あまり考えたことないので、私の個人的な感想ですが…
>同じ人の声だから音色は同じ音色の気がするのですが
同じ人の声でも音色は違うと思います。例えば、「あ」と「か」では倍音(及びその時間的変化の様子)が違っていると思いますので音色は違うと言えると思います。
さらに英語の「apple」の(a)(すいません発音記号は正しくないかもしれませんが…)と日本語の「赤い」の(あ)も音色は本来違っている筈です。でも日本人には「apple」の(a)は「あ」に聞こえます。また一方でに同じ日本人のAさんとBさんが同じ言葉「赤い」を発音しても、それを聞いた人は通常、別人だと聞き分ることができると思います。
つまり音色としては何ひとつ同一のものは存在しないが、実際は「あ」を「あ」と聞き分けることできる。これは人間の脳みその方が音色を機械みたいに計ってるのではなく、固有のものさしで計っている(認識している)からに過ぎないからだと思います。
一方で…
ワウペダルというのをご存じでしょうか、エレキギターに接続するエフェクターで、文字通りギターの音色がワウワウという風に聞こえるというヤツです。ワウペダルは高音域を削ったり削らなかったりする仕組みなので、音色の違いで「ワ」に聞こえたり「ウ」に聞こえたりということになると思います。音色は千差万別とはいえ、音色と言語認識との一定の対応関係の法則は存在するということも言えるということにもなるかと思います。
実際は言語の発音は音色的には複雑なのかもしれません、ボーカロイドの材料となっているのは実際の人間の声ですし…
以上、雑多な内容になってしまいましたが、とても興味深い質問だったのでいろいろと考えたことを書かせていただきました。
ちゃんとした回答でなくて申し訳ありません。
お礼
ありがとうございます。 すみません。この質問の内容と違いますが、気になったことがあります。 自分もギターをやっているのですが、ワウペダルって踏み込んだ時にハイだけが高くなって戻したときにハイだけが低くなるのですか? 踏み込んだ時に、ハイが上がってその他の域をカットして、戻したときにローが上がってその他の域をカットするんじゃなかったでしたっけ?