
太长不看版:泛音音高并不取决于按的位置是几品,而取决于按的位置是弦长的【几】分之几(分母的值)。
用手短暂地轻按住琴弦某一个点时拨弦可以发出泛音,此时琴弦上手按住的点处振幅恒为 0,物理上叫波的驻点 (node) 。(实际上多多少少还是残留一些振动,越高的泛音越难弹干净)
若想发出泛音,该点需接近琴弦的某有理数比例长度处,该比例 r = a/b(a b 为互质的正整数)。
泛音频率 f 为基频频率 f₀ 的 b 倍,该泛音对应的是琴弦的第 b 模态的振动。
(以上几点的证明可以参考相关问题,不再赘述:如何解释「泛音」?它是如何产生的?)
r = 1/2(12 品):f = 2f₀,高 12log₂2 = 12 个半音(一个八度)。
r = 1/3, 2/3(~7.02 或 ~19.02 品):f = 3f₀,高 12log₂3 ≈ 19.02 个半音(约八度+五度)。
r = 1/4, 3/4(~4.98 或 24 品):f = 4f₀,高 12log₂4 = 24 个半音(两个八度)。
r = 1/5, 2/5, 3/5(~3.9 ~8.8 ~15.9 品,有 28 品 4/5 弦长的吉他极其少见吧):f = 5f₀,高 12log₂5 ≈ 27.86 个半音(约两个八度+大三度)。
r = 1/6(~3.2 品):f = 6f₀,高 12log₂6 ≈ 31.02 个半音(约两个八度+纯五度)。
r = 1/7 - 5/7(~2.7 ~5.8 ~9.7 ~14.7 ~21.7 品):f = 7f₀,高 12log₂7 ≈ 33.69 个半音(约两个八度+小七度)。
r = 1/8, 3/8, 5/8 (~2.3 ~8.1 ~17.0 品):f = 8f₀,高 12log₂8 = 36 个半音(三个八度)。
r = 1/9, 2/9, 4/9, 5/9 (~2.0 ~4.4 ~10.2 ~14.0 品):f = 9f₀,高 12log₂9 ≈ 38.04 个半音(约三个八度+大二度)。
r = 1/10, 3/10, 7/10 (~1.8 ~6.2 ~20.8 品): f = 10f₀,高 12log₂10 ≈ 39.86 个半音(约三个八度+大三度)。
我是一个无情的枚举机(划掉)
基频和这一串泛音的序列就是所谓的泛音列:
由于吉他采用的十二平均律的限制,除了 12n 品(n 个八度)以外的整比例处均不是正好在品丝上。可以拿起吉他按照上面那一系列分数品的位置自己试一下,并不是有些吉他教程所谓的“只有 12 7 5 4 3 品才能发出泛音”。实测再高的泛音就很难弹/听出来了,在低音弦上偶尔能听到很微弱的一个高音。
此外,实际上吉他上弹出的 “泛音” 也是包含了这个音为基频的一系列泛音的组合。比如十二品泛音实际上不仅有 2f₀ 的振动,还有 4f₀、6f₀、8f₀、……。
下图是我用吉他六弦(E2 = 82 Hz)分别以三种方式弹奏时的频谱图:正常拨弦(下)、12 品泛音(中)、7 品泛音(上)。可以看出 12 品泛音只有 2, 4, 6, 8, ... 倍频率的泛音, 7 品泛音只有 3, 6, 9, 12, ... 倍频率的泛音。
所以总而言之,泛音音高并不取决于按的位置是 [几] 品,而取决于按的位置是弦长的 [几] 分之几。
回到原问题:七品(7.02 品)的泛音比十二品高,是因为 7.02 品在琴弦 1/3 处,发出三倍基频频率的振动;12 品在 1/2 处,发出两倍基频频率的振动。
