共振峰

共振峰（英文：formant）

* 什麼是共振峰？

共振峰是指在聲音的頻譜中能量相對集中的一些區域，共振峰不但是音質的決定因素，而且反映了聲道（共振腔）的物理特徵。聲音在經過共振腔時，受到腔體的濾波作用，使得頻域中不同頻率的能量重新分配，一部分因為共振腔的共振作用得到強化，另一部分則受到衰減，得到強化的那些頻率在時頻分析的語圖上表現為濃重的黑色條紋。由於能量分佈不均勻，強的部分猶如山峰一般，故而稱之為共振峰。

在人聲和大多數樂器的很寬的頻譜分佈中都存在一些固定的頻率峰值（Formant Synthesis），這種頻率峰值在聲音頻譜中就叫做共振峰（Formants）。

在語音聲學中，共振峰決定著母音的音質，而在計算機音樂中，它們是決定音色和音質的重要參數。

* 共振峰產生的原理及其在音質上的體現

共振峰的分佈位置是建立在聲音產生媒介的共鳴物理結構基礎上的（Resonant Physical Structure）。

無論是人聲還是樂器，它們的聲音特性都源自兩個因素，一個是發聲系統，如人的聲帶或樂器的振動簧片，另一個是共鳴系統。樂器不同的共鳴系統使其在一定頻域中的分音的振幅得以突出，這樣，這些區域就產生了這個樂器所特有的共振峰值，這些共振峰值同共鳴體的大小、形狀的材料密切相關。由於一件樂器的結構是穩定的，因此在一件樂器發出的所有音調中，不論基頻如何，都會表現出相同的共振峰值，只不過其顯著性有強有弱罷了。這就可以幫助我們解釋為什麼在很多的樂器中，同一樂器所發出的不同音調具有相同的音質。

在語音聲學中，人聲也同樣受自身生理如鼻孔、咽腔、口腔大小的影響有自身的共振峰區（Formant Regions）。通過利用這些共鳴空間的形狀和大小不同的變化（例如改變咽喉、嘴形），我們就能改變聲音的共振峰。我們之所以能夠區分不同的人聲、母音，主要也是依靠它們的共振峰分佈的位置。

* 共振峰的計算機合成

而在計算機的數字合成環境下，共振峰主要是通過音頻數字來計算的。共振峰區儘管不直接與基本頻率的音高有關聯，但或多或少有間接的影響。如人聲的發聲，如果基頻低於共振峰區，在共振峰區以下，人聲的發聲就會很豐富飽滿，假如基頻高於共振峰區，聲音就會變形，使人很難發出正確的母音，因為人的生理條件在發出過高的音時會變形，共振峰也會變化。

共振峰合成是一種特殊的但卻非常重要的合成理論，有時被看作是加法合成技術理論的一種。很多作曲家，如A.Wayne Slawson曾經精確地使用共振峰理論作為一種作曲要素。

當然，還有許多其他實現音色變化的合成技術，共振峰合成只是適度、精確地達到音色實現效果的其中一種。