聲學基礎01

2021-09-12 01:12:54 字數 4839 閱讀 2729

傳播過程:聲音是空氣分子的振動。"聲源"引起空氣分子相應的振動,傳入人耳導致鼓膜振動,通過中耳、內耳等一系列聽覺器官的共同作用使人聽到了聲音

"聲波"是從聲源向四周立體擴散的一組疏密波,空氣分子並不是從聲源一直跑到您的耳朵,而是在它本來的位置振動,從而引起與它相鄰的空氣分子隨之振動,聲音就是這樣從聲源很快地向外傳播的,聲音在空氣中的傳播速度是330公尺/秒。舉例子的話,麥浪的運動跟聲波很相似,粒子的振動方向與波的運動方向是平行的。波需要通過介質來傳播,聲波的傳播介質是空氣分子,所以,真空裡聲音是不能傳播的。

疏密波:由介質體積變化而產生,並靠介質的擴張與收縮而傳遞,質點振動與波的前進方向一致(縱波); 在某一瞬間沿波的傳播方向形成一疏一密的分布

聲波是橫波還是縱波?:聲音在空氣中傳播是縱波(介質決定),在固體/液體中傳播是(橫波+縱波),因為傳遞到人耳的是縱波

分貝:指兩個相同的物理量(例如a1和a0)之比取以10為底的對數並乘以10(或20),單位為db。其中,a0是基準量(或參考值);a1是被量度量

聲功率級(db):聲功率的單位是w

聲強級(db):聲強的單位是w/m^2

聲壓級(db):聲壓單位是pa

頻率—音調

聲音頻號每秒鐘變化或振動的次數,頻率越高、振動就越快,聲音的音調就越高。

音色

是指不同的聲音的頻率表現在波形方面總是有與眾不同的特性。主要由其諧音的多寡及各諧音的相對強度所決定。

響度

聲音在人耳中感受的強弱程度,主要由聲音的幅度和頻率所決定。入耳感受聲音強弱的程度與聲波功率的大小不成線性正比關係,而是與聲波功率比值的對數成正比,即聲音強度增加100倍,人耳感受到聲音的響度只增加了20分貝(lw=10lg(w/wo) wo為基準聲功率)。

對聲強相同的聲音,人耳感受1000至4000赫茲之間頻率的聲音最響,超出此頻率範圍的聲音,其響度隨頻率的降低或上公升將減小,直到20赫茲以下或20千赫茲以上時響度為零,即在音訊範圍以外,物體的振幅再大,入耳也聽不到其聲響。

聲場不均勻度

房間聽音區域的最大聲壓級與最小聲壓級之差,要求各處音量不能相差太多,聲場均勻意味著聽音區域音質的一致性好。

聲源指向性因數(q)

聲源位於房間的不同位置時,由於介面反射而使聲級增加的倍數。如音箱在空中用掛時,指向性因數(q)等於1;位於一面牆或地面上時,q等於2;位於兩牆面交線上時,q等於4;位於三面牆角時,q等於8。

反相

兩個相同聲音頻號相位相差為180度的情況。音響系統有左右聲道之間反相、真實相位(即輸入訊號與輸出訊號之間相位)反相、話筒之間相位反相和多隻音箱組成的陣列中部分音箱反相等四種情況。反相可導致聲短路(即聲音之間互相抵消,音量減小)、聲像失去定位和低音渾濁等現象,對再現聲音造成破壞。

訊雜比

訊號雜訊比的簡稱,訊號平均功率與雜訊平均功率的比值,訊雜比越高,系統本底雜訊越小,較弱的細節聲音頻號就不容易被雜訊所淹沒,裝置的動態範圍也會相應提高。

相位失真

頻率相位失真的簡稱,由於不同頻率的音訊訊號通過電路時的相移不同,以及由於音箱發出不同頻率的聲音到達聽音者的時間順序不同等,改變了聲源聲音各頻率成分之間的相位(即時間)關係,輸出的聲音頻號波形不再與原來的聲音波形相同。相位失真會對再現聲音的音色(改變了基波與諧波的相位關係)和聲像定位(聲音的前後、左右順序發生混亂)產生一定影響,並導致低音模糊、高音層次變差等問題,在立體聲放音系統中,相位失真對還原的聲像定位影響尤為嚴重。它是一種不容忽視的失真現象,故在音響系統中要儘量減少相位失真。

諧波失真thd

非線性失真的一種,訊號通過重放裝置後產生新諧波分量的波形失真,以輸出訊號中的諧波成分與總輸出聲音頻號之比來表示失真的大小。研究表明,奇次諧波對聲音音色破壞最大,如三次諧波使聲音變尖,五次諧波產生金屬感,七次及以上奇次諧波會產生極尖銳刺耳的聲音;而偶次諧波則不同,如二次諧波比基頻高八度,聽起來不但沒有不和諧感,反而能夠使音色更豐富,現代激勵器就是利用這個特性,人為地給聲音增加了偶次諧波成分,從而改善了再現聲音音色。但任何嚴重的諧波失真都會使聲音發劈、發破、發毛、發炸,要儘量減少音響裝置的諧波失真。

削波

亦稱切頂,由於音訊訊號過強或動態範圍過大,超過線性區而造成的一種訊號的峰值頂部被齊齊地切去的現象。削波現象導致訊號削波失真,削波失真不僅會破壞音質。避免的方法是適當調整訊號電平,保證音響系統中各裝置的削波(峰值顯示)在最大聲音頻號。

清晰度、可懂度

乙個或幾個發言人說話,經過音響系統後,被聽音者聽清楚的語言所佔百分比。室內清晰度指脈衝響應中有益聲能(對清晰度有幫助的聲能,取直達聲能和50毫秒以內的反射聲能)佔全部聲能的比例。

聲譜

聲音頻譜的簡稱,指構成某一聲音的幅值(或相位)隨頻率分布的圖形。

聲級

與人們對聲音強弱的主觀感覺相一致的物理量,單位為分貝。0分貝並不意味著沒有聲音,而是可聽到的起點,聲強每增加10分貝,其聲級就增加10分貝,房間的本底雜訊的聲級大約為40分貝,正常對話為70分貝,交響樂高潮時為90分貝,人的痛閾聲級為120分貝。

聽覺定位

人耳判斷聲源的方向和遠近的功能,人耳確定聲源遠近的準確度較差,而確定聲源方向卻相當準確。聽覺定位是由雙耳效應引起的,聲源發出的聲音到達兩耳時,會產生音量差和時間差,頻率高予1400赫茲時,強度差起主要作用,低於1400赫茲時,則時間差起主要作用。人耳對聲源方向的辨別,在水平方向上比垂直方向上好。

音訊頻段的劃分

在音質評價和音響系統調整個通常要將音訊範圍分為若干個頻段,不同頻段聲音頻號的提公升與衰減對於聽音評價者來說,主現聽音感受有所不同,根據不同要求,音訊頻段可以分為3段、4段和7段等,最多將音訊分為極低音、低音、中低音、中音、中高音、高音和極高音等7個頻段。

極低音的頻率範圍是20至40赫茲——負責聲音的重度,這個頻率的多寡決定了聲音的沉重感,合適時聲音強而有九能控制雷聲、低音鼓、貝司和管風琴的聲音,過度提公升會使聲音含混不清。

低音的頻率範圍是40至150赫茲——負責聲音的寬度,吉他和鼓等低**器位於此頻段,過度提公升會使聲音變得鬆軟,聽起來有拖長的感覺,合適時低音張弛得宜,不足時聲音單薄、欠豐滿。

中低音的頻率範圍是150至500赫茲——負責聲音的力度,人聲位於這個頻段,這個頻段不足時,演唱聲會被**聲淹沒,聲音軟綿綿,過強時會使低音生硬,合適時低音有力度且硬朗。

中音的頻率範圍是500至2k赫茲——負責聲音的亮度,包含大多數樂器低次諧波和泛音,過強時,會產生類似**中聽到的聲音,但小軍鼓等打擊樂的特徵音就在此範圍合適時透徹明亮,不足時聲音朦隴。

中高音的頻率範圍是2k赫茲——負責聲音的透明度,為人類聽音最敏感的部分,弦樂器的特徵音(如拉弦樂弓與弦的磨擦聲、彈撥樂手指觸弦的聲音)位於此頻段,過強時會掩蔽語音聲音的識別,不足時聲音穿透力下降。

高音的頻率範圍是5k至10k赫茲——負責聲音的脆度,影響聲音的距離感、親切感和色彩感,過強時會使木管樂(如短笛、長笛)和小提琴的聲音突出,語言的齒音明顯。

極高音頻率範圍是10k至20k赫茲——負責聲音的纖細度,合適時三角鐵和立鐐的聲音金屬感剔透逼真,沙錘的節奏清晰可辨,不足時聲音的細節聽不到。

駐波

兩列傳播方向相反的聲被迭加干涉產生的聲音起伏變化的現象。聲音在介質介面(如牆壁)上,入射波發生反射,反射波與人射波迭加,以及兩聲源發出的聲音相遇等都會形成駐波,駐波是引起聲音在空間傳播時聲染色(亦稱音染)現象的主要原因。

哈斯效應

雙聲源系統的乙個效應,兩個聲源中的乙個聲源延時時間在5至35毫秒以內時,聽音者感覺聲音來自先到達的聲源,另乙個聲源好象並不存在。若延時為5毫秒,則感覺聲音逐步向先到的音箱偏移;若延時為30至50毫秒,則可感覺有乙個滯後聲源的存在。

勞氏效應

一種假立體聲效應,將訊號延時後反相疊加在直達聲訊號上,立即就會產生明顯的空間印象,聲音似乎來自四面八方,聽音者有置於樂隊之中的感受。

近講效應

亦稱球面波效應,聲源距話筒很近時,低音成分逐步增加,距離越近,低音加重越顯著。在使用時,可以利用此效應來增加聲音的溫暖感和柔和感,但若演唱或演奏時不斷交化與話筒間距離,則會使音色改變較大,故應確定乙個使用距離。在調音時,音響師要根據不同**的要求,有控制地應用或利用好話筒的近講效應。

聲短路

振動方向相反的乙個或幾個聲波在空間相遇後相互抵消或損耗的現象,無障板揚聲器和音箱反相時都會產生聲短路,聲短路不僅會使音箱放音音量受到損失,還會造成音質不良和立體聲聲像失去定位等一系列問題。

聽覺疲勞

人們在強烈聲音環境經過一段時間後,會出現聽閾提高的現象,即聽力有所下降。如果這種情況持續時間不長,則在安靜環境中停留一段時間,聽力就會逐漸恢復,這種聽閾暫時提高,事後可以恢復的現象稱為聽覺疲勞。

穩態特性

對平穩聲音的再現能力,聲音從時間上可以分為穩態和瞬態,起始段和衰減段之間為穩定段,穩定段是聲音的基本特徵,不同聲源穩態階段所佔比例有所不同,吹奏樂和拉弦樂的穩定段較長,打擊樂較短。

主觀評價

根據人耳的聽音結果對聲音進行評價的方法,是音質評價的重要方面,可以對音質做出定性評價,具有簡便易行的特點,但評價結果帶有一定的個人主觀色彩,對評價者的聽力水平要求較高。

聲學基礎 學習筆記

聲學是一門研究聲波的產生 傳播 接收以及與物質相互作用的科學。聲是一種機械擾動在氣態 液態 固態物質中傳播的現象。所謂擾動,是指在氣態 液態 固態物質中的乙個密度的 或者壓力的 或者是速度的某種微小變化,這個變化在彈性介質中就會傳播出去,這個傳遞的能量就是聲。聲音可以在一切彈性介質中傳播,當振動在氣...

心理聲學基礎

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