ในดนตรีลักษณะเสียง (timbre) ( / ˈ t æ m b ər , ˈ t ɪ m -, ˈ t æ̃ -/ ) หรือที่รู้จักกันในชื่อสีของเสียงหรือคุณภาพของเสียง (จากจิตวิทยาการได้ยิน ) คือเสียงที่รับรู้ได้ของโน้ตดนตรีเสียง หรือโทนเสียงลักษณะเสียงช่วยแยกแยะเสียงตามแหล่งที่มา เช่น เสียงร้องประสานเสียงและเครื่องดนตรี นอกจากนี้ยังช่วยให้ผู้ฟังสามารถแยกแยะเครื่องดนตรีในประเภทเดียวกันได้ (เช่นโอโบและคลาริเน็ต ซึ่ง เป็นเครื่องดนตรีประเภทเป่าลมไม้ทั้งคู่)

กล่าวโดยง่าย เสียงโทน (timbre) คือสิ่งที่ทำให้เครื่องดนตรีหรือเสียงร้องของมนุษย์แต่ละชนิดมีเสียงที่แตกต่างกัน แม้ว่าจะเล่นหรือร้องโน้ตเดียวกันก็ตาม ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างของเสียงระหว่างกีตาร์และเปียโนที่เล่นโน้ตเดียวกันด้วยระดับเสียงเท่ากัน เครื่องดนตรีทั้งสองอาจฟังดูเหมือนปรับเสียงได้เท่ากันเมื่อเล่นโน้ตเดียวกัน และในขณะที่เล่นด้วยระดับเสียงที่เท่ากัน เครื่องดนตรีแต่ละชนิดก็จะมีเสียงที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว นักดนตรีจึงแยกแยะเครื่องดนตรีต่างๆ ได้จากเสียงโทนที่แตกต่างกัน แม้ว่าเครื่องดนตรีเหล่านั้นจะเล่นโน้ตด้วยระดับเสียงและความดัง เดียวกันก็ตาม

ลักษณะทางกายภาพที่ควบคุมคุณภาพเสียง ได้แก่สเปกตรัมความถี่และรูปแบบเสียง

นักดนตรีสามารถเปลี่ยนโทนเสียงได้โดยการปรับเปลี่ยนเทคนิคการร้องหรือการเล่น ตัวอย่างเช่น นักไวโอลินสามารถใช้รูปแบบการสีคันชักที่แตกต่างกัน หรือสีคันชักบนส่วนต่างๆ ของสาย เช่น การเล่นแบบsul tastoจะให้โทนเสียงที่เบาและโปร่ง ในขณะที่sul ponticelloจะให้โทนเสียงที่หยาบ หนักแน่น และดุดัน สำหรับกีตาร์ไฟฟ้าและเปียโนไฟฟ้า นักดนตรีสามารถเปลี่ยนโทนเสียงได้โดยใช้เอฟเฟ็กต์และ อีควอไลเซอร์ แบบ กราฟิก

คุณภาพเสียงและสีเสียงเป็นคำพ้องความหมายของทิมเบอร์เช่นเดียวกับ " ลักษณะเฉพาะที่เกิดจากเครื่องดนตรีชิ้นเดียว" อย่างไรก็ตาม คำว่าลักษณะเฉพาะยังสามารถหมายถึงการจัดเรียงหรือองค์ประกอบ เช่นเส้นเสียงหลายเส้นที่สอดประสาน กัน เทียบกับทำนองที่ร้องได้พร้อมกับคอร์ดรอง เฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ใช้คำภาษาเยอรมันว่าKlangfarbe ( สีเสียง ) และจอห์น ทินดอลล์เสนอคำแปลภาษาอังกฤษว่าclangtintแต่ทั้งสองคำไม่ได้รับการยอมรับจาก อเล็กซานเด อร์ เอลลิสซึ่งยังไม่ยอมรับregisterและcolorเนื่องจากความหมายที่มีอยู่ก่อนแล้วในภาษาอังกฤษ^{[ 1 ]}เสียงของเครื่องดนตรีซึ่งกำหนดโดยองค์ประกอบความถี่ อาจอธิบายได้ด้วยคำต่างๆ เช่นสว่างมืดอบอุ่นหยาบ และคำอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีสีของเสียงรบกวนเช่นสีชมพูและสีขาวในการแสดงภาพเสียง ทิมเบอร์จะสอดคล้องกับรูปร่างของภาพ^{[ 2 ]}ในขณะที่ความดังจะสอดคล้องกับความสว่าง ระดับเสียงจะสอดคล้องกับการเลื่อนแกน y ของสเปกโตรแกรม

คำจำกัดความศัพท์เสียง 12.09 ของ Acoustical Society of America (ASA) อธิบายว่า "ลักษณะเฉพาะของการรับรู้ทางการได้ยินที่ทำให้ผู้ฟังสามารถตัดสินได้ว่าเสียงสองเสียงที่ไม่เหมือนกัน นำเสนอในลักษณะเดียวกัน มีความดังและระดับเสียง เท่ากัน แต่แตกต่างกัน" และเสริมว่า "ลักษณะเฉพาะของเสียงขึ้นอยู่กับสเปกตรัมความถี่ เป็นหลัก แม้ว่าจะขึ้นอยู่กับความดันเสียงและลักษณะเชิงเวลาของเสียงด้วย" ^{[ 3 ]}

นักวิจารณ์หลายคนได้แยกเสียงดนตรีออกเป็นคุณลักษณะองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น Schouten อธิบาย "คุณลักษณะที่เข้าใจยากของเสียงดนตรี" ว่า "ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ทางเสียงหลักอย่างน้อยห้าประการ" ซึ่งRobert Ericksonพบว่าครอบคลุมดนตรีร่วมสมัยจำนวนมาก: ^{[ 4 ]}

• อยู่ในช่วงระหว่าง ลักษณะ เสียงโทนและลักษณะเสียงรบกวน
• ซองสเปกตรัม
• รูปแบบการเปลี่ยนแปลงตามเวลาในแง่ของการเพิ่มขึ้น ระยะเวลา และการลดลง (ADSR ซึ่งย่อมาจาก "attack, decay, sustain, release")
• การเปลี่ยนแปลงทั้งของซองสเปกตรัม (การเลื่อนของฟอร์แมนต์) และความถี่พื้นฐาน ( การปรับเสียงเล็กน้อย )
• คำนำหน้าหรือจุดเริ่มต้นของเสียง ซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการสั่นสะเทือนที่คงอยู่หลังจากนั้น

ตัวอย่างของเสียงที่มีระดับเสียงที่แน่นอน คือ เสียงดนตรีที่มีระดับเสียงที่ชัดเจน เช่น การกดแป้นเปียโน ส่วนเสียงที่มีลักษณะคล้ายเสียงรบกวน คือเสียงรบกวนสีขาว (white noise )

เอริคสันเสนอตารางประสบการณ์ส่วนตัวและปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกี่ยวข้องโดยอิงตามคุณลักษณะ: ^{[ 5 ]}

อัตวิสัย	วัตถุประสงค์
ลักษณะเสียง โดยปกติจะเป็นระดับเสียง	เสียงเป็นระยะ
มีเสียงดัง อาจมีหรือไม่มีลักษณะเสียงโทนใด ๆ รวมถึงเสียงเสียดสี	เสียงรบกวน รวมถึงพัลส์แบบสุ่มที่มีลักษณะเฉพาะด้วยเวลาการเสียดสี (ช่วงเวลาเฉลี่ยระหว่างพัลส์)
การระบายสี	ซองสเปกตรัม
จุดเริ่มต้น/จุดสิ้นสุด	เวลาการเพิ่มขึ้นและลดลงทางกายภาพ
การเลื่อนสีหรือการเลื่อนฟอร์แมนต์	การเปลี่ยนแปลงของซองสเปกตรัม
ไมโครอินโทเนชั่น	การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย (ขึ้นลงหนึ่งครั้ง) ในความถี่
วิบราโต	การมอดูเลชั่นความถี่
ลูกคอ	การมอดูเลชั่นแอมพลิจูด
จู่โจม	คำนำหน้า
เสียงสุดท้าย	คำต่อท้าย

โปรดดูหลักฐานทางด้านจิตวิทยาการได้ยิน เพิ่มเติม ด้านล่าง

ความไพเราะของเสียงหรือโน้ตที่เครื่องดนตรีสร้างขึ้นนั้น บางครั้งอธิบายได้ในแง่ของผลรวมของความถี่ ที่แตกต่างกันหลายๆ ความถี่ ความถี่ต่ำสุดเรียกว่าความถี่พื้นฐานและระดับเสียงที่ความถี่นี้สร้างขึ้นจะใช้ตั้งชื่อโน้ต แต่ความถี่พื้นฐานไม่ใช่ความถี่ที่เด่นที่สุดเสมอไป ความถี่ที่เด่นที่สุดคือความถี่ที่ได้ยินมากที่สุด และมักจะเป็นพหุคูณของความถี่พื้นฐานเสมอ ตัวอย่างเช่น ความถี่ที่เด่นที่สุดของฟลุตแบบเป่าขวางคือสองเท่าของความถี่พื้นฐาน ความถี่สำคัญอื่นๆ เรียกว่าโอเวอร์โทนของความถี่พื้นฐาน ซึ่งอาจรวมถึงฮาร์โมนิกและพาร์เชียลฮาร์โมนิกคือ พหุคูณ จำนวนเต็มของความถี่พื้นฐาน เช่น ×2, ×3, ×4 เป็นต้น พาร์เชียลคือโอเวอร์โทนอื่นๆ บางครั้งอาจมีซับฮาร์โมนิกที่หารด้วยจำนวนเต็มของความถี่พื้นฐานด้วย เครื่องดนตรีส่วนใหญ่สร้างเสียงฮาร์โมนิก แต่เครื่องดนตรีหลายชนิดสร้างเสียงพาร์เชียลและ เสียง ที่ไม่เป็นฮาร์โมนิกเช่น ฉาบและเครื่องดนตรี อื่นๆ ที่มีระดับเสียงไม่แน่นอน

เมื่อ เล่น โน้ตปรับเสียงในวงออร์เคสตราหรือวงดนตรีคอนเสิร์ตเสียงที่ได้จะเป็นการผสมผสานของความถี่ 440 เฮิรตซ์, 880 เฮิรตซ์, 1320 เฮิรตซ์, 1760 เฮิรตซ์ และอื่นๆ เครื่องดนตรีแต่ละชิ้นในวงออร์เคสตราหรือวงดนตรีคอนเสิร์ตจะสร้างการผสมผสานของความถี่เหล่านี้ที่แตกต่างกัน รวมถึงฮาร์โมนิกและโอเวอร์โทนด้วย คลื่นเสียงของความถี่ต่างๆ จะซ้อนทับและรวมกัน และความสมดุลของแอมพลิจูดเหล่านี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ของเครื่องดนตรีแต่ละชิ้น

วิลเลียม เซธาเรสเขียนว่า การปรับเสียง แบบ Just Intonationและสเกลเสียงเท่ากัน แบบตะวันตก มีความสัมพันธ์กับสเปกตรัม ฮาร์มอนิก หรือเสียงของเครื่องดนตรีตะวันตกหลายชนิดในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน เช่น เสียงที่ไม่เป็นฮาร์มอนิกของ ระนาด ไทย (เครื่องดนตรีคล้ายระนาด) มีความสัมพันธ์กับ สเกล เพโลคเจ็ด เสียงที่ใกล้เคียงกับเสียงเท่ากัน ซึ่งใช้ในการปรับเสียง ในทำนองเดียวกัน สเปกตรัมที่ไม่เป็นฮาร์มอนิกของ ระนาดโลหะ บาหลีที่รวมกับเครื่องดนตรีฮาร์มอนิก เช่นระบับ สายหรือเสียงร้อง มีความสัมพันธ์กับสเกล สเลนโดรห้าโน้ตที่ใกล้เคียงกับเสียงเท่ากันซึ่งพบได้ทั่วไปในดนตรีกาเมลัน ของอินโดนีเซีย ^{[ 6 ]}

โทนเสียงได้รับผลกระทบอย่างมากจากองค์ประกอบต่อไปนี้ของซองเสียง : เวลาและลักษณะการเริ่มต้นของเสียง การลดลง การคงอยู่ การปล่อยเสียง ( ซองเสียง ADSR ) และเสียงชั่วขณะดังนั้น สิ่งเหล่านี้จึงเป็นส่วนควบคุมทั่วไปในซินเธไซเซอร์ ระดับมืออาชีพ ตัวอย่างเช่น หากเราตัดส่วนเริ่มต้นของเสียงเปียโนหรือทรัมเป็ตออกไป จะทำให้ระบุเสียงได้ยากขึ้น เนื่องจากเสียงค้อนกระทบสายหรือเสียงแรกของริมฝีปากผู้เล่นที่เป่าทรัมเป็ตนั้นมีลักษณะเฉพาะของเครื่องดนตรีเหล่านั้นอย่างมาก ซองเสียงคือโครงสร้างแอมพลิจูดโดยรวมของเสียง

เสียงเครื่องดนตรีมีบทบาทเพิ่มมากขึ้นในการเรียบเรียงดนตรีในช่วงศตวรรษที่ 18 และ 19 เบอร์ลิโอซ์^{[ 7 ]}และวากเนอร์^{[ 8 ]}มีส่วนสำคัญในการพัฒนาในช่วงศตวรรษที่ 19 ตัวอย่างเช่น "โมทีฟการนอนหลับ" ของวากเนอร์จากองก์ที่ 3 ของโอเปราDie Walküre ของเขา มีบันไดเสียงโครมาติก ที่ลดลง ซึ่งผ่านช่วงเสียงของวงออร์เคสตรา เริ่มจากเครื่องเป่าลมไม้ (ฟลุต ตามด้วยโอโบ) จากนั้นเป็นเสียงเครื่องสายจำนวนมากโดยมีไวโอลินเป็นผู้บรรเลงทำนอง และสุดท้ายคือเครื่องทองเหลือง (แตรฝรั่งเศส)

เดบัสซีผู้ประพันธ์เพลงในช่วงทศวรรษสุดท้ายของศตวรรษที่ 19 และทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 ได้รับการยกย่องว่ายกระดับบทบาทของเสียงดนตรีให้สูงขึ้นไปอีกขั้น: "ดนตรีของเดบัสซียกระดับเสียงดนตรีให้มีสถานะโครงสร้างที่ไม่เคยมีมาก่อนอย่างเห็นได้ชัด ในPrélude à l'après-midi d'un fauneสีของฟลุตและพิณทำหน้าที่อ้างอิง" ^{[ 9 ]}แนวทางการเรียบเรียงดนตรีของมาห์เลอร์แสดงให้เห็นถึงบทบาทที่เพิ่มขึ้นของเสียงดนตรีที่แตกต่างกันในดนตรีช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นอร์แมน เดล มาร์ อธิบายข้อความต่อไปนี้จาก ท่อน Scherzoของซิมโฟนีหมายเลข 6 ของเขา ว่า

"การเชื่อมโยงเจ็ดบาร์กับทริโอประกอบด้วยส่วนขยายแบบ diminuendo ของ As ที่ซ้ำกัน ... แม้ว่าตอนนี้จะสูงขึ้นในลำดับของอ็อกเทฟที่ซ้อนกันซึ่งกระโดดข้ามด้วย C ที่เพิ่มเข้าไปใน As ^{[ 10 ]}จากนั้นอ็อกเทฟที่ต่ำกว่าก็หายไปและเหลือเพียง C เพื่อให้สอดคล้องกับวลีโอโบแรกของทริโอ"

ในช่วงท่อนเหล่านี้ มาห์เลอร์ได้นำโน้ตที่ซ้ำกันไปใช้กับเครื่องดนตรีหลากหลายชนิด ทั้งแบบผสมและแบบเดี่ยว เริ่มต้นด้วยแตรและเครื่องสายแบบดีดนิ้ว ไล่ไปจนถึงทรัมเป็ต คลาริเน็ต ฟลุต ปิคโคโล และสุดท้ายคือโอโบ

(ดู Klangfarbenmelodieเพิ่มเติม)

ในดนตรีร็อกตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1960 ถึงทศวรรษ 2000 คุณลักษณะเฉพาะของเสียงต่างๆ มีความสำคัญต่อบทเพลง ตัวอย่างเช่น ในดนตรีเฮฟวีเมทัล ผลกระทบทางเสียงของ คอร์ดทรงพลังที่ถูกขยายเสียงและบิดเบือนอย่างหนักหน่วงซึ่งเล่นด้วยกีตาร์ไฟฟ้าผ่านแอมป์กีตาร์ที่ดังมากและตู้ลำโพง หลายแถว เป็นส่วนสำคัญของเอกลักษณ์ทางดนตรีของแนวเพลงนี้

บ่อยครั้งที่ผู้ฟังสามารถระบุเครื่องดนตรีได้ แม้ว่าจะมีระดับเสียงและความดังที่แตกต่างกัน ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน และโดยผู้เล่นที่แตกต่างกัน ในกรณีของคลาริเน็ตการวิเคราะห์ทางอะคูสติกแสดงให้เห็นรูปคลื่นที่ไม่สม่ำเสมอมากพอที่จะบ่งชี้ว่ามีเครื่องดนตรีสามชิ้นแทนที่จะเป็นชิ้นเดียว เดวิด ลูซ เสนอว่านี่หมายความว่า

"[ต้องมีรูปแบบคลื่นเสียงที่ชัดเจนบางอย่างในเครื่องมือข้างต้นซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับตัวแปรข้างต้น" ^{[ 11 ]}

อย่างไรก็ตาม โรเบิร์ต เอริคสัน โต้แย้งว่ามีรูปแบบที่สม่ำเสมอเพียงเล็กน้อย และไม่สามารถอธิบาย "...พลังแห่งการรับรู้และการระบุตัวตน" ของเราได้ เขาเสนอให้ยืมแนวคิดเรื่องความคงที่เชิงอัตวิสัยจากการศึกษาเกี่ยวกับการมองเห็นและ การรับ รู้ทางสายตา^{[ 12 ]}

การทดลองทางจิตวิทยาเสียงตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมาพยายามที่จะอธิบายธรรมชาติของเสียง วิธีหนึ่งเกี่ยวข้องกับการเล่นเสียงเป็นคู่ๆ ให้ผู้ฟังฟัง จากนั้นใช้ อัลกอริทึม การปรับขนาดหลายมิติเพื่อรวบรวมการตัดสินความไม่เหมือนกันของเสียงเหล่านั้นลงในพื้นที่เสียง ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันมากที่สุดจากการทดลองดังกล่าวคือความสว่างหรือการกระจายพลังงานสเปกตรัม^{[ 13 ]}และจังหวะหรืออัตราและความสอดคล้อง^{[ 14 ]}และเวลาเพิ่มขึ้น^{[ 15 ]}ของการโจมตีเป็นปัจจัยสำคัญ

แนวคิดของไตรสติมูลัสมีต้นกำเนิดมาจากโลกของสี โดยอธิบายถึงวิธีการผสมสีหลักสามสีเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสีที่กำหนด ในทำนองเดียวกัน ไตรสติมูลัสทางดนตรีจะวัดการผสมผสานของฮาร์โมนิกในเสียงที่กำหนด โดยจัดกลุ่มเป็นสามส่วน โดยพื้นฐานแล้วเป็นข้อเสนอในการลดจำนวนส่วนประกอบเสียงจำนวนมาก ซึ่งอาจมีจำนวนหลายสิบหรือหลายร้อยในบางกรณี ให้เหลือเพียงสามค่า ไตรสติมูลัสแรกวัดน้ำหนักสัมพัทธ์ของฮาร์โมนิกแรก ไตรสติมูลัสที่สองวัดน้ำหนักสัมพัทธ์ของฮาร์โมนิกที่สอง ที่สาม และที่สี่รวมกัน และไตรสติมูลัสที่สามวัดน้ำหนักสัมพัทธ์ของฮาร์โมนิกที่เหลือทั้งหมด: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

${\displaystyle T_{1}={\frac {a_{1}}{\sum _{h=1}^{H}a_{h}}},\quad T_{2}={\frac {a_{2}+a_{3}+a_{4}}{\sum _{h=1}^{H}a_{h}}},\quad T_{3}={\frac {\sum _{h=5}^{H}{a_{h}}}{\sum _{h=1}^{H}a_{h}}}.}$

อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีหลักฐาน การศึกษา และการประยุกต์ใช้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบการนำเสนอแบบนี้ เพื่อยืนยันความถูกต้องของมัน

คำว่า "ความสว่าง" ยังถูกนำมาใช้ในการอภิปรายเกี่ยวกับลักษณะเสียง โดยเปรียบเทียบกับความสว่างทางสายตา อย่างคร่าวๆ นักวิจัยด้านลักษณะเสียงถือว่าความสว่างเป็นหนึ่งในความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่างเสียง^{[ 14 ]}และกำหนดรูปแบบทางเสียงเป็นตัวบ่งชี้ปริมาณของเนื้อหาความถี่สูงในเสียง โดยใช้การวัดเช่นจุดศูนย์กลางสเปกตรัม

• ฟอร์แมนต์

• จอห์น เกรย์, 1975. การสำรวจลักษณะเสียงดนตรี (วิทยานิพนธ์ปริญญาเอก)