本文作者：辰谙
“谐波失真”是声音的失真中最为常见的一种失真类型。我们的电吉他、电贝斯等乐器的失真效果中都有很大一部分属于“谐波失真”。
那么，我们该如何理解这类失真呢？
01
“谐波失真”是什么？
“谐波失真”在模拟电路中是指由非线性元器件引起的一种失真。这种失真使音频信号产生许多新的谐波成分，叠加在原信号上，从而形成了失真的信号。
在数字音频的领域，任何路由的动态余量不足的时候也都会产生谐波失真，其中最为常见的情况就是我们常说的“削波”。
将各谐波引起的失真叠加起来，就是总谐波失真度，其值常用输出信号中的所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。
这里的基波信号就是输入信号，所有谐波信号为由非线性失真引入的各次谐波信号。显然，该百分数越小，谐波失真越小，电路性能越好。
对于大多数的音频设备而言，谐波失真都是一种不可避免的会降低音频品质的特性，一般情况下自然是越少越好。但是，也有一些情况中的失真是我们需要的，比如电吉他的失真效果器。
事实上，电吉他的失真效果一开始并不是刻意为之，而是一种故障和偶然。后来人们发现这种失真的声音别有一番风味之后，才发生了摇滚乐史上极为重要的一次变革。
02
“谐波失真”的产生
产生“谐波失真”主要有两种方式，一种是直接给原信号添加谐波成分，另一种则是使原信号发生削波。
在第一种方式下，添加的谐波成分并没有太多限制，无论是偶次谐波还是奇次谐波，只要添加了原本声音信号中没有的成分，就算是发生“谐波失真”了。
第二种方式的削波，可以分为“软削波”和“硬削波”。“软削波”发生时，波形的波峰和波谷部分会被轻微地削平，此时的听感就会带上一点毛糙的感觉，但还不至于刺耳。
而“硬削波”发生时，波形的波峰和波谷部分会直接被削平，产生一种类似方波的新波形。这种波形相比原始波形已经面目全非，在听感上则会比较刺耳。
“软削波”和“硬削波”都使得原始的波形被改变了，这其实就等效于给原始的波形引入一些原始波形所没有的谐波成分，其中主要是基波的奇次谐波的成分。
而当引入的谐波成分为偶次谐波时，则会发生“非对称失真”。这也是“谐波失真”的一个种类，但并不属于“软削波”和“硬削波”的范畴。
03
谐波失真的音乐特性
谐波失真虽然属于是声音的重塑变形，破坏了原始声音的结构，但其实也是有一定的音乐规律的。
在谐波失真中，如果产生的谐波是偶次谐波，那么往往就会和基波构成在听感上较为和谐的音程，而如果产生的是奇次谐波，那么往往就会构成在听感上不那么和谐的音程。
基波的2次、4次、8次以及16次谐波与基波的关系都是八度关系，这是最为协和的一种音程。
其余的涉及到八度加其它音程的谐波，由于十二平均律的存在，都会与标准值存在一定的误差。相对于偶次谐波来说，奇次谐波的误差同比更大。
