不同的音色差异呢？完整和系统的阐述，不是这个帖子可以搞定的，上面谈到了决定性最大的是榔头，音板，击弦点。这里简单以音板为例，说明下情况，如下图所示，不管是立式钢琴还是三角钢琴，钢琴的音板，在不同的频率震动下，不同部位的发音面积是不同的，而音板在加工生产的过程中，就会导致不同的区域，震动的范围和响度都不相同，因此导致了不同的音色。
总之，钢琴的音色和音质，属于两个不同的范畴，反应了钢琴声音的不同维度，但是都可以建模进行量化，大家感兴趣的，可以多看看国外关于钢琴制造的相关论文。
音色，顾名思义，声音的色彩。
音质，声音的品质。
音色和音质均可量化。音色决定了声音的风格，音质更多的决定了一些声音的硬性指标。
这里先用图像来举例，因为图像对大多数人比声音直观。
图像和声音，这里做两个对应关系：
画风 等同于 音色
画质 等同于 音质
那么现在来看，
1. A相机和B相机同样是输出1200万像素的相机，拍摄出两张完全一样的照片，A相机颜色暗部偏蓝，B相机的所有黄色都偏粉，这叫画风不一样。
2. 但是A相机拍出来的图像，边角处墙上的文字清晰可见，B相机的则比较模糊无法分别，说明A和B相机虽然像素一样，但是镜头和CCD成像的解析度不一样，所以A相机分辨率比B相机高。
3. 然后A相机的拍出来的图片，亮部的细节层次分明，B相机则是白色一片，分不出细节，这叫A相机的动态比B相机好，也属于画质。
2和3的情况都属于图片的画质范畴，代表了成像的质量，所以我们说，A相机和B相机画风不同，A相机的画质比B相机高。
现在回到钢琴的声音，钢琴的音色，和音质，到底应该由哪些指标来决定。
第一部分，音质，钢琴的声音哪些属于音质范畴呢? 我觉得有以下几点。
1. 持续性：同样的某个琴键，同样力度和音量弹下后，B钢琴20秒后声音就很弱了，而A钢琴持续发声40秒后依然能保持一定的音量，那么A钢琴在音质的持续性指标上就优于B钢琴。
2. 最大信噪比：在指定的音的最大音量，不和谐的泛音和和谐泛音的比例，不和谐泛音的占比越小越好。A钢琴中央C最大力度击键，声音依然圆润，而B钢琴发毛发炸破响，那么A钢琴在音质最大信噪比指标上就好于B钢琴。
3. 失谐度：这个指标可以写一本书，但是简单来讲，琴弦震动发出的泛音，实际发出泛音的和理论上应该发出的泛音，之间的差异。以A3琴键为例，理论上，上方2次泛音应该440hz，但是由于琴弦的粗细，材质，工艺等不同，实际这根琴弦发出的上方2次泛音不是440hz，那么具体差了多少，就可以通过失谐度来衡量。失谐度约小，这个钢琴在音质的失谐度指标上，就越好。（这个指标可以很简单的通过TuneLab这个调律软件来进行测量。TuneLab也自己附带了很多调律曲线和模板，从附带的样琴几乎可以看到，越贵的和尺寸越大的钢琴，失谐度越小）
4. 指向性：代表了在钢琴发声源的周围，观众听到的声音的均匀性和一致性。以下图为例，左上角是某立式钢琴在100h发音时候指向性分布图，可以看到，在扇形范围内，声音的分布很均匀，而左下图，是该钢琴875hz发音的的指向性分布图，可以看到，扇形两边的音量大于中间的音量。指向性也是一个比较复杂的话题，一般来讲，频率越高的声音，指向性越强，越不容易做的各个角度分布一致。
基本上可以看到，钢琴声音的音质，和什么明暗，风格，都没有太大关系，不同风格和音色的钢琴，都可能在上述指标上表现出好或不好。
第二部分，音色，而钢琴的音色，则不同于音质，属于不同的钢琴厂家或技师，对于钢琴声音的理解，人为校调出来的。决定钢琴音色主要包括：
榔头，音板，击弦点，琴弦，马克，弦列设计，马桥，琴壳设计等等。
其中决定性最大的是榔头，音板，击弦点。
那么，同样是A4音，为什么在不同的钢琴上，有的感觉亮，有的感觉暗，有的感觉干净，有的感觉色彩丰富，除了第一部分谈到的音质的影响，更多的就是反应到声音的频谱图上，其中包括基频和泛音的构成比例不同，以及衰减的程度的不同。
如下图所示，图片是某钢琴C4音在pp和ff音量下的发音（这里暂时找不到不同钢琴的音色对比，简单的用同样的琴不同音量下的音色作为说明）
图中红色部分是C4基音，也就是大约262hz，而黄色部分，则是泛音部分，其中，2次，4次等偶数倍数的泛音，称为偶数次泛音，而3次，5次等奇数倍数的泛音，称为奇数次泛音。
那么，如何通过声音频谱图像，来量化音色呢？分类的方式，可能会有很多，但是这里我简单说一下随便想到的：
1. 偶数次泛音的悦耳程度，好于奇数次泛音，如果A钢琴和B钢琴在同样的音量下，A钢琴的偶数次泛音的音量，和比例，大于奇数次泛音的音量和比例，而B钢琴刚好相反，那么A钢琴听起来更好听。
2. 泛音整体相对于基频占比越小，声音越干净，歌唱性越好。
3. 泛音中的的高次泛音（也就是图片中最靠右边的区域）强度越大，声音越亮，反之，声音越暗。
4. 基频的音量如果高于二次泛音越多，声音越厚，反之，声音越单薄。（如图范例中的钢琴，C4的二次泛音，已经高出了C4这个音的基频本身）
当然，各位完全可以举一反三，比如某些钢琴弹奏后，二次谐波衰减的比三次谐波快，有的钢琴，又是其他情况，各种组合的形态是可以很多很多的，就不一一列举了。
有兴趣的网友，看到这里可能很想自己测量一下自己钢琴的音色，除了传统的TuneLab，现在手机也有不少App，比如下面这款软件的免费版，也可大致的测量出钢琴的频谱图。
（如图所示这个音的三次泛音，高于了二次泛音，甚至基频，基本上可以判断这个琴的这音声音不好听）
当然，由于软件本身的限制，显示的频谱精度肯定不如专业软件，而且如果装在手机上，不同手机的麦克风，频率响应很大，录音音质也不同。这个只能作为一个大致参考。
对这个App感兴趣的网友，可以留下邮箱，我这里现在只有安卓版。
上面只说了结果，那么为什么不同的钢琴，会产生这些不同的音色差异呢？完整和系统的阐述，不是这个帖子可以搞定的，上面谈到了决定性最大的是榔头，音板，击弦点。这里简单以音板为例，说明下情况，如下图所示，不管是立式钢琴还是三角钢琴，钢琴的音板，在不同的频率震动下，不同部位的发音面积是不同的，而音板在加工生产的过程中，就会导致不同的区域，震动的范围和响度都不相同，因此导致了不同的音色。
总之，钢琴的音色和音质，属于两个不同的范畴，反应了钢琴声音的不同维度，但是都可以建模进行量化，大家感兴趣的，可以多看看国外关于钢琴制造的相关论文。
