音乐声学
音乐声学（musical acoustics），从声学角度研究音乐音响现象的科学。又称音乐音响学。从历史角度看，音乐声学是古典科学中较为发达的学科之一，也是“声学”这门学科的前身。17世纪，法国科学家J.索维尔认为对声音的研究应当成为一门独立的学科，而不应仅限于对音乐的研究，遂称这门学科为“acoustigue”（法语“声学”之意）。由此，“声学”始脱离音乐而独立存在。音乐声学则成为声学和音乐学研究领域的一个分支。
音乐声学研究的主要内容包括：
音乐声的基本性质
音乐声是音乐使用的音响材料的总称。音乐声的基本性质主要包括以下两方面。
音乐声的物理属性及其传播规律
完整的声音现象发生需要三个必备条件：振源、传播介质和听觉系统。对具有较高音乐修养的人来说，在没有振源和介质这两个因素的条件下，依然可以有声音的感觉，即内心听觉。例如作曲家在进行创作时，作品的音响已经在其脑海中跌宕起伏；指挥家在指挥一个新作品时，要凭借内心听觉来想象总体音响效果，才能保证在乐队面前指挥若定。但这些都属于不完整的声音现象。
当物体围绕一个位置作往返运动时称为振动。振动的物体即是振源。维持物体振动需要两个基本条件：一是能够激励物体振动的装置，称激励器；二是能够维持装置做功的能量。例如，当我们敲锣打鼓时，锣槌和鼓槌便是激励器，能量则由演奏者的身体来提供。
16世纪以前，人们常以弦或管的长度来标识一个音的物理高度，例如，中国古代用律管的长度来确定黄钟的音高。由于弦和管的直径、材料性质和外界温度变化等因素也能对音高产生影响，因而单凭弦和管的长度无法精密确定音的高低。16世纪以后，欧洲逐渐改用频率。频率是每秒钟物体振动的次数，计量单位为赫兹。物体完成一次振动的时间称为周期。它与振动频率成倒数关系，即：周期=1/频率。例如，标准音A4的振动频率为440赫兹，其振动周期为1/440秒。
振动在介质中的存在称为波。空气中的机械振波称为声波。正常人的听觉能感受20～20 000赫兹范围的声波，频率低于约15赫兹的波称次声波；高于20 000赫兹的波称超声波。振波在一个周期内产生的位移长度称为波长。介质不同，波的传播速度也不相同。在常温下，波在空气中的传播速度约340米/秒。频率、声速与波长三者之间的关系为：频率＝声速/波长。即，频率与声速成正比，与波长成反比。声波在液体和固体中传播的速度比在空气中快，因此，若把振动的音叉放在水中，其音高听起来要比在空气中高一些。
声波具有叠加性和干涉性。叠加性指两种以上的声波相遇时，总的声波能量等于各分波的矢量和；干涉性指两列或两列以上频率相近的声波在空间共存时，会产生振幅周期性的增强或减弱，这种声音现象被称为拍音。根据德国科学家H.von亥姆霍兹的实验，当拍音数在10以内时，听觉能比较清晰地感知“拍”的存在；当拍音数超过15个，感知拍音的难度会逐渐加大；拍音数在15～30之间时，音响由融合的效果逐渐变为粗涩、刺耳；若拍音数进一步增多，拍音效果则趋向平滑，直至两个音的频率差接近半音时（频率比为15/16），拍音效果会消失，音响转变为两个清晰可辨的单独的乐音。拍音理论对和声学有重要影响。
声波的传播与光波相似，有反射、折射、散射、透射和衍射几种形式。在设计音乐厅、录音棚和音乐多功能厅等音乐场所时要充分考虑这些因素。声波在传播过程中遇到刚性界面时会产生反射，而遇到非刚性界面时，声波会发生折射。声波折射会导致音高的变化。音乐中利用折射原理的例子，有中国旅美作曲家谭盾的作品《永恒的水》协奏曲（于1999年6月3日在美国林肯中心首演）：乐手在敲击锣的过程中将锣放置水中，结果锣的音高发生了变化。这是因为锣的振波在从一种介质到另一种介质的转换过程中（此例从空气—水—空气），声速因折射而发生改变，又因为频率与声速变化相关，因此锣的振动频率也就发生了变化。
钢琴调律曲线蓝点线是对钢琴的实测结果，红线是对实测数据的平均化结果
多数物体在振动时，除了存在整体振动外，还伴随有不同部位的局部振动。一般把物体作整体运动时产生的声音叫作基音，局部振动产生的声音叫作泛音。基音能量通常最强，往往决定一个乐音的主观音高。
乐音和噪音是音乐声的两大组成部分。近代声学研究表明，纯粹的乐音或噪音实际上在音乐中使用得极少，绝大多数音乐声都包含乐音和噪音两种成分，唯成分的比例不同而已。例如，小提琴发出的声音中，乐音占主要成分，但也含有琴弓擦弦产生的噪音，而这正是判别小提琴音色和各种弓法的重要标志，如将其去掉，人们则无法进行分辨。噪声占主导地位的乐器，如大鼓，其声音中也有一定的乐音成分，能够使我们大致区分鼓声的高低。
音乐声的物理属性与听感之间的关系
所有乐音在听感上都具有音高、音强、音色和音长四种属性，称为乐音四要素。决定音高感觉的物理量主要是振动频率，频率越高，声音感觉越高；决定音强感觉的物理量主要是声压，由于人耳对声压感觉的变化范围很大，为100万倍，且人对声音强弱的感觉与声压值的对数值成一定比例关系，为方便起见，声学界就使用“声压级”这个物理量来表示声音的强弱，它是将某声压值(p)与基准声压(p0)之比的常用对数乘以20，即：20lg(p/p0）。其单位为分贝，用字母dB来表示。声压级越高，声音听起来越强；决定音色的物理量主要是声波中泛音成分的构成，即“频谱”；决定音长感觉的物理量主要是时间。
人耳对音乐声的感觉，符合德国物理学家G.T.费希纳提出的客观刺激量与主观感觉量之间的相互关系，即S=KlgS（S代表主观感觉量，K代表常数，R代表客观刺激量）。这个定律表明主观量与客观量之间是一种对数关系。后人进一步的实验又发现，这种对数关系只适合于中庸音区，而在极高或极低音区，二者的对数关系会发生一定偏离。一般规律是，在音高感觉上，主观量在极端音区会向两个不同方向偏移，例如，对钢琴调音师调定的钢琴进行测量会发现，两端的音高已经偏离十二平均律，高音区偏高，低音区偏低。
听觉对大约500～7 000赫（相当于b1–a5）音区的声音反应最为敏锐，而对低音区和高音区声音的感知能力较弱。如要想让相差两个八度的大字组B听起来与b1一样响，B就要提高15分贝，如果再低一个八度，则要提高30分贝。
乐器声学
任何完备的乐器都包含4个部分：
①始振体。即产生振动的物体，如弦乐器的琴弦、木管乐器的簧片等。
②激励体。即能够激发振动的物体，如弦乐器的琴弓、钢琴的琴棰等。
③共鸣体。即能够增强声波扩散的物体，如弦乐器的琴箱、管风琴的共鸣管等。有些乐器的共鸣体同时还具耦合作用，即对发声体的音高起调节作用，如一些木管乐器的管、木琴和钟琴下面的共鸣管等。
④调控装置。即对乐器的音响和演奏性能加以控制的装置，如钢琴的击键和止音装置、管乐器的按键、手风琴的风箱等。
上述4个部分中的任何部分发生变化，都会影响乐器的音响性能。一般而言，乐器始振体性状的改变会对乐器的音高和音色产生影响，乐器激励体和共鸣体性状的改变会对乐器的音色产生影响，而乐器调控装置的改变会对乐器的音域、音色和操作性能产生影响。
嗓音乐器是所有乐器中结构最为复杂的。从分类的角度来看，嗓音乐器属于气鸣乐器类中的簧管乐器。同其他簧乐器相似。声带振动有别于其他簧乐器之处，是低频振动时以劲度为主，高频时以张度为主。与簧振动的相同之处在于，声带振动产生的基音和泛音之间，也存在一种耦合关系：声带振动激发了各共鸣腔空气柱的振动，空气柱的振动反过来把声带的基音频率拉低，两者产生声耦合。歌唱者在耦合过程中加强泛音中谐和的成分，使声音听起来比较圆润。
空间音乐声学
人们总是习惯在特定的环境中聆听特定的音乐，空间音乐声学主要研究的问题就是音乐声在各种不同空间环境中传播的听觉效果，所关注的基本问题包括：
①室内声的基本组成及其建立问题，主要包括直达声、各种形式反射声和混响声的特性，以及声的衰减，室内声场分布问题等。
②影响室内声场的因素分析，包括房间的大小、形状，声源位置和强度，吸声，室外、室内噪声和隔声等。
③不同音乐形式与声场环境的匹配，主要研究不同音乐表演形式和音乐风格对声场条件的需求。
④室内声场的方法和手段研究，包括分析法，统计（能量）法，几何（声线）法，计算机模拟法等。
⑤不同用途的音乐空间在设计上的要求。
⑥与声场环境有关的建筑、装饰材料的吸声特性、施工技术的研究。
⑦对应于声场物理量的主观听感心理量研究，如响度、音色、空间感、清晰度、可懂度的测量等。
⑧人工模拟空间声场环境的方法和技术，如各种典型声场效果的测量分析与数字模拟、杜比环绕声的概念与系统设计等。
混响时间是空间音乐声学非常重要的一个数据指标。其定义是指当声源停止发声后声场中的声强衰减60dB所需要的时间，记作T60。一般而言，录音室或播音室的混响时间，中频大多控制在1秒钟以内。音乐厅的混响时间一般在1.5～2秒。
音乐电声学
音乐电声学本身可分为基础理论研究和应用技术两大层面，前者涵盖范围极为广泛，因为现代音乐声学研究本身离不开各种各样的电声装置，所以音乐电声学的基础理论实际上已经构成音乐声学各个分支学科发展的重要基础。与此同时，一些基础性学科，像听觉心理学、计算数学和电磁学等领域的研究成果，也对音乐电声学的基础理论发展产生积极推动作用。
音乐电声学技术主要体现在两个层面：音乐声的录制与重放技术和电子音乐制作技术。
爱迪生1871年发明了电唱机，使音乐的传播进入了一个全新时代；1881年C.阿代尔用两个麦克风放在声源的两边拾音，开立体声录音之先河；1935年，德国的德律风根公司和法班公司发明了磁带录音机；1962年荷兰飞利浦公司研制成功卡式磁带录音机并一直沿用至今；1980年，荷兰飞利浦与日本索尼两家公司共同开发出小型激光音频光盘，简称为CD，成为高品质音乐音响的代名词；1987年索尼公司推出DAT数码录音机，成为音乐家采集高质量音乐素材的便利工具；1991年索尼公司又以接近CD音质为目标，推出更为低廉的小型数码录放音设备MD录放机；1996年，随着计算机音频压缩技术MP3（Motion Picture Experts Group 1, Audio Layer 3的缩写）的问世，MP3录放机开始进入市场，其最大优势是能以较高的音质长时间录制音乐，一般情况下可达5小时以上。
电子音乐制作技术的核心，是用电子手段合成乐音，用以代替自然乐器的声音。声音合成技术发源于美国。19世纪末，美国电器工程师T.卡希尔发明了世界上第一架电子乐器（首次专利登记为1897年）。20世纪60年代，通过电压控制波形变化来产生各种声响的电子乐器——模块式压控合成器在美国问世，对当时的雅、俗音乐文化都产生了巨大影响。1983年，电子乐器工业引入了划时代的技术标准：“乐器数字接口”，简称“MIDI”，这是一种能使电子乐器之间进行数据传输的编码系统。通过MIDI，一个键盘手可以控制多架合成器。MIDI对再现传统音乐来说局限性颇大，但使流行音乐获益匪浅。
随着计算机和网络技术的发展，现代音乐声学研究在传统内容基础上又扩展出许多新的领域，如电子合成乐音技术、计算机辅助音乐制作和音乐声学研究、多媒体音乐音响研究等，音乐声学研究与计算机和网络技术已经成为不可分割的整体。现代音乐声学在研究手段方面也有长足发展，目前对音乐音响的可视化研究和精密分析已经成为现实。音乐声学与其他音乐新兴学科，如音乐听觉心理学、音乐治疗学、音乐生物学等领域的联系越来越密切，与此同时，音乐声学对音乐实践和音乐生活的介入也达到前所未有的广泛程度。
