音色在人耳辨别不同的声音时起了重要的作用，当声音的音高和响度都完全一样的时候，可以用音色来描述声音的特征。
音色主要由声音的谐波成分和动态特性(例如颤音、冲击和衰减包络)决定。下面，我们来讲讲这几个影响音色的物理量的概念。
相信大家对谐波应该是不陌生的。对于持续的音调，最重要的是谐波成分。谐波的数量，以及它们之间的相对强度分布，对音色特性非常重要。
对于乐器发出的声音，有基频和泛音的概念。
基频是指所有谐波中最小的那个共振频率。不管是乐器还是机械机构、电子器件、或电磁器件，共振频率都是由振动物体的物理参数决定的。共振这个概念我们从初中物理课本上就能找到，就不再赘述了。谐波是指的基频的整数倍的频率成分。振动的弦、开放式圆柱形空气柱、圆锥形空气柱发出的声音都只包含基频和谐波。
对于弦，其基频可由下述公式计算得到，其中T为弦张力，m为弦质量，L为弦长度。
对于两端开口的圆柱形空气柱，两个开口端位置为声波的波腹位置(因为开口处连接着外界大气，不可能制造出很大的压力变化)，圆柱的中间位置有一个节点。其基频的计算公式如下，其中Vsound为声速，L为圆柱体的长度。
对于圆锥形空气柱，其基频的计算公式与开放式圆柱形空气柱的一样。
如果将开放式圆柱形空气柱的一端封闭，它就只能发出奇数谐波了，如下图所示。封闭的一端被固定为波形的节点，开放的一端只能是波腹。
大家可以自己去脑补，哪些乐器符合上述几种不同的模型。猜一猜，笛子是两端开口的还是单端开口的呢？看了这几种模型，大家有没有豁然开朗的感觉呢？原来，没有一点振动噪声的理论基础，要玩好乐器是很困难的呢。
实际上，泛音包含与基频成整数倍的谐波成分和不成整数倍的声音成分。上面介绍了集中典型的生成整数倍谐波的物理模型，还有一些结构会发出不成整数倍的声音，我们把这些声音叫做非谐波泛音。不同形状的膜片，其泛音的形式是不一样的。
例如上图所示的矩形膜片，就可以发出诸如1.41，1.73，2.38这种非整数倍的泛音。
也许有同学会说从来没有见过矩形的膜片，比如鼓的蒙皮就是圆形的。稍安勿躁，我们先说矩形，是因为圆形膜片的振型更复杂。先上一张图，如下。
用一个三维的图来帮助大家理解，下图是圆形膜片的前4个振型。
圆形膜片有这么多振型，哪些是我们最想要的呢？下面以定音鼓为例，介绍首选振型的概念。对于定音鼓，振型11是频率最低的首选振型。其它首选振型依次为：21，31，41，51，61，如下图所示。
记振型11对应的频率为f0，其它振型的频率也用f0的倍数记录。可以推算出各个首选振型之间的音程(以后我们会介绍音程的概念)。同一个定音鼓，不同的演奏者敲出来的声音感觉不一样，有点好听，有的不好听。其中一个重要的原因是好的演奏者知道怎么激励出首选阵型。
从理论上来讲，圆形膜片的固有频率计算公式如下，其中T为膜张力(单位为N/m)，sigma为密度(单位为kg/平方米)，D为直径(单位为米)。
除了乐器的音色不同之外，ACOUTEC再小声的告诉大家一个秘密，我们之所以要规定拼音或者英语里26个字母有些叫做元音，有些叫做辅音，也是因为每个元音的谐波成分可以激起基底膜明显的不同部位的共振，人能很明显的区分它们。更深入的知识就不在这里展开了。
