音响基本知识幻灯片.ppt

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1、音响基本知识第1页，共35页，编辑于2022年，星期三1.11.1声音的物理特性声音的物理特性 客观物理性世界上的一切声音都是由物体振动而产生的。我们用手 触摸一下放声时的扬声器纸盆,会立即感到纸盆在振动,这 个振动的纸盆就叫做声源。纸盆在振动时激起周围空气层振 动,于是在空气中形成一疏一密向四面八方传播,这种波动 现象叫做声波声波。声波所及的空间范围叫做声场。主观 听感性 第2页，共35页，编辑于2022年，星期三1.11.1声音的物理特性声音的物理特性 客观物理性，主观 听感性 客观物理性世界上的一切声音都是由物体振动而产生的。这 个振动的物体就叫做声源。物体在振动时激起周围空气层振 动,

2、于是在空气中形成一疏一密向四面八方传播,这种波动 现象叫做声波声波。声波所及的空间范围叫做声场。第3页，共35页，编辑于2022年，星期三声波可以在空气中传播,也可在液体中传播,因为它们都是弹性物质。下图是声波在空气中的瞬时传播,波峰处稍高于大气压,波谷处稍低于大气压。第4页，共35页，编辑于2022年，星期三声压由于声波的传播,使周围的气压发生高低变化,空气密集处压强增加,空气稀薄处压强降低。这种由声波引起的压强变化就叫做 声压声压,一般用p表示,单位为帕(Pa)声压大小决定声音的强弱。声压与大气压相比是非常微小的,说话 时离嘴 0.5 米处的声压大约是 0.1 帕。声压低到 2 10 一

3、5 帕是 人耳可听音的极限,也叫做听阀听阀。声压高到 20 帕是人听觉的最 高极限,超过这个极限人耳会引感到痛痒,所以把它叫做痛痛阀阀。第5页，共35页，编辑于2022年，星期三声功率声源在单位时间内辐射的总声能叫做 声功率声功率,以 P 表 示,单位用瓦(W)、毫瓦(mW)、微瓦(W)表示。声功率的范围很广：小声耳语只有 10-9 瓦而喷气飞机则为 104 瓦,两者相差 1013 倍。第6页，共35页，编辑于2022年，星期三声强声强是指垂直于传播方向单位面积上所通 过的平均声功率,以 I 表示,用瓦/厘米2为单位。声强和声源声功率成正比。与离开声源的距离平方成反比,声强随着离开声源距离的增

4、加按平方反比定律减少,即距离增加 1 倍声 强则减少 1/4,距离增大 3 倍声强即减少 1/9。声功率和声强很难直接测量,通常根据声场所测得的声压来换算。第7页，共35页，编辑于2022年，星期三声强随声源距离增加而减少的原因,是声能在空气中的 损耗和几何扩散。实际上空气中的损耗很小,主要是几何扩 散。如右图所示,从一个点声源向周围均匀辐射出来的声 能,必然通过一系列扩大的球面。因此,单位面积上的声能 和球面半径平方成反比变化。第8页，共35页，编辑于2022年，星期三声音的频率和频谱频率即每秒钟振动的次数,频率单位过去习惯用周/秒表 示,现在统一用赫 兹(Hz)表示,1 周/秒即为 1 赫

5、(Hz)。声音有单一频率的纯音,但大多数声音是由多个频率组成的复合音。第9页，共35页，编辑于2022年，星期三声音的频率范围很宽,组合起来的许多纯音集中在高频 部分叫做高频声。集中在低频部分称做低频声。许多声音包 含着低频、中频、高频三个频段：一般把 200300 赫以下称低频,5002000 赫称中频,4000 赫以上称高频。通常划频 段的方法是按频率每加 1 倍作为 1 倍频程,这与音乐的八度 类似。例如 125250 赫或 160320 赫,称做 1 倍频程或 1 倍 频带。第10页，共35页，编辑于2022年，星期三语声与音乐的频率范围大约 2020000 赫 由于每种声音的谐波成分

6、不同,相对声强不同,即使相同的频率范围其音色也不完全相同。第11页，共35页，编辑于2022年，星期三谐波一个波的频率为另一波频率的整数倍时,就把它称做另 一波的谐波。例如,1000 赫就是 500 赫的谐波,而 500 赫称 做基波或一次谐波,1000 赫则称做二次谐波,1500 赫则称 做三次谐波,因为它们都是基波的 2 倍或 3 倍。第12页，共35页，编辑于2022年，星期三语言、音乐 都是由基波与谐波所组成,这些复杂的波都可进行分析。第13页，共35页，编辑于2022年，星期三声音的反射和绕射声波在传播过程中,遇到物体就会产生反射现象声波碰到墙壁或物体时,它会沿着物体的边缘而弯曲地进

7、行传播,这种现象称做绕射 第14页，共35页，编辑于2022年，星期三A：障碍物是个圆柱,若波长较柱直径小得多,柱背面出 现影区。而波长大于柱直径声波则经柱面产生绕射现象。B：障碍物是高大的墙板,波长比墙板尺寸小得多的声波,被阻挡产生影区,但也有部分声音产生绕射现象。C：是洞孔,当声波通过洞孔时,会产生明显的绕射现象,|这是由于声波波长比洞孔大得多的缘故。第15页，共35页，编辑于2022年，星期三声波的干涉现象两个频率相同的声波,传播到空间某一点时则会产生干涉现象。如果两个声波是同相位,又在同一时刻处于相同的 压缩或稀疏状态,这两个声波就会互相迭加而声音增强,如 果两者相位相反便会互相减弱甚

8、至抵消 第16页，共35页，编辑于2022年，星期三混响与混响时间声波在室内产生并向四周传播时,碰到物体或 墙壁要产生反射或散射,继续在室内传播,再次碰到物体或 墙壁再次发生反射和散射,以此继续下去直到声音消失。在 这一过程中有声源的直达声,有延迟时间不同的反射声和散 射声,其中间隔很密的反射声称做混响声,延迟时间在 50 毫 秒以内的反射声称初期反射声。第17页，共35页，编辑于2022年，星期三所谓混响时间混响时间,就是当声源 发声停止后,室内混响声能密度衰减到它最初数值的百万分 之一(声能衰减 60 分贝)所需的时间。室内的混响时间与室内的 容积和形状以及室内的装饰材料有关 录音棚、厅堂

9、要按需 要控制混响时间。第18页，共35页，编辑于2022年，星期三人耳的听觉特性 当声波传到人耳 便激励鼓膜产生振动,经过听骨传到耳蜗,再经过耳蜗的听觉神经传到大脑,大脑对声波信号有了感觉,这时人们才听 到了声音,人耳的听觉感受和识别是非常灵敏的,它具有放大、换 能、选择、定位的功能,可以辨别声音频率与声强的变化,可 以在繁杂的声响中识别各种声音,即使最先进的科学技术,也 制造不出这样灵敏的仪器。第19页，共35页，编辑于2022年，星期三人耳的构造 人耳分为：外耳、中耳和内耳 第20页，共35页，编辑于2022年，星期三中耳包括鼓膜、鼓室及室内听小骨，听小骨包括锤骨，砧骨和镫骨。内耳有三半

10、规管、耳蜗、及听觉神经组成。第21页，共35页，编辑于2022年，星期三听觉过程：声波通过空气媒质传播到耳廓，耳廓除起定位作用外，还使入射波和外耳道之间阻抗匹配，从而提高入射声能。声波再激发耳膜震动，耳膜震动在依次传给椎骨、砧骨、镫骨传播到耳蜗的前庭窗，而 前庭窗的运动又激起耳蜗内淋巴液的波动。再激起基底膜的震动，膜上毛细血管受到机械刺激，形成不同的神经脉冲信号，在通过听觉传导神经传道大脑听觉中枢，经过中枢分析得出入射声波的强度、频率特性、时间特性等等，最后判断出声音的含义。第22页，共35页，编辑于2022年，星期三听觉的频率范围人耳能听到的频率范围大约是 20-20000 赫 人耳对同样强

11、度但频率不同的声音,在主观感觉上强弱 是不一样的,譬如声压相同的声音,对中频感到声音强,对 高频声或低频声则感到弱,也就是说它对中频较敏感而对高 频或低频较为迟钝。第23页，共35页，编辑于2022年，星期三人耳对声音强弱的感觉表现为响度 第24页，共35页，编辑于2022年，星期三听觉对声音的分辨能力人耳对声音有很强的分辨能力,首先能分辨出声音的强 度变化,当声音很低时,在 1000 赫处可分辨出 3 分贝的变 化,当声音较高时可分辨出 2.5 分贝的变化,调音台上的衰 减器为 2 分贝一档,所以一般人耳是分辨不出来的。其次,人耳能分辨出声音的频率的变化。对低于 1000 赫 的声音,人耳能

12、分辨出 3 赫频率的变化,对于频率高于 1000 赫的声音,只要频率变化 0.5%,人耳就能辨别出来。第25页，共35页，编辑于2022年，星期三双耳效应双耳效应 从声源发出的某一声音,由 于到达两耳的声压级和时间不同,而使人耳能辨别出声源的方 向。利用这一原理人们可以进行声像定位。现在不论立体声 系统或立体声聆听,都是利用人耳的双耳效应,创造出各种 立体声效果。产生双耳效应有两个 因素,一是声强差,一是时间差。第26页，共35页，编辑于2022年，星期三人耳对于噪声的识别比较敏锐,相比之下,对纯音或单 频声音则比较迟钝;在复合音中,对高频的识别比对低频的 识别敏锐;对直接声识别比间接声识别敏

13、锐。譬如,在室内 讲话,听直达声要比昕带反射或有混响声清晰易懂。第27页，共35页，编辑于2022年，星期三听觉的掩蔽效应 由于某种声音的存在而影响聆昕另一个声音,这种现象 称做掩蔽效应。譬如低频声就可以掩蔽高频声,市电的交流 噪声就严重影响语言声或音乐声。掩蔽效应是一个复杂的生理和心理现象,它不仅与两个声音的声级有关,也与它们的 声音频谱,以及相对方向、延续时间有关。第28页，共35页，编辑于2022年，星期三听觉和视觉的关系视觉和 昕觉各有其特点,这些特点恰好是互相弥补的 视觉的空间 恰好需听觉的时间来补充。譬如眼前看到一片茂密的森林,听不到声音则没有动的感觉,听到树在响鸟在叫便立即有生动

14、和真实的感受。听觉虽然灵敏但却是零散的和不确定的。譬如在室内虽然听到外边的响声或嘈杂声,但却得不到完整的 印象,然而走到室外便一目了然,这就是昕觉感受需要视觉 的明确肯定。影、视、戏剧都是视昕艺术,视听艺术就是通 过视与听的结合而获得理想的艺术效果。第29页，共35页，编辑于2022年，星期三声音的计量声音的计量 人耳的分辨能力,不仅与声压、声功率绝对值有关,也 与它的相对值有关。为了适应人耳的听觉特性,可把声压或 声功率分成若干级,就像把风力分成若干级一样,这样便于 计量又适应人耳听觉的特点。分级的单位用分贝(dB)表示。在声学或电声技术上常 使用这个单位,用它来表示声音或电信号的强弱。分贝是个 相对单位,把两个能量值之比取常用对数再乘以 10。第30页，共35页，编辑于2022年，星期三第31页，共35页，编辑于2022年，星期三声功率级其中W2统一规定为10-12W第32页，共35页，编辑于2022年，星期三第33页，共35页，编辑于2022年，星期三声压级声功率或声强与声压的平方成正比,两个声压p1与p2的比值如用对数表示时,则第34页，共35页，编辑于2022年，星期三人耳刚刚听到声音的声压 2 10-5 帕(Pa)做为 0分贝声压 级。第35页，共35页，编辑于2022年，星期三