專業(yè)音響系統(tǒng)培訓(xùn)1-聲學(xué)基礎(chǔ)常識資料

1、聲學(xué)(shngxu)基礎(chǔ)常識專業(yè)音響系統(tǒng)(xtng)培訓(xùn)（1）共二十七頁1、聲音的產(chǎn)生(chnshng)及傳播共二十七頁聲音(shngyn)的產(chǎn)生物體的振動會引起周圍媒質(zhì)質(zhì)點由近及遠的波動(bdng), 稱之為聲波. 引起聲波的物體稱為聲源. 傳播聲波的物質(zhì)稱為媒質(zhì)；語言、歌唱、音樂和音響效果以及自然界的各種聲音，都是由物體振動產(chǎn)生的；共二十七頁聲音(shngyn)的傳播聲音是聲源振動引起的聲波傳播到聽覺(tngju)器官所產(chǎn)生的感受. 可見, 聲音是由聲源振動, 聲波傳播和聽覺感受3個環(huán)節(jié)所形成的. 揚聲器發(fā)聲時, 會引起周圍空氣的振動而產(chǎn)生聲波, 其傳播方向與空氣質(zhì)點振動方向相同. 因而,

2、 聲波是一種縱波；共二十七頁2、常用的聲學(xué)(shngxu)參數(shù)共二十七頁聲速(shn s)聲波(shn b)在媒質(zhì)中每秒鐘內(nèi)傳播的距離稱為聲速, 用符號c表示, 單位為：m/s。聲速與媒質(zhì)的密度, 彈性等因素有關(guān), 而與聲波的頻率, 強度無關(guān). 當溫度改變時, 由于媒質(zhì)特性的變化, 聲速也會發(fā)生變化. 當溫度為15 時, 聲波在空氣, 水和鋼中的聲速分別為340 m/s, 1 450 m/s和5 100 m/s. 當溫度升高時, 聲速略有增加. 共二十七頁周期(zhuq)、波長、頻率聲波在一個周期內(nèi)傳播的距離稱為波長(bchng), 用符號表示, 單位為：m；聲波在每秒鐘內(nèi)周期性振動的次數(shù)稱為

3、頻率, 用符號f表示, 單位為：Hz；聲速, 波長和頻率之間的關(guān)系為： c=f 聲波完成一次振動所經(jīng)歷的時間稱為周期，記作T，單位為：s；共二十七頁01stT2Tf=1/T c=f = /T在一個(y )會議室內(nèi)=Hz及=Hz的聲波的波長？共二十七頁聲波在傳播中會產(chǎn)生反射, 繞射和干涉等現(xiàn)象, 并具有一定的傳播規(guī)律. 聲波從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)的分界面時, 會產(chǎn)生反射現(xiàn)象. 例如(lr)聲波在空氣中傳播時, 若遇到堅硬的墻壁, 一部分聲波將反射.如圖(a)所示, 反射角等于入射角, 反射聲波好像從墻后的另一聲源s發(fā)射出來一樣, s被稱為聲像. 聲像s與聲源s到墻壁的距離相等. 共二十七頁當聲

4、波遇到凹面墻時, 其反射現(xiàn)象如圖(b)所示. 聲源s發(fā)出的聲波經(jīng)凹面墻反射后集中(jzhng)到s點, 稱為聲波的聚焦. 當聲波遇到凸面墻時, 將產(chǎn)生擴散反射現(xiàn)象, 如圖(c)所示. 共二十七頁當聲波遇到障礙物時, 會有一部分聲波繞過障礙物而繼續(xù)向前(xin qin)傳播, 這種現(xiàn)象稱為繞射, 又稱衍射. 繞射的程度取決于聲波的波長與障礙物大小之間的關(guān)系. 若聲波波長遠大于障礙物線度尺寸, 則繞射現(xiàn)象非常顯著；若聲波波長遠小于障礙物線度尺寸, 則繞射現(xiàn)象較弱, 甚至不發(fā)生繞射. 因此, 對于同一個障礙物, 頻率較低的聲波較易繞射, 而頻率較高的聲波不易繞射. 干涉是指媒質(zhì)的同一部分能夠同時傳播

5、任意多個不同的聲波, 這些聲波獨立傳播, 彼此互不干擾. 在任一時刻, 媒質(zhì)中微粒的位移是該時刻每一個單獨聲波對該微粒產(chǎn)生位移的代數(shù)和. 共二十七頁重要的電聲指標(zhbio)：分貝（dB）在電聲技術(shù)中，表達放大器的增量、音響大小、噪聲程度、傳輸線衰減(shui jin)等時，要用到dB（分貝）這一計量單位，尤其在功率、電壓等參量之間做比較時，將某個功率、電壓參量與基準值的比值的對數(shù)關(guān)系稱為電平用dB(分貝）來表示。共二十七頁聲壓(shn y)聲壓：大氣靜止時存在著一個壓力, 稱為大氣壓強, 簡稱氣壓. 當有聲波存在時, 局部空間產(chǎn)生壓縮或膨脹, 在壓縮的地方壓力增加, 在膨脹的地方, 壓力減

6、小, 于是就在原來(yunli)的靜態(tài)氣壓上附加了一個壓力的起伏變化. 這個由聲波引起的交變壓強稱為聲壓。聲壓的國際單位是“Pa”（帕）, 1 Pa1 N/m2, 大氣壓105 Pa. 聲壓與大氣壓相比是極其微弱的. 正常人能聽到的最弱聲音約為210-5 Pa, 稱為參考聲壓, 用符號Pr表示。對于正常人耳，當頻率為1000Hz、聲壓約為0.00002Pa時，即可聽到聲音；這個剛剛能引起人耳聽覺的聲壓叫做聲音的可聽閥。當頻率為1000Hz、聲壓約為20Pa時，產(chǎn)生震耳欲聾的聲音，超過這一數(shù)值將使耳朵感到疼痛，這個數(shù)值叫做痛閥。人們正常說話的聲壓約為0.020.03Pa。共二十七頁聲壓級人耳能聽

7、到的聲音其聲壓范圍極其寬廣(kungung)，從能聽到的最低聲壓到感覺耳痛的最低聲壓之間相差近百萬倍，而且主觀感受的響度并不是正比于聲壓的絕對值，而是大體上正比于聲壓的對數(shù)值。為此，在聲學(xué)中還用聲壓級來描述聲波的強弱, 用符號SPL表示, 單位為dB(分貝)。 聲壓級定義如下：式中Pe為聲壓有效值， Pr為參考聲壓；人耳能聽到的最弱聲音，即參考聲壓級為0 dB.共二十七頁共二十七頁3、人耳的聽覺(tngju)特性共二十七頁可聞聲(wn shn)可聞聲（人耳的聽覺范圍）：人可以聽到的聲音頻率范圍: 20 Hz20 kHz，稱為音頻。20 Hz以下稱為次聲， 20 kHz以上稱為超聲。在音頻范圍內(nèi)

8、，人耳對中頻段(pn dun)34 kHz的聲音最為靈敏， 對低頻和高頻段的聲音則比較遲鈍。 對于次聲和超聲， 即使強度再大， 人們也是聽不到的。共二十七頁響度(xin d)聲音在物理上可以用聲壓的幅度，頻率和頻譜3個客觀參量來描述；而在聽覺(tngju)上則常用響度，音調(diào)和音色3個主觀參量來描述, 俗稱聲音三要素。響度（俗稱音量），是指人耳對聲音強弱的主觀感受。單位是song，頻率 響度不僅正比于聲音強度的對數(shù)值，而且與聲音的頻率有關(guān)。共二十七頁響度(xin d)級對于強度（聲壓級）相同而頻率不同的聲音，人們會有不同的響度感覺；而強度和頻率不同的聲音聽起來可能會一樣響。根據(jù)聽覺的這個特性，仿

9、照聲壓級概念定義了聲音響度級這個量，單位是phone（方）。任何聲音的響度級在數(shù)值上與此聲音同樣響的1kHz純音的聲壓級相同。利用(lyng)與基準音比較的實驗方法， 測得一組一般人對不同頻率的純音感覺一樣響的響度級與頻率及聲壓級之間的關(guān)系曲線，稱為等響曲線。共二十七頁等響曲線(qxin)如圖所示是等響曲線, 它是對大量具有正常聽力的年青人進行測量的統(tǒng)計(tngj)結(jié)果, 反映了人類對響度感覺的基本規(guī)律共二十七頁音調(diào)(yndio)音調(diào)又稱音高, 是指人耳對聲音音調(diào)高低的主觀感受. 音調(diào)主要決定于聲音的基波頻率, 基頻越高, 音調(diào)越高； 同時還與聲音的強度有關(guān). 音調(diào)的單位是“美”, 頻率為1

10、000 Hz, 聲壓級為40 dB的純音所產(chǎn)生(chnshng)的音調(diào)定義為1美. 音調(diào)與聲音強度的非線性關(guān)系可由圖所示的曲線來描述. 可以看出, 在低頻段, 音調(diào)受聲音強度變化的影響較大. 共二十七頁音色(yns)音色是指人耳對聲音特色的主觀(zhgun)感受. 音色主要決定于聲音的頻譜結(jié)構(gòu), 還與聲音的響度, 音調(diào), 持續(xù)時間, 建立過程及衰變過程等因素有關(guān). 因而音色比響度, 音調(diào)更復(fù)雜聲音的頻譜結(jié)構(gòu)用基頻, 諧頻數(shù)目, 幅度大小及相位關(guān)系來描述. 不同的頻譜結(jié)構(gòu), 就有不同的音色. 即使基頻相同, 音調(diào)相同, 但若諧頻結(jié)構(gòu)不同, 則音色也不同. 例如鋼琴和黑管演奏同一音符時, 其音色是

11、不同的, 因為它們的諧頻結(jié)構(gòu)不同, 如下圖所示：共二十七頁共二十七頁掩蔽(ynb)效應(yīng)掩蔽效應(yīng)是指同一環(huán)境中的其它聲音會使聆聽者降低對某一聲音的聽力. 一個較強的聲音往往會掩蓋住一個較弱的聲音, 特別是當這兩個聲音處于相同的頻率范圍時. 掩蔽效應(yīng)在音響技術(shù)中得到應(yīng)用. 如一些降噪系統(tǒng)就是利用掩蔽效應(yīng)的原理設(shè)計(shj)的, 信噪比的概念及其指標要求也是根據(jù)掩蔽效應(yīng)提出來的. 在數(shù)字音源中, 可利用掩蔽效應(yīng)進行壓縮編碼. 共二十七頁人耳的聽覺定位特性(txng)人耳不但能分辨出聲音的響度、音調(diào)和音色，而且還能分辨出生源的方向和深度，既所謂空間印象感覺，這種感覺是由人耳的聽覺定位特性引起的。產(chǎn)生聽覺定位的原因是很復(fù)雜的，主要是靠聲音傳到兩耳的強度差（聲級差）、時間差（相位差）、音色差，通過這些差別作用于人中樞神經(jīng)(zhngshshnjng)系統(tǒng)，人們即可分辨出生源的方位。因此，強度差、時間差、音色差被稱為聽覺定位三大要素。共二十七頁待 續(xù)共二十七頁內(nèi)容摘要聲學(xué)基礎(chǔ)常識。f=1/T c=f = /T。當頻率為1000Hz、聲壓約為20Pa時，產(chǎn)生震耳欲聾的聲音，超過這一數(shù)值將使耳朵感到疼痛，這個數(shù)值叫做痛閥。人耳能聽到的聲音其聲壓范圍極其(jq)寬廣，從能聽到的最低聲壓到感覺耳痛的最低聲