作為音樂與聲學(xué)的交叉學(xué)科，音樂聲學(xué)在研究側(cè)重點上存在兩種模式：作為音樂學(xué)分支的音樂聲學(xué)重點研究樂器聲學(xué)、歌唱聲學(xué)、音樂心理聲學(xué)、音樂生理聲學(xué)、作曲技術(shù)理論和民族音樂學(xué)中的聲學(xué)問題；作為聲學(xué)分支的音樂聲學(xué)重點研究音樂現(xiàn)象的物理屬性、音樂信號識別和處理、室內(nèi)聲學(xué)等內(nèi)容。雖側(cè)重點不同，但所用的基本原理、研究方法和技術(shù)手段基本相同。
音樂聲學(xué)是古典科學(xué)中較為發(fā)達(dá)的學(xué)科之一，早期的聲學(xué)研究與音樂融為一體，二者關(guān)系密不可分。在歐洲，將“聲學(xué)”脫離音樂而獨立存在始于法國科學(xué)家J.索弗爾（1653～1716），他建議對聲音的研究不應(yīng)僅限于音樂，而應(yīng)當(dāng)成為一門獨立的學(xué)科，并將這門學(xué)科以法語稱為acoustigue，即“聲學(xué)”。這是現(xiàn)代聲學(xué)學(xué)科開端的標(biāo)志，同時也反證了早期音樂與聲學(xué)的共存關(guān)系。
文藝復(fù)興以后，歐洲在音樂聲學(xué)研究方面出現(xiàn)了一些代表性人物：伽利略在17世紀(jì)初提出音的高低取決于弦線在每秒鐘內(nèi)振動的次數(shù)（頻率）。M.梅森1636年提出弦振動除基音以外還有泛音，并用聽到火槍的聲音與看到閃光之間的時間間隔，測定了聲速。索弗爾正確解釋了“拍音”的現(xiàn)象，并用以測量管風(fēng)琴的發(fā)音頻率。E.克拉德尼用實驗方法研究了弦、棒、板的振動，利用沙盤觀察物體的振動，這種沙盤振動圖形后人稱為“克拉德尼圖”。他還發(fā)現(xiàn)了弦和棒的縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動，并測定了聲音在不同介質(zhì)中的速度。F.薩瓦爾則致力于弦樂器上的聲音共鳴問題。
進(jìn)入19世紀(jì)，歐洲和美國的音樂聲學(xué)研究開始加速發(fā)展。在眾多科學(xué)家中德國生物學(xué)家兼物理學(xué)家H.von黑爾姆霍爾茨是最具代表性的人物，他于1863年出版的《作為音樂理論的生理學(xué)基礎(chǔ)的音感覺論》一書，至今仍是音樂聲學(xué)的經(jīng)典文獻(xiàn)。他設(shè)計了球狀的共鳴器用以分析人聲和其他樂音中的泛音成分，他還用電磁方法人工產(chǎn)生元音，模仿風(fēng)琴管的音色。他用“拍音”理論解釋了協(xié)和感的物理依據(jù)等。1871年美國人T.A.愛迪生發(fā)明了留聲機(jī)，代表著音樂錄音時代的開始。美國建筑聲學(xué)專家W.C.賽賓在1895～1915年，開廳堂聲學(xué)應(yīng)用研究之先河，發(fā)表了一系列有關(guān)室內(nèi)音樂聲學(xué)研究的論文，包括對廳堂中聲音衰減的分析和矩形房間混響時間的計算方法等。利用不同消聲材料的特性來改變房間的聽音環(huán)境也由此發(fā)端。
至20世紀(jì)中葉后，隨著計算機(jī)特別是微型計算機(jī)的誕生和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代音樂聲學(xué)研究在傳統(tǒng)內(nèi)容上又衍生、擴(kuò)展出許多新的領(lǐng)域，如電子合成樂音技術(shù)、計算機(jī)輔助音樂制作和音樂聲學(xué)研究等?，F(xiàn)代音樂聲學(xué)的研究手段和工具也有了長足發(fā)展，對音樂音響的可視化研究和分析已經(jīng)普及，音樂聲學(xué)對音樂實踐和音樂生活的介入達(dá)到前所未有的廣泛程度。
聲學(xué)也是中國古代科學(xué)中最為發(fā)達(dá)的學(xué)科之一，“感于物而動，故形于聲；聲相應(yīng)，故生變；變成方，謂之音”。儒家經(jīng)典《樂記》中的這段話對“聲”和“音”的區(qū)別和聯(lián)系作了簡明概括。中文“聲學(xué)”一詞，首次出現(xiàn)在于宋代科學(xué)家沈括的《夢溪筆談》中：“此乃聲學(xué)至要妙處也。今人不知此理，故不能極天地至和之聲”。然此時中文“聲學(xué)”一詞的出現(xiàn)尚不意味著聲學(xué)已經(jīng)脫離了音樂而成為一門獨立的學(xué)科。
有關(guān)中國古代音樂聲學(xué)的理論散見于經(jīng)、史、子、集之中。在許多朝代史書中都有專門篇幅記載如何使用律歷或音樂的文字。在有關(guān)律學(xué)、樂器制造、音樂演奏和演唱技巧的文獻(xiàn)中多有涉及音樂聲學(xué)范疇的內(nèi)容。
注重樂律理論研究是中國古代音樂聲學(xué)最顯著的特點，世界上唯有中國在此領(lǐng)域擁有如此眾多的學(xué)者和著述。早在春秋戰(zhàn)國時代，中國已經(jīng)出現(xiàn)成熟的樂律計算理論和樂器調(diào)音工具，如三分損益律和定律用的律管等，此可視為中國早期音樂聲學(xué)的誕生。明代朱載堉在世界上率先解決了十二平均律的數(shù)學(xué)計算問題。中國古代音樂聲學(xué)的另一突出成就是雙音編鐘的制造，即利用一種特殊的鑄造和調(diào)音技術(shù)使一個鐘發(fā)出兩個樂音，這一技術(shù)在西周中晚期達(dá)到頂峰，其代表作是1978年在湖北省隨縣出土的曾侯乙編鐘。中國也是較早提出管口校正公式的國家，如晉代曾出現(xiàn)實際運用管口校正原理的荀勖笛律；明代又出現(xiàn)朱載堉保留律管長度而另辟途徑解決管口校正問題的異徑管律。
19世紀(jì)下半葉，隨著西方聲學(xué)理論著作的傳入，中國的音樂聲學(xué)開始融入具有現(xiàn)代科學(xué)意義的研究成分。1893年出版《聲學(xué)揭要》除介紹了基本聲學(xué)原理外，還論及樂音和樂器發(fā)聲原理等內(nèi)容，這是國外現(xiàn)代音樂聲學(xué)理論首次引入中國。此書由美國傳教士W.M.赫士口譯，朱葆琛筆述，周文源校訂，書中主要內(nèi)容來自法國物理學(xué)家A.加諾所著《初等物理學(xué)》的英譯本。
物理學(xué)家出身的語言學(xué)家、作曲家趙元任在1920年前后從事中國語言音調(diào)的實驗研究，始創(chuàng)漢語聲調(diào)波形研究方法。由于他自覺地依據(jù)漢語聲調(diào)變化規(guī)律進(jìn)行歌曲創(chuàng)作，使他的作品在演唱者和欣賞者中都受到極大歡迎，一些作品流傳至今仍歷演不衰。劉半農(nóng)是中國20世紀(jì)初另一位在音樂聲學(xué)領(lǐng)域頗有造詣的語言學(xué)家和音樂學(xué)家。在法國留學(xué)期間，他用當(dāng)時最先進(jìn)的“浪紋計”對中國12個地區(qū)漢語方言的“四聲”進(jìn)行測算后，首次提出中國的四聲“只是頻率高低之別”的結(jié)論。他在音樂聲學(xué)方面最著名的研究是用儀器對天壇所藏中國古代編鐘和編磬進(jìn)行測音研究，開實驗律學(xué)之先河。他最早用現(xiàn)代算術(shù)公式解釋了朱載堉的“新法密率”（十二平均律），即：
縱觀20世紀(jì)上半葉，中國在音樂聲學(xué)研究領(lǐng)域雖有一些成果，但較為零散，有些重要成果多在國外完成。這種狀況與當(dāng)時中國不太穩(wěn)定的社會局勢有很大關(guān)系。從20世紀(jì)50年代起，中國音樂聲學(xué)有了較大發(fā)展。特別是隨著中國科學(xué)院聲學(xué)研究所、南京大學(xué)聲學(xué)研究所、中國藝術(shù)研究院音樂研究所聲學(xué)實驗室等聲學(xué)研究機(jī)構(gòu)的相繼成立，中國的音樂聲學(xué)研究進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，并在以下領(lǐng)域出現(xiàn)了較為引人注目的研究成果：
中國民族樂器在聲音上具有鮮明的民族特征，如何運用聲學(xué)理論闡明這些特征，并用以指導(dǎo)民族樂器的改良工作，成為音樂聲學(xué)工作者普遍關(guān)心的問題。在這方面南京大學(xué)聲學(xué)研究所的音頻研究室和中國藝術(shù)研究院音樂研究所聲學(xué)實驗室做了大量工作，主要包括二胡、琵琶、中阮、仿唐代樂器、巴烏、揚琴、鼓、箜篌、編鐘等各類樂器的音準(zhǔn)、音量檢測、頻譜分析和音質(zhì)鑒定。這些工作對民族樂器的改良工作起到了積極推動作用。
1978年，曾侯乙編鐘的出土，證實了中國商周時期的編鐘具有“一鐘雙音”的性能特征，聲學(xué)界由此掀起一股研究古代編鐘振動模式的熱潮，焦點是解釋為什么在同一個板振動體上能夠發(fā)出2個獨立的樂音。這一問題先后由中國科學(xué)院聲學(xué)研究所、哈爾濱科技大學(xué)、中國自然科學(xué)史研究所等單位的學(xué)者給出解釋：古代編鐘的合瓦形結(jié)構(gòu)使之能同時存在2個互為抑制的振動模式，在此振動模式基礎(chǔ)上，通過鐘匠對鐘的內(nèi)壁做精心銼磨、調(diào)音，就能實現(xiàn)一個鐘體上發(fā)出兩個相距為三度音程關(guān)系的樂音。因為一鐘雙音現(xiàn)象為中國所特有，所以國外學(xué)術(shù)界對中國同行的研究也予以重視。
中國提琴制作在國際上屢次獲獎，一方面說明中國的提琴制作大師具有世界一流的制作水平，同時也與他們注重基礎(chǔ)材料聲學(xué)研究緊密相關(guān)，例如中央音樂學(xué)院提琴制作中心自20世紀(jì)90年代就開始利用計算機(jī)從事木材彈性模量分析研究。
從20世紀(jì)80年代末開始，北京大學(xué)物理系與中國藝術(shù)研究院音樂研究所視聽技術(shù)實驗室合作開展人耳音樂聽覺心理研究，內(nèi)容包括人耳對最小音高差的分辨能力、音樂家的音準(zhǔn)感和人耳對最小音強(qiáng)差分辨能力測定，主要研究成果為：①對大多數(shù)音樂家來說，音差分辨閾值為6～8音分；個體差異中存在的極端值分別為2音分和50音分；②音樂家在中、低音區(qū)對音高差異具有較強(qiáng)的分辨能力；③后天的聽覺指向性的訓(xùn)練對人耳的音差分辨能力有一定影響；④多數(shù)音樂家的同一性音準(zhǔn)感具有－10～+10音分的寬容性；⑤多數(shù)音樂家的和聲性音準(zhǔn)感具有－38～+14音分的寬容性；這些研究結(jié)果中，有關(guān)普通人最小音高差分辨能力的試驗數(shù)據(jù)與國外的一些研究結(jié)果（如美國心理學(xué)家C.E.西肖爾、德國科學(xué)家茨維克爾、美國著名音樂聲學(xué)專家T.D.羅辛等）大致相當(dāng)，對音樂家音準(zhǔn)感所做的研究則屬于世界領(lǐng)先水平。這些研究成為制定樂器調(diào)音誤差標(biāo)準(zhǔn)的參照數(shù)據(jù),為樂律學(xué)研究和樂器制造提供了理論和實踐的依據(jù)。
對動態(tài)音樂作測量分析和統(tǒng)計有助于人們從客觀角度認(rèn)識被感知的音樂對象，這種研究對不同民族音樂風(fēng)格的比較和民族音樂的律制研究十分有益。從20世紀(jì)60年代開始，中國藝術(shù)研究院音樂研究所在音樂聲學(xué)家王湘的領(lǐng)導(dǎo)下就開始了這方面研究并持續(xù)至今，不僅積累了對實時音樂進(jìn)行測量的寶貴經(jīng)驗，還為探討中國各地區(qū)的民間律制風(fēng)格特征、中外音樂音響形態(tài)的比較研究開拓出一種新的研究模式。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，音樂研究所先后研制出多種實用的計算機(jī)測音系統(tǒng)，可以對嗓音和各種不同類型樂器聲音進(jìn)行動態(tài)測量，方便音樂界人士直接操作使用。
南京大學(xué)聲學(xué)研究所的包紫薇教授自20世紀(jì)80年代起帶領(lǐng)研究生在該領(lǐng)域做了大量研究，包括頻帶寬度、頻率不規(guī)則性、聲延遲、錄放場所的頻率不規(guī)則性等因素對錄音制品“保真度”的影響；如何為電聲器件、錄放音系統(tǒng)、廳堂等硬件的音質(zhì)評價遴選合適的音樂節(jié)目源并制訂音質(zhì)主觀評價方法的規(guī)范；立體聲節(jié)目聲像定位研究；樂音振動的非線性（如分岔、次諧波）聽感研究等。這些研究有助于分析用電聲技術(shù)制造出來的錄音制品與現(xiàn)場演出之間的差異，進(jìn)而提高電聲音樂制品的聲音質(zhì)量。
中國藝術(shù)研究院音樂研究所從1992年開始了一項建立中國民族樂器音色庫的工程，旨在利用數(shù)字多媒體技術(shù)保護(hù)瀕臨消亡的中國民族樂器的音色。音色庫的內(nèi)容包括樂器的各種音響資料（單音、音階、各種演奏技巧、樂曲片段等）、圖片資料和背景文字說明，利用光盤介質(zhì)作載體，按數(shù)據(jù)庫格式存儲和檢索，這項工程對如何利用高新技術(shù)保護(hù)和利用民族樂器的音響資源起到了示范作用。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著音樂聲學(xué)在中國受到重視，各種學(xué)術(shù)研討會也隨之召開：1990年和1991年，由北京大學(xué)、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所和中國藝術(shù)研究院音樂研究所共同在北京舉辦了兩屆音樂物理、音樂心理學(xué)術(shù)研討會，1992年在北京舉辦了國際音樂聲學(xué)學(xué)會年會，1994年和1997年分別在中國北京和日本東京舉辦了兩屆中日音樂聲學(xué)研討會。這些學(xué)術(shù)活動對中國的音樂聲學(xué)研究起到了很大推動作用。香山科學(xué)會議是中國科技部和中國科學(xué)院共同創(chuàng)辦、以研究重大科學(xué)問題為主的會議平臺，該平臺于2011年6月22～23日在北京香山召開了以“音樂聲學(xué)”為主題的學(xué)術(shù)討論會。來自中國科學(xué)院、音樂學(xué)院和高等院校的40余位科學(xué)界和音樂界專家學(xué)者圍繞樂器材料聲學(xué)、樂器工藝聲學(xué)和音樂感知等議題展開了深入的學(xué)術(shù)交流，對推動中國21世紀(jì)的音樂聲學(xué)研究、促進(jìn)音樂與科技界的學(xué)術(shù)合作起到了非常重要的作用。
比較中西音樂聲學(xué)的歷史發(fā)展，在理論方面，古代中國多使用直觀性的表述方式，如使用振動體長度比而不使用頻率比來表示音程關(guān)系，西方則多使用抽象的表述方式；在思維方式上，中國常將音樂聲學(xué)與其他學(xué)科（諸如天文、醫(yī)學(xué)、歷法甚至政治）聯(lián)系起來進(jìn)行綜合研究，而西方專注聲學(xué)學(xué)科的獨立性發(fā)展。在實踐方面，中國古代文人普遍存在“重道輕器”的傾向，由此造成中國古代音樂聲學(xué)在實際應(yīng)用領(lǐng)域弱于西方，典型的例證如：朱載堉“新法密率”（即十二平均律）這樣重大理論建樹對當(dāng)時的音樂實踐沒有產(chǎn)生任何影響；相比之下，歐美音樂聲學(xué)研究與音樂實踐結(jié)合緊密，理論研究成果常對音樂實踐產(chǎn)生積極推動作用，突出者如中庸全音律推動了管風(fēng)琴音樂發(fā)展，室內(nèi)聲學(xué)理論帶來了音樂廳設(shè)計的革命，樂音基本性質(zhì)的研究與電子學(xué)的結(jié)合創(chuàng)造了電子樂器和數(shù)字音頻合成與處理技術(shù)等。
音樂聲學(xué)主要研究內(nèi)容包括：音樂聲的基本性質(zhì)；樂器（含嗓音）聲學(xué)；室內(nèi)音樂聲學(xué)；音樂電聲學(xué)。
音樂聲是音樂使用的音響材料的總稱。音樂聲的基本性質(zhì)是音樂聲學(xué)研究中最悠久且最具基礎(chǔ)性的研究科目，內(nèi)容涉及音樂聲的發(fā)生及其傳播規(guī)律；音樂聲的物理屬性與聽感之間的關(guān)系；外界環(huán)境條件對音樂聲的影響等。
聲音的存在離不開3個必備條件：振動源、傳播介質(zhì)和聽覺系統(tǒng)，音樂聲作為聲音的一個特殊種類也不例外。當(dāng)物體圍繞一個位置做往返運動時稱為振動。振動的物體即是振動源。維持物體振動需要兩個基本條件：其一是能夠激勵物體振動的裝置，稱激勵器，其二是能夠維持裝置做功的能量，演奏任何一件樂器都不能缺少這兩個條件。例如，當(dāng)我們敲鑼打鼓時，鑼槌和鼓槌便是激勵器，能量則由演奏者的身體來提供。一架能自動演奏的電子樂器，同樣少不了這兩個條件：電子振蕩器就是激勵器，電源提供能量。
從類型上，振動可分為周期性振動和非周期性振動兩大類。如果每經(jīng)過一定時間，物體的振動或物理量的振動與起始時完全一樣，即運動物體的位置、方向、速率、速度的變化率等物理量的大小和變化都一樣，這種振動就稱周期振動，否則即為非周期振動。琴弦和口琴簧片的振動，都屬于周期性振動。而風(fēng)吹樹葉產(chǎn)生的振動，弦樂器拉奏或彈奏時琴弓或指甲與琴弦剛剛接觸的一剎那的振動則屬于非周期性振動。音樂聲中既有周期性振動，也有非周期振動。
為便于展開研究，人們常以簡諧振動作為研究音樂聲的基本振動模式，它是一種重復(fù)的、沒有衰減的，周而復(fù)始的正弦或余弦形振動，是最簡單的振動形式。數(shù)學(xué)式表示為：x=Asin（ωt+ψ0）或x=Acos（ωt+ψ0）。式中：A稱為振幅；（ωt+φ0）稱為相位，表示各時刻簡諧振動的運動狀態(tài)，φ0為初相位，ω稱為角頻率，t稱為時間。每經(jīng)歷一個周期t的時間，簡諧振動就回復(fù)到原來的狀態(tài)。振幅、頻率和相位是簡諧振動的三要素，也是構(gòu)成所有音樂聲復(fù)雜振動的三要素。其中，振幅與音強(qiáng)變化有關(guān)，頻率與音高變化有關(guān)，相位與聲像變化有關(guān)。
16世紀(jì)以前，人們以振動體（主要是弦或管）的長度標(biāo)示音的物理高度，用兩個振動體長度的比值標(biāo)示音程大小。16世紀(jì)以后，歐洲逐漸使用頻率來計量物體振動的快慢。頻率是每秒鐘物體振動的次數(shù)，計量單位為赫茲，符號為Hz。它與振動周期成倒數(shù)關(guān)系，即：周期=1/頻率。例如，標(biāo)準(zhǔn)音A4的振動頻率為440赫茲，其振動周期為1/440秒。
振動需要通過一定的介質(zhì)（如氣體、液體或固體）進(jìn)行傳播。振動在介質(zhì)中的傳播被稱為“波”。通常情況下，人類聽覺系統(tǒng)能夠感受到的波動在20～20000赫茲的振動頻率范圍內(nèi)，因此，稱該范圍內(nèi)的波為“聲波”；低于此范圍的波稱“次聲波”；高于此范圍的波稱“超聲波”。聲波可以在空氣、液體和固體中傳播。在空氣中聲波是縱波。
聲波在傳播過程中具有兩種重要性質(zhì)：疊加性，即如果有兩種以上的聲波相遇，總的聲波等于各分波的矢量和；干涉性，即當(dāng)兩列或兩列以上相近頻率、固定相位差的聲波在空間共存時，產(chǎn)生的振幅相互加強(qiáng)或相互減弱的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象直接導(dǎo)致“拍音”的出現(xiàn)。
聲波的傳播與光波相似，有反射、折射、散射、透射和衍射幾種形式。在設(shè)計音樂廳、錄音棚和音樂多功能廳等音樂場所時要充分考慮這些因素。幾種傳播形式中，聲波折射現(xiàn)象在音樂創(chuàng)作中常被應(yīng)用。聲波在傳播過程中遇到剛性界面時（如鋼板、水泥墻）會產(chǎn)生反射，而遇到非剛性界面時（如水），由于聲速的改變會導(dǎo)致聲波發(fā)生折射。
聲波折射會導(dǎo)致音高的變化。音樂中利用折射原理的例子有中國旅美作曲家譚盾的作品《永恒的水》協(xié)奏曲：樂手在敲擊鑼的過程中不斷將鑼放置水中再提出，結(jié)果銅鑼的音高和音色都發(fā)生了變化。這是因為鑼的振波在空氣—水—空氣的介質(zhì)轉(zhuǎn)換中聲波發(fā)生了折射。此時雖然鑼的振動波長沒發(fā)生變化，但在介質(zhì)轉(zhuǎn)換過程中聲速發(fā)生了改變，根據(jù)公式：頻率＝聲速/波長，因此鑼的振動頻率也就發(fā)生了變化。至于音色的變化，則是由于介質(zhì)密度的變化改變了振動物體的阻尼系數(shù)，使鑼的泛音成分（即頻譜）發(fā)生了改變所致。
當(dāng)振源在振動過程中發(fā)生位移時，也會發(fā)生音高變化，此現(xiàn)象稱“多普勒效應(yīng)”。其原理是因為振源與波的接收者之間由于位移導(dǎo)致接收者所接收到的振動頻率（或波長）在瞬間發(fā)生改變所致。
當(dāng)波源與接收者之間做相向運動即相互靠近時，接收者接收到的波長在瞬間變短，此時聽者聽起來聲音在升高；當(dāng)波源與接收者之間做反向運動即相互遠(yuǎn)離時，聽者又會感到聲音變低。生活中的例子如聽疾駛而來的火車鳴笛聲，先是升高，然后隨火車駛?cè)ザ档?。音樂中使用多普勒效?yīng)的例子有譚盾的《臥虎藏龍》協(xié)奏曲。
人類聽覺系統(tǒng)是將振動轉(zhuǎn)換為聲音感知的重要器官，沒有它人就聽不到聲音。當(dāng)振動以波的形式被人類聽覺系統(tǒng)接收、分析、轉(zhuǎn)換為生物電信號并傳遞到大腦中控制聲音的相應(yīng)部分之后，人才會有“聲音”的感覺。此過程如下圖所示：
人的聽覺系統(tǒng)包括外耳、中耳、內(nèi)耳和大腦聽感神經(jīng)，構(gòu)造復(fù)雜，許多器官的機(jī)能仍待查清。良好的聽覺系統(tǒng)是感受音樂的基本條件，與正常人相比，失聰或聽力低下者感受音樂的能力極為有限。事實證明，如果僅僅外耳和中耳受損，但內(nèi)耳和大腦聽覺神經(jīng)尚健全，仍然可以通過助聽器或者固體傳導(dǎo)來感受聲音。例如德國作曲家L.van貝多芬在耳朵失聰以后，用牙咬住指揮棒，將另一端接觸到鋼琴的音板上，這樣，琴弦振動便可以通過音板、指揮棒、牙齒、顱骨和耳蝸直接傳至內(nèi)耳神經(jīng)和大腦，最終完成音樂的聽辨過程。然而與正常聽覺相比，僅用骨傳導(dǎo)會損失許多音樂聲的細(xì)節(jié)。
大多數(shù)物體在振動時，除了存在整體振動外，還伴隨有不同部位的局部振動。一般把物體做整體振動時產(chǎn)生的聲音稱為“基音”，局部振動產(chǎn)生的聲音稱為“泛音”。通常情況基音能量最強(qiáng)，會決定一個樂音的主觀音高。但有些樂器由于共鳴體較小，不能匹配基音的振動頻率，導(dǎo)致基音聽起來很弱。典型的例子如二胡、鋼琴的低音區(qū)。
聲音可根據(jù)其所包含泛音的情況而分為“純音”和“復(fù)合音”。前者聲音中只含有基音振動成分，例如我們校音用的音叉所發(fā)出的聲音就是純音；后者聲音中既有基音又有泛音。一般而言，所有樂器（包括人聲）發(fā)出的聲音都是復(fù)合音。“頻譜”是指聲音中所含泛音的數(shù)量及各個泛音在強(qiáng)度上的相對關(guān)系。通常情況下，不同種類的樂器頻譜各不相同，由此導(dǎo)致其音色也不同。除頻譜外，另一個對音色有重要影響的因素是振動波形的包絡(luò)，任何振波都有一個從始振到衰減的過程，包絡(luò)即是從時間角度對這一強(qiáng)度變化所做的描述。對音色而言，包絡(luò)的起始(俗稱“音頭”)和結(jié)束(俗稱“音尾”)兩個部分最重要，盡管此過程非常短暫，而且?guī)缀醵际窃胍舫煞?，但對樂器的識別起著重要作用。有人曾做過實驗，把小提琴音響中的起始瞬態(tài)過程去掉，其結(jié)果聽起來很像管風(fēng)琴的音響。許多電子樂器在模仿自然樂器時，由于只注意對頻譜的模仿，忽略了起始瞬態(tài)過程，因而聽起來不真實。
“樂音”和“噪音”是音樂聲的兩大組成部分?；诓煌瑢W(xué)科角度對樂音和噪音有不同的定義。樂理教科書常用的定義來自物理聲學(xué)：“樂音是由周期性振動引起、在聽感上有明確高度的聲音；噪音是由非周期性振動引起、在聽感上沒有明確高度的聲音?！睋?jù)此，早期的樂理教科書將有音高樂器發(fā)出的聲音歸為樂音，而將大多數(shù)打擊樂器發(fā)出的聲音歸為噪音。但是近代聲學(xué)研究證明，音樂中極少使用純粹的樂音或噪音，絕大多數(shù)音樂中都同時包含樂音和噪音兩種成分，只是比例不同而已。例如，小提琴發(fā)出的聲音中，除了琴弦振動發(fā)出的樂音外，還包含著琴弓擦弦產(chǎn)生的噪音，而這種噪音成分正是判別小提琴音色和各種演奏弓法的重要標(biāo)志，如將其去掉，人們根本聽不出是小提琴聲音。在噪聲占主導(dǎo)地位的樂器中，如大鼓，其聲音中也有一定的樂音成分，從而使我們能區(qū)分鼓聲的高低。
音樂聲的物理刺激量與聽感之間的關(guān)系是音樂聲基本性質(zhì)研究的另一個重要領(lǐng)域。所有樂音在聽感上都具有音高、音強(qiáng)、音色和音長4種屬性，稱為樂音四要素。噪音只有音色、音強(qiáng)和音長的屬性，但沒有確定的音高感，有些噪音類樂器具有音區(qū)的歸屬感，如木魚也有高、中、低音之分?？茖W(xué)家經(jīng)過大量實驗認(rèn)定：決定音高感覺的物理量主要是振動頻率，頻率越高，聲音感覺越高，此外，聲壓、頻譜、包絡(luò)和時間也對音高感覺有輕微的影響；決定音強(qiáng)感覺的物理量主要是聲壓，由于人耳對聲壓感覺的變化范圍很大，為100萬倍，且人對聲音強(qiáng)弱的感覺與聲壓值的對數(shù)值成一定比例關(guān)系，為方便起見，聲學(xué)界就使用“聲壓級”這個物理量來表示聲音的強(qiáng)弱，它是將某聲壓值（p）與基準(zhǔn)聲壓（p0）之比的常用對數(shù)乘以20，即：20log10（p/p0）。其單位為分貝，用字母dB來表示，聲壓級越高，聲音聽起來越強(qiáng)，此外，頻率、頻譜、包絡(luò)和時間也對音強(qiáng)感覺有輕微影響；決定音色的物理量主要是聲波中泛音成分的構(gòu)成，即頻譜，同時也受到來自包絡(luò)、聲壓、頻率和時間的影響；決定音長感覺的物理量主要是時間，同時也受到來自聲壓、頻譜和頻率的影響；樂音四要素與物理量之間的相互關(guān)系見附表。
1935年，美國科學(xué)家S.史蒂文斯用實驗證明了聲壓變化對音高感覺會產(chǎn)生影響：他用純音作測試信號，當(dāng)強(qiáng)度從40增加到90分貝時，會產(chǎn)生相當(dāng)于一個全音(200音分)的音高變化。其規(guī)律是隨著強(qiáng)度的增加，低頻音會變得更低，高頻音會變得更高，中頻(1000～2000赫茲)只有微小變化，人們有時稱此為“史蒂文斯定律”。后人在對史氏定律作驗證工作時發(fā)現(xiàn)：如果用復(fù)合音作測試，其音高變化幅度要小一些。下圖是德國科學(xué)家E.特爾哈特1979年對15位參試者測試所得結(jié)果。
人耳對振動頻率和聲壓級的感受有一定限度，音樂常用基音頻率范圍在27～4186赫茲(即一架普通鋼琴的音域)之間。加上泛音可達(dá)16000赫茲。超出此范圍的樂音，其音高已不能被人耳清晰判別。語言聲的基音頻率范圍比音樂窄，一般在 100～800赫茲范圍內(nèi)。人耳對聲壓級的感受能力在0～120分貝，音樂聲一般在25～100分貝。音樂聲的音強(qiáng)和音高范圍見下圖。
人耳對音樂聲的感覺符合德國物理學(xué)家的G.T.費希納提出的客觀刺激量與主觀感覺量之間的相互關(guān)系，即S＝KlogR。式中，S表示主觀感覺量，K表示一個常數(shù)，R表示客觀刺激量。該定律揭示了主觀量與客觀量之間存在一種對數(shù)關(guān)系。后人通過進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)，這種對數(shù)關(guān)系只適合于中庸音區(qū)，在極高或極低音區(qū)會出現(xiàn)一定偏離。譬如在音高感覺上，人耳對極高音區(qū)的音準(zhǔn)有偏高的要求，對極低音區(qū)的音準(zhǔn)有偏低的要求。這一點在鋼琴的實測音高上得到了驗證。如下圖所示，在鋼琴中音區(qū)，實測音高基本符合十二平均律的音準(zhǔn)要求，隨著向兩端音區(qū)擴(kuò)展，實測數(shù)據(jù)逐漸偏離基準(zhǔn)線。在極高的音區(qū)，其音高偏高了約30多音分，而極低音區(qū)則偏低了約30多音分（圖中虛線是對每個琴鍵實測結(jié)果，實線是對實測數(shù)據(jù)平均化后的結(jié)果）。
在音量感知方面，人耳對中音區(qū)的聲音最為敏感，高音區(qū)次之，低音區(qū)最遲鈍?？茖W(xué)家據(jù)此制定出“人耳等響曲線圖”。如下圖所示，人耳對大約500～7000赫茲（相當(dāng)于b1—a5）音區(qū)的聲音最為敏銳，超出此音區(qū)，則必須提升音量才能達(dá)到與中音區(qū)聽感相仿的程度。譬如，若讓處于低音區(qū)的B（大字組B）聽起來與b1（小字1組b）一樣響，B音需要提高15分貝，如再低一個八度，則需要提高30分貝。由于主觀量與客觀量在極端音區(qū)不呈嚴(yán)格的對數(shù)關(guān)系，因此對實際音樂音響進(jìn)行分析時尚不能完全照搬費希納的公式。
樂器聲學(xué)是從聲學(xué)角度探討各種樂器的發(fā)聲機(jī)理，并對其音響性能的改善進(jìn)行研究。從聲學(xué)角度看，完備的樂器應(yīng)包含4個部分：①始振體，即產(chǎn)生振動的物體，如弦樂器的琴弦、木管樂器的簧片、作用于銅管樂器的人的嘴唇等；②激勵體，即能夠激發(fā)振動的物體，如弦樂器的琴弓、鋼琴的琴棰、歌唱者胸腔中的氣流等；③共鳴體，即擴(kuò)大始振體音量的物體，如弦樂器的琴箱、管風(fēng)琴的共鳴管、歌唱者的胸腔和口腔等；有些樂器的共鳴體同時還具耦合作用，即對發(fā)聲體的音高起調(diào)節(jié)作用，如一些木管樂器的管、木琴和鐘琴下面的共鳴管等；④調(diào)控裝置，即對樂器的音響和演奏性能加以控制的裝置，如鋼琴的擊鍵和止音裝置、管樂器的按鍵、手風(fēng)琴的風(fēng)箱等。有些打擊樂器只有始振體和激勵體，例如鑼、镲、小型木琴、拍板等，因為其音色和音高在出廠前已定制好。上述4個部分中的任何部分發(fā)生變化，都會影響該樂器的音響性能。對現(xiàn)存樂器實施改良工作的實質(zhì)就是對上述4個部分中的某些部分進(jìn)行改動從而實現(xiàn)樂器音響和操作性能的優(yōu)化。一般而言，樂器的始振體的性狀會直接影響樂器音高和音色，樂器激勵體和共鳴體的性狀對樂器音色有重要影響，樂器調(diào)控裝置對樂器音色、音域、音準(zhǔn)和操作性能都產(chǎn)生影響。
所有樂器始振體的物理性狀可歸為6類：弦振動、空氣柱振動、棒振動、膜振動、板振動和電子振蕩器振動。不同始振體的振動模式與其材料特性密切相關(guān)，相對而言，弦、空氣柱和電子振蕩器的振動模式較為簡單，其他幾種振動模式較為復(fù)雜。掌握不同振體發(fā)音的頻率公式有助于解決樂器設(shè)計和改良中出現(xiàn)的音準(zhǔn)問題，以下是幾種常用的頻率計算公式。
弦振動的頻率公式：（f表示振動頻率，T表示弦的張力，L表示弦長，m表示弦的質(zhì)量），即弦的振動頻率與弦的張力成正比，與弦的長度和質(zhì)量成反比。
空氣柱振動的頻率公式為：
棒振動的頻率公式為：
膜振動的頻率公式為：
板的振動模式可視為棒振動的平面擴(kuò)大，其頻率變化公式比較復(fù)雜。以周邊鉗定的板為例，其基頻公式為：
從樂器發(fā)聲結(jié)構(gòu)角度看，歌唱發(fā)聲機(jī)理最為復(fù)雜，其可類比為氣鳴樂器中的簧管樂器：氣流為激勵體，聲帶為始振體，咽腔、頭腔和胸腔為共鳴體，與歌唱相關(guān)的所有神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織是調(diào)控裝置。下圖左為發(fā)聲器官的生理結(jié)構(gòu)，右為發(fā)聲機(jī)理示意圖。
如圖所示，可視為一對自由振動的簧片。不歌唱時，聲帶處于放松狀態(tài)，聲門打開，空氣上下自由流通；歌唱時，喉肌收縮，兩片聲帶被拉緊，當(dāng)氣流從中間穿過時聲帶振動發(fā)聲。同簧管樂器一樣，聲帶本身振動的聲音必須與共鳴腔體發(fā)生耦合后才能轉(zhuǎn)換為悅耳的聲音?？茖W(xué)歌唱方法，一般指通過訓(xùn)練讓聲帶的振動能輕松地與共鳴腔體產(chǎn)生耦合，由此減輕聲帶本身的“做功”，進(jìn)而實現(xiàn)保護(hù)聲帶、持久歌唱的目的。
嗓音樂器有時可以運用特殊技巧，在歌唱的同時還吹奏某一件樂器，產(chǎn)生多聲部重奏的特殊效果。因為氣息的通過，在激發(fā)邊棱音、雙唇、簧片振動的同時，并不影響激發(fā)聲帶振動。這種特殊的音響結(jié)合，從聲學(xué)的角度講，是聲波的重疊。在這個重疊的過程中，嗓音通過另一空氣柱(管樂器)而再耦合，出現(xiàn)了十分復(fù)雜的聲波合成現(xiàn)象。兩個波在相位一致時，產(chǎn)生共振，高次泛音互相補(bǔ)充，音色互相靠攏，效果獨特。中國民間樂器演奏中就有這樣演奏的例子，例如管子演奏者在吹奏時，同時哼唱，發(fā)出一種類似喉聲的合成音；嗩吶卡戲時，同時嗓音發(fā)聲，使模仿惟妙惟肖。西洋銅管樂器也經(jīng)常使用嗓音與樂器同時發(fā)聲以獲得雙音效果的技巧。例如，德國作曲家C.M.von韋伯在其1815年創(chuàng)作的《e小調(diào)圓號協(xié)奏曲》中的華彩段落，要求演奏者同時發(fā)兩個音，一個由圓號發(fā)出，另一個由演奏者唱出。瑞典現(xiàn)代作曲家兼長號演奏家F.拉貝在其長號獨奏作品《巴斯塔》(Basta)中，也有兩聲部同時演奏的精彩段落，為許多長號演奏家所愛。
人們總是習(xí)慣在特定的環(huán)境中聆聽特定的音樂，例如，江南絲竹適合在小型的合奏廳來欣賞，而激越的軍樂隊總是在開闊的空間進(jìn)行演奏。如果將二者的音響空間倒置，其效果必然大相徑庭。室內(nèi)音樂聲學(xué)主要研究的問題就是音樂聲在各種不同空間環(huán)境中傳播的聽覺效果，所關(guān)注的基本問題包括：①室內(nèi)聲的基本組成，包括直達(dá)聲(即從聲源發(fā)出并到達(dá)室內(nèi)各處的聲波)和各種形式的反射聲(即從室內(nèi)各處反射回來的聲波)；②室內(nèi)聲場及其建立過程，包括聲的衰減，室內(nèi)聲場分布等；③描述室內(nèi)聲場的物理量，包括聲強(qiáng)、混響時間、聲能比、房間常數(shù)、混響半徑等聲學(xué)量；④影響室內(nèi)聲場的因素，包括房間的大小、形狀，壁面材料吸聲系數(shù)、聲源位置和強(qiáng)度，室外、室內(nèi)噪聲和隔聲等；⑤研究室內(nèi)聲場的方法，包括分析法、統(tǒng)計（能量）法、幾何（聲線）法、計算機(jī)模擬法等；⑥不同用途室內(nèi)聲場的特點和設(shè)計要求，如音樂廳、歌劇院、電影院、錄音演播室，還有小型家庭音響中心等；⑦對應(yīng)于聲場物理量的聽感的主觀心理量，如響度、音色、空間感、清晰度、可懂度等。
室內(nèi)音樂聲學(xué)研究中最為關(guān)注的是各種各樣反射聲的存在，特別是30毫秒內(nèi)的早期反射聲和混響聲。1951年提出的哈斯效應(yīng)理論，指出早期反射聲對響度、明晰度、豐滿度、明亮感等都有影響。進(jìn)一步的研究表明，早期反射聲中的側(cè)向反射聲對主觀聽感有很大影響。它的時間分布影響空間感和音色。如果側(cè)向反射聲的低頻成分強(qiáng)，則有較好的空間感，而側(cè)向聲的高、低頻成分之比則會影響音色。聽音環(huán)境的聲場狀況與空間尺寸的長、寬、高有關(guān)，基本設(shè)計要求是三者之比以無理數(shù)為好，不要整數(shù)，以避免產(chǎn)生聲音“染色”，即對某一頻率段的聲音反射過強(qiáng)?？茖W(xué)家經(jīng)常推薦的音樂空間的長、寬、高比例是1.618∶1∶0.618（黃金分割比例）和1∶∶（根式比例）。
混響時間是室內(nèi)音樂聲學(xué)非常重要的一個數(shù)據(jù)指標(biāo)。其定義是指當(dāng)聲源停止發(fā)聲后聲場中的聲能密度衰減60分貝所需要的時間，記作T60。衰減60分貝就是能量變?yōu)槌跏嫉?/106（百萬分之一）美國建筑聲學(xué)專家W.C.賽賓在1900年提出了計算混響時間的賽賓公式，即：
一般而言，錄音室或播音室的混響時間要短些，中頻大多控制在1秒鐘以內(nèi)。廳堂的混響時間可以長些。音樂廳的混響時間一般接近或超過2秒。如美國波士頓音樂廳的中頻混響時間為1.82秒，日本大阪交響樂音樂廳的中頻混響時間為2秒，中國北京音樂廳的中頻混響時間為1.4秒。是否有足夠的空間尺寸也是影響音樂廳音質(zhì)的重要因素之一。好的音樂廳一般天花板較高，以保證其容積量較大。例如維也納“金色大廳”，由于其天花板較高，體積窄長，從而保證了早期反射聲特別是側(cè)向反射聲豐富，廳內(nèi)的許多雕刻、掛燈等裝飾對聲音起到了良好的擴(kuò)散作用，減少了回聲等不良的效果，特別適合聆聽中型交響樂隊的作品。
現(xiàn)代音樂空間環(huán)境的設(shè)計原則，是以追求最佳音樂音響效果為中心。不同用途的音樂廳堂有不同的室內(nèi)聲場指標(biāo)，但有一些要求是共同的，要點如各處的響度要比較均勻、清晰。既不能存在“焦點”，也不能有“盲點”（聲陰影），即不能讓有些地方的聲音聽起來比其他地方響，或比其他地方弱；要注意彌補(bǔ)自然聲場的缺陷和不足。即在廳堂先天音響條件不佳的情況下能夠改變音響效果，控制聲場分布，以達(dá)到聲場均勻、改善聽感的目的；要能夠營造出特定的聲場，并可以隨意調(diào)控。通常情況下是采用電子控制的方法來實現(xiàn)這種目標(biāo)；對各頻段的聲音都有較均衡，或按要求優(yōu)化的反射，不使某些頻率的聲音過于突出，盡量減少環(huán)境噪聲，使聽眾能聽清低音量的聲響和細(xì)微的變化。
音樂聲學(xué)工作者在評價音樂廳的音響效果時需要使用規(guī)范的術(shù)語。美國建筑聲學(xué)家L.L.尼克于1962年提出使用18種術(shù)語對音樂廳的聲音效果進(jìn)行評價，以下是其中較為重要的8種：①親近感，好像在一間小房間里面聽音樂的演奏，直達(dá)聲與第一反射聲之間小于20毫秒。②生動感，主要取決于中高頻的混響時間，混響時間不足將導(dǎo)致音樂顯得比較“干”。③溫暖感，主要取決于豐滿的低音。對于250赫茲以下頻段，其混響時間應(yīng)長于中高頻段。④清晰度，高質(zhì)量音樂廳的空間不能太大，否則不可能有足夠的直達(dá)聲。⑤混響聲強(qiáng)度，主要取決于混響的時間和聲源的強(qiáng)度。⑥均勻度，主要取決于聲場中是否有充分的散射，應(yīng)避免存在聲聚焦或聲陰影。⑦利于合奏，讓演奏員相互間能夠聽到對方演奏的聲音，以利于默契配合。⑧低噪聲，環(huán)境本底噪聲應(yīng)小于20分貝。
室內(nèi)音樂聲學(xué)研究涉及的相鄰技術(shù)領(lǐng)域包括擴(kuò)音技術(shù)、錄音技術(shù)、隔聲技術(shù)、噪聲學(xué)和聽覺心理學(xué)等。
音樂電聲學(xué)所關(guān)注的問題存在于普通電聲學(xué)中那些與音樂密切相關(guān)的領(lǐng)域。電聲學(xué)的基本問題可概括為：換能問題，即聲→電→聲之間的能量轉(zhuǎn)換；信號調(diào)制問題，即聲音信號變成電信號以后的加工處理；電聲與聽覺的關(guān)系問題，即如何使電聲適合聽覺的需要。出于人耳對音樂聲的質(zhì)量要求較為苛刻的緣故，音樂電聲學(xué)在整個電聲學(xué)中占有相當(dāng)重要的地位，許多電聲學(xué)領(lǐng)域的前沿問題常常首先從音樂電聲學(xué)提出。
音樂電聲學(xué)本身可分為基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用技術(shù)兩大層面，前者涵蓋范圍極為廣泛，因為現(xiàn)代音樂聲學(xué)研究本身離不開各種各樣的電聲裝置，所以音樂電聲學(xué)的基礎(chǔ)理論實際上已構(gòu)成音樂聲學(xué)分支學(xué)科發(fā)展的重要基礎(chǔ)，例如聲音調(diào)制理論對電子樂器聲學(xué)的影響、混響時間理論對室內(nèi)音樂聲學(xué)的影響、傅里葉變換理論對音樂測量學(xué)的影響等。與此同時，一些基礎(chǔ)性學(xué)科，諸如聽覺心理學(xué)、計算數(shù)學(xué)和電磁學(xué)等領(lǐng)域的研究成果，也對音樂電聲學(xué)的基礎(chǔ)理論發(fā)展產(chǎn)生積極推動作用。20世紀(jì)下半葉，隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展，音樂電聲學(xué)基礎(chǔ)理論研究熱點逐漸轉(zhuǎn)移到音樂音頻識別、數(shù)字合成、壓縮、加密與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)确矫?，理論研究與實際應(yīng)用的結(jié)合越來越緊密，理論向市場應(yīng)用轉(zhuǎn)化周期也在不斷縮短。
對于音樂工作者來說，對音樂電聲學(xué)最直接的感受和了解主要體現(xiàn)在兩個領(lǐng)域：音樂錄制與重放，以及電子音樂制作技術(shù)。
音樂錄制與重放技術(shù)研究的核心問題，是如何能夠?qū)⒁魳仿曧懲暾?、持久地保存，并能方便、逼真地重現(xiàn)。T.A.愛迪生1871年發(fā)明了電唱機(jī)，標(biāo)志著人們追求完美地記錄和播放音樂聲的開始。1881年法國發(fā)明家C.阿代爾用2個麥克風(fēng)放在聲源的兩邊拾音，開立體聲錄音之先河。1898年丹麥人V.波爾森（又譯浦耳生）發(fā)明磁性錄音技術(shù)，并于1900年在巴黎的展覽會上展出了自己的鋼絲錄音機(jī)。1931年由英國工程師研制出立體聲音樂唱片。1935年，德國的德律風(fēng)根公司和法班公司發(fā)明了磁帶錄音機(jī)，使用的是涂有磁性二氧化鐵的紙基錄音帶。1948年慢轉(zhuǎn)密紋立體聲唱片問世。1962年荷蘭飛利浦公司研制成功卡式磁帶錄音機(jī)。1980年，荷蘭飛利浦與日本索尼兩家公司共同開發(fā)出小型激光音頻光盤，簡稱CD，成為高品質(zhì)音樂音響的代名詞。1987年索尼公司推出數(shù)碼錄音機(jī)和數(shù)字音頻磁帶（英文縮寫DAT），可錄制高質(zhì)量的音樂達(dá)數(shù)小時，成為音樂家采集高質(zhì)量音樂素材的便利工具。1991年索尼公司又以接近CD音質(zhì)為目標(biāo)，推出更為低廉的小型數(shù)碼錄放機(jī)MD（迷你磁盤的縮寫）。1996年，隨著計算機(jī)音頻壓縮技術(shù)MP3（motion picture experts group 1，audio layer 3的縮寫）的問世，MP3錄放機(jī)開始流行，其最大優(yōu)勢是能長時間錄制音樂達(dá)數(shù)十小時，同時還能保證音樂不失基本音質(zhì)。
電子音樂制作技術(shù)的核心，是用電子發(fā)聲取代自然樂器的聲音制作音樂。這種技術(shù)可以讓作曲者直接控制音樂的產(chǎn)生，因此對喜歡音樂創(chuàng)作的人最具吸引力，但同時也對所有作曲家提出了音樂聲學(xué)技術(shù)方面的要求。電子音樂制作技術(shù)中包含著三種核心技術(shù)，即聲音合成技術(shù)、發(fā)聲控制技術(shù)和后期效果處理技術(shù)。
聲音合成技術(shù)源于美國。19世紀(jì)末，美國電器工程師T.卡希爾發(fā)明了世界上第一架電子樂器。當(dāng)時的專利證書將其形容為一個“利用一個轉(zhuǎn)動的電磁發(fā)聲器產(chǎn)生簡單波形的樂器”。卡希爾后來花了大量時間來完善它。為了讓樂器發(fā)出復(fù)雜的波形，卡希爾用一個電子混音器將每個音響發(fā)生器產(chǎn)生的波形組合起來。當(dāng)時這架電子樂器體積極為龐大，為了將其從位于馬薩諸塞州的實驗室運到紐約竟動用了12節(jié)火車。20世紀(jì)30年代，蘇聯(lián)物理學(xué)家L.S.特萊明發(fā)明了一種獨特的、可以演奏各種不同形式音階的電子樂器。它在發(fā)聲控制方面的獨特之處，在于演奏者在演奏過程中并不接觸樂器，而是通過變換手與樂器之間的距離來改變音高。
隨著磁帶錄音技術(shù)推向世界，音樂家利用它創(chuàng)作的電子音樂震驚了整個音樂界。20世紀(jì)50年代，在當(dāng)時的聯(lián)邦德國WDR錄音棚，作家曲K.施托克豪森與G.M.柯尼希醉心于電子振蕩器產(chǎn)生的純凈的電子聲響。相形之下，法國音樂家則更喜歡利用麥克風(fēng)從豐富的自然界獲取聲音來創(chuàng)作他們的具體音樂。限于當(dāng)時的技術(shù)條件，創(chuàng)作電子音樂需要大量手工勞動。為了產(chǎn)生一個音，人們首先要從調(diào)整振蕩器生成所需的振動頻率，或許還要借助一個濾波器，然后將這個音錄在磁帶上。為了把每個音連接起來成為一首樂曲，人們要反復(fù)地操作錄音機(jī)。人們迫切需求一種能自動完成這些繁雜工作的程序控制系統(tǒng)。法國人E.庫普勒和J.吉弗萊在1929年制造了一臺可以自動演奏的電子樂器，這是一臺由穿孔紙帶控制的電子管合成器。1955年，由H.F.奧爾森和H.貝拉爾研制的馬克Ⅰ型音響合成器問世，體積占滿一個房間。這臺合成器也是用穿孔紙帶控制，用今天的技術(shù)看，其讀寫裝置繁雜且不可靠。盡管如此，一些作曲家仍然努力熟悉它。M.巴比特用這種合成器完成的作品《為合成器而作的合奏》和《夜鶯》影響很大。
20世紀(jì)60年代，模塊式壓控合成器在美國問世，這是一種通過電壓控制波形變化來產(chǎn)生各種聲響的電子樂器。最有商業(yè)價值的當(dāng)屬穆格牌合成器（R.穆格研制），W.卡洛斯曾因用它制作了音樂《接通巴赫》而聲名大震，對當(dāng)時的雅、俗音樂文化都產(chǎn)生了巨大影響。第一架數(shù)字合成器的研制工作是M.V.馬修斯和他的同事于20世紀(jì)50年代在位于新澤西州的貝爾實驗室進(jìn)行的。借助大型計算機(jī)，他們編制了音響合成軟件《音樂Ⅰ》至《音樂Ⅴ》。其中《音樂Ⅳ》和《音樂Ⅴ》至今依然作為其他音樂N系列軟件的核心模塊在使用。1963年，美國貝爾實驗室的兩位科學(xué)家J.凱利和C.洛赫鮑姆用計算機(jī)創(chuàng)作出了小曲《二人自行車》，這是人們首次嘗試把聲音合成、發(fā)聲控制和聲音記錄3種技術(shù)在一種電子裝置上加以實現(xiàn)，這也意味著計算機(jī)音樂時代的到來。
20世紀(jì)70年代早期，由于計算機(jī)的龐大和昂貴，利用計算機(jī)作曲的人寥寥無幾。直到70年代中期，人們才能在體積相對較小、價格相對較便宜的小型計算機(jī)上合成音響。在貝爾實驗室誕生的groove是這種系統(tǒng)的典范。而hybrid系統(tǒng)則最早嘗試用音樂家熟悉的界面（音樂符號、按鈕、旋鈕、推桿、鍵盤等）讓人與計算機(jī)產(chǎn)生互動。
20世紀(jì)80年代，聲音合成方面的主要成就體現(xiàn)在對傳統(tǒng)樂器的模擬方面——聲音更加逼真。法國蓬皮杜藝術(shù)中心研制的圣歌系統(tǒng)（chant）是這方面的杰出代表。法國前總統(tǒng)G.蓬皮杜的夫人當(dāng)年曾被圣歌系統(tǒng)發(fā)出的逼真的演唱效果所折服，當(dāng)時這套系統(tǒng)在一架鋼琴伴奏下演唱了W.A.莫扎特歌劇《魔笛》中一段詠嘆調(diào)。
電子音樂制作技術(shù)在20世紀(jì)80年代有了加速發(fā)展，這主要得益于電子音樂硬件設(shè)備的普及和相關(guān)技術(shù)協(xié)議的誕生。1981年低價位的數(shù)字合成器面世。synergy數(shù)字合成器開始使用加法合成與FM合成技術(shù)，W.卡洛斯用這種合成器又一次制作了音樂《接通巴赫》，可視為對70年代流行的moog合成器的回應(yīng)。她在1985年用合成器創(chuàng)作的《數(shù)字月球景象》為真實再現(xiàn)交響樂隊的織體樹立了一個樣板。
1983年，電子樂器工業(yè)引入了一種劃時代的技術(shù)協(xié)議，即“樂器數(shù)字接口”，英文縮寫為“MIDI”（musical instrument digital interface），這是一種使合成器、計算機(jī)和其他相關(guān)外設(shè)之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖陀布耐ㄐ艆f(xié)議。MIDI是控制信息，本身并無任何音樂含義，但可控制各種電子樂器如何發(fā)聲。通過MIDI，一個鍵盤手可以控制多架合成器。最新版本的MIDI標(biāo)準(zhǔn)2.0版可通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)異地實時控制各種電子音樂和燈光設(shè)備。
20世紀(jì)90年代，計算機(jī)音頻工作站開始在音樂制作領(lǐng)域風(fēng)行，其作用是把音樂合成器和其他聲源通過各種調(diào)控裝置產(chǎn)生的音響加以綜合編輯處理，并加入作曲者希望得到的各種空間效果，形成最終的音樂作品。在此之前，這種工作必須在有多軌錄音機(jī)和周邊設(shè)備的錄音棚內(nèi)由專業(yè)錄音師來完成，不僅需要較多的資金投入，而且許多技術(shù)環(huán)節(jié)阻礙了創(chuàng)作者直接參與作品的制作。計算機(jī)音頻工作站的出現(xiàn)拉近了音樂工作者與最終音樂作品的距離，在一定程度上實現(xiàn)了錄音棚家庭化。廣義講，凡是能夠輸入輸出音頻信號并能對它作加工處理的計算機(jī)都可以稱為計算機(jī)音頻工作站。但從專業(yè)的角度來說，計算機(jī)音頻工作站應(yīng)該具有如下特性：①能夠以專業(yè)要求的音質(zhì)錄入和播放聲音。所謂的專業(yè)要求，從指標(biāo)上說最低應(yīng)該采用24比特、96K采樣頻率的音頻格式，頻響范圍應(yīng)該達(dá)到20～20000Hz，而動態(tài)范圍和信噪比都應(yīng)該達(dá)到90分貝或更高。②能夠以多軌方式錄入和播放聲音。計算機(jī)音頻工作站至少應(yīng)該可以同時播放8個音頻軌，以滿足2軌人聲、2軌立體聲MIDI音樂、1～2軌聲學(xué)樂器、2～3軌單獨電子音色的需要。高級音頻工作站可以錄放和處理的音頻軌數(shù)為24～48個。③具有全面、快捷和精細(xì)的音頻剪輯功能。數(shù)字音頻的優(yōu)勢之一就是能夠?qū)︿浺魞?nèi)容進(jìn)行剪輯。所以，專業(yè)的計算機(jī)音頻工作站對于錄入的聲音素材能夠進(jìn)行刪除、靜音、復(fù)制、移位、拼接(帶淡入淡出)、移調(diào)、伸縮等操作。④具有完善的混音功能。音樂制作中最關(guān)鍵也最體現(xiàn)水平的就是混音。音樂作品是否清晰、有寬度、有層次和深度全賴于此。專業(yè)的計算機(jī)音頻工作站可以為音樂工作者提供足夠的混音工具，即能夠提供壓縮、限幅、均衡、混響、延時、合唱、回旋等信號處理效果。⑤CD刻錄功能。除上述功能外，計算機(jī)音頻工作站還可將現(xiàn)成的音樂直接制作成CD唱片。
音樂聲學(xué)屬于聲學(xué)與音樂學(xué)的交緣學(xué)科，因此在研究上不僅承襲了兩學(xué)科各自原有的方法和手段，同時還要借鑒一些相鄰學(xué)科的理論和研究方法，如物理學(xué)、心理學(xué)、心理聲學(xué)、生理聲學(xué)、心理物理學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、材料科學(xué)、電子學(xué)信息理論等。
聲學(xué)測量是音樂聲學(xué)研究方法中最基本的支撐?？傮w上講，所有普通聲學(xué)測量理論都適合于音樂聲學(xué)測量，但由于音樂聲學(xué)在測量項目和精度上有別于普通聲學(xué)，由此導(dǎo)致在設(shè)備需求和操作方式上也形成自己的特點。例如，在音高上，普通聲學(xué)通常使用的單位是倍頻程（1個八度）或1/2、1/3倍頻程，而音樂聲學(xué)上常用的是1/12（半音）乃至1/120倍頻程（1音分）。音樂測量工作在音樂界通常稱之為“測音”，經(jīng)過數(shù)百年探索，國際音樂聲學(xué)研究者已經(jīng)在普通聲學(xué)測量基礎(chǔ)上、為解決音樂問題而形成了一套獨具特點的測量理論。
從類型上分，音樂測量可分為兩種：一種是與音樂有直接關(guān)系的測量，如對各種音樂作品的音響進(jìn)行音高、音色和音強(qiáng)等方面的測量，以及對各種樂器（包括改良樂器和出土古代樂器）的聲響特性進(jìn)行測量等；另一種則屬于與音樂有間接關(guān)系的測量，如對音樂廳堂的聲場環(huán)境進(jìn)行測量，對制作樂器的原材料進(jìn)行聲學(xué)品質(zhì)的測量，以及對各種電子音響產(chǎn)品聲學(xué)性能進(jìn)行測量等。前一種測量方式主要用于音樂界人士對音樂作品進(jìn)行曲式和風(fēng)格的分析，對演奏演唱者進(jìn)行音準(zhǔn)和律制方面的分析，以及對常規(guī)樂器和改良樂器進(jìn)行音響品質(zhì)的分析等。后一種測量方式則被建筑聲學(xué)界、樂器制造界和電子制造界廣泛用于音樂廳堂的聲學(xué)特性檢測，樂器制造過程的工藝流程和音質(zhì)分析，以及各種電子音響產(chǎn)品的性能檢測等。此外，在音樂心理學(xué)和音樂生理學(xué)的研究過程中也要利用音樂測量手段對實驗過程中的客觀刺激量進(jìn)行精確測量，以便與主觀感覺量進(jìn)行相關(guān)性研究。
音樂測量工作一般需要在符合一定聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的實驗室內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境本底噪聲一般控制在30分貝以下。對制造樂器原材料和電聲產(chǎn)品聲學(xué)品質(zhì)的測量一般要求在消聲室（該室不會產(chǎn)生任何回聲和混響）內(nèi)進(jìn)行，對音樂音響、樂器音響和主觀聽覺心理進(jìn)行測量應(yīng)在試聽室內(nèi)進(jìn)行，其混響時間一般應(yīng)控制在0.5～1秒?yún)^(qū)間內(nèi)。
在測量儀器使用上，音樂聲學(xué)與其他聲學(xué)研究領(lǐng)域有一定差異，首先音樂聲學(xué)研究對象的發(fā)聲頻率范圍一般在20～20000赫茲，即所謂的“音頻范圍”。因此不會用到測量次聲和超聲的儀器。此外，為探究人耳對音樂具有精細(xì)的感知能力，對所用儀器有較高精度要求,尤其在音高測量方面要求精度甚高。
傳統(tǒng)的音樂測量常用儀器有：頻譜分析儀，主要用于對音樂聲進(jìn)行頻譜分析，也可進(jìn)行音高和音強(qiáng)測量；頻率計，是一種測量聲音頻率的儀器，可用于樂音音高的測量，一般都是以數(shù)字的方式顯示測量結(jié)果，對音樂工作者來說，因為顯示結(jié)果是赫茲數(shù)而不是音分，故略感不方便；聲級計，顯示單位是分貝，主要用于測量聲音強(qiáng)度的儀器；音頻發(fā)生器，可以產(chǎn)生音頻范圍內(nèi)各種頻率、各種波形的聲音信號，有的儀器還可以產(chǎn)生白噪聲、粉紅噪聲和藍(lán)噪聲，主要用于作聽覺心理實驗或廳堂聲場條件測量；數(shù)碼錄音機(jī)，主要用于采集音樂信號；標(biāo)準(zhǔn)測量話筒，主要用于拾取音樂信號。隨著計算機(jī)音頻技術(shù)發(fā)展，通過計算機(jī)與相關(guān)軟件相配合，上述許多儀器的功能已經(jīng)可以在一臺計算機(jī)上同時實現(xiàn)，不僅降低測量設(shè)備成本，還能實現(xiàn)音響測量、數(shù)據(jù)分析和保存一體化。
由于音樂音響本身的復(fù)雜性，研究者欲獲得可靠、可信的數(shù)據(jù)，在測量工作過程中特別要注意5個問題：①測量環(huán)境聲學(xué)指標(biāo)符合國家或國際標(biāo)準(zhǔn)。②測量儀器設(shè)備精準(zhǔn)度能滿足測量任務(wù)需求。③測量方法和工作流程要規(guī)范、合理。④測量結(jié)果及分析報告的表述要清晰、完整。⑤與測量工作的背景說明和音、視頻資料要詳細(xì)、完整，方便第三方進(jìn)行驗證。
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