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1、四川交通职业技术学院 计算机工程系2012.09Sound waveSound wave,或Acoustic WaveAcoustic Wave 第二第二讲讲 声声波的基本性波的基本性质质lAUAU音音频编辑四川交通职业技术学院计算机工程系四川交通职业技术学院计算机工程系案例案例2制作搞怪手机短信铃音制作搞怪手机短信铃音制作计算机启动音制作计算机启动音v案例案例四川交通职业技术学院计算机工程系四川交通职业技术学院计算机工程系四川交通职业技术学院计算机工程系声波声波声波是一种机械波声波是一种机械波，由物体由物体（声源声源）振动产生振动产生，声波传播的空间就称为声波传播的空间就称为声场声场。在气体
2、和液体介质。在气体和液体介质中传播时是一种中传播时是一种纵波纵波，但在固体介质中传播时可但在固体介质中传播时可能混有能混有横波横波。v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系声音的产生和传播声音的产生和传播（1:308:30）纵波和横波纵波和横波（5:00）v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系 “声音”是纵波(波的振动方向与前进方向相同)“声音”是疏密波(在介质中振动以反复“疏密”的形式进行传播)“声音”被变换成电子信号,成为横波的信号(正弦波)来使用密密疏变换成电信号+-v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系从从AU中生成的基本波形看声波的三个中生成的基本波形看声波的三个基本参数基
3、本参数振幅振幅周期周期频率频率v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系名称单位定义使用实例频率：fHZ声音每秒的振动次数声音的高低 声音频率特性(f 特性)相位频率特性 v=f 1/3oct频率特性 声压：S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是绝对值)相位：Deg radian声音在时间上的相对错位周期：Tsec波的间隔(=1/f)波长：m波的长度(=v/f)倍频OCT频率的2倍或1/2重要的是根据目的用各种参数来表达“声音”！v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系l声压：声波在空气传播过程中，引起空气质点振动，使空气发生疏密变化，导致空气压强变化叫声压。l声压级：四川交通职业
4、技术学院计算机工程系四川交通职业技术学院计算机工程系声音随着时间轴的错位(相位干涉),波形会发生改变,因此相位 的管理非常重要!振幅振幅振幅振幅振幅振幅tttttt正相逆相波形增强波形减弱四川交通职业技术学院计算机工程系在时间领域的表现在频率领域的表现振幅振幅-aatH(t)=a SinT傅立叶变换傅立叶变换振幅振幅faH(f)=a反傅立叶变换反傅立叶变换Fourier两者通过数学方法等价变换，根据用途分别使用v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系声波的频谱声波的频谱对声源发出的声音进行分析对声源发出的声音进行分析，来了解它们的频率来了解它们的频率成分和相应的强度成分和相应的强度，从而认识
5、它们的特性从而认识它们的特性，以便以便进行录音补偿。这种分析方法就称为声音的频谱进行录音补偿。这种分析方法就称为声音的频谱分析。分析。v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系l短笛某一音阶的声谱，它有许多条谱线，表明它是由多个频率不同的振动所形成，可见属于复音。l复音中的每一条谱线称为一个分量。在复音声谱中，频率最低的分量称为基音分量，其余的称为泛音分量。它的声谱是离散的，即每条谱线之间有一定的间隔。四川交通职业技术学院计算机工程系l另外有的声谱是连续的，其谱线密密麻麻地连成一片。噪声及语言中的辅音都具有连续的声谱。例如普通话语言的声谱，由于它是连续的，我们只划出它的包络（各条谱线顶点的联结
6、线）。由普通话的声谱可见，说话的声音大概包含从100Hz 到5kHz 之间的振动，而主要的分量在300Hz 至3 kHz之间。顺便指出，蝉声大约包含500Hz 到20k Hz 压之间的振动，而交响乐则包含20Hz 到20kHz 压之间的振动，即交响乐的声谱散布于整个声频带。四川交通职业技术学院计算机工程系声波的频谱声波的频谱分析所得的结果分析所得的结果，通常以频率为横坐标通常以频率为横坐标，以反映以反映相应频率成分强弱的物理量相应频率成分强弱的物理量（如声压级如声压级）为纵坐为纵坐标标，从而将频率与强度的对应关系用图形加以表从而将频率与强度的对应关系用图形加以表示。示。v声波声波四川交通职业技
7、术学院计算机工程系声波的频率范围问题声波的频率范围问题人耳可以听到的声波的频率一般在人耳可以听到的声波的频率一般在20赫兹至赫兹至20000赫兹之间。赫兹之间。低于低于20HZ的振动称为次声波的振动称为次声波 高于高于20000HZ的振动称为超声波的振动称为超声波v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系次声波和超声波次声波和超声波次声波是指次声波是指频率频率小于小于20Hz20Hz（赫兹赫兹），但是高于），但是高于气候气候造成的造成的气压气压变动的变动的声波声波。人。人耳耳对次声波基本上没有感受，但是一些动物如对次声波基本上没有感受，但是一些动物如象
8、象、长颈鹿长颈鹿和和蓝鲸蓝鲸可以感受次声波频率并使用这个频率来可以感受次声波频率并使用这个频率来通讯通讯。尤其。尤其频率极低的次声波可以传播到非常远。在水下次声波的传播距离频率极低的次声波可以传播到非常远。在水下次声波的传播距离也非常远。也非常远。v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系次声波和超声波次声波和超声波超声波是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最超声波是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值高阈值2020千赫。超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域，千赫。超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域，比如金属探伤，工件清洗等。某些动物，如比如金属探伤
9、，工件清洗等。某些动物，如犬只、海豚、以及蝙犬只、海豚、以及蝙蝠蝠等等都有着超乎人类的耳朵，也因此可以听到超声波。亦有人等等都有着超乎人类的耳朵，也因此可以听到超声波。亦有人利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的犬笛。利用这个特性制成能产生超声波来呼唤犬只的犬笛。v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系声波的频率范围问题声波的频率范围问题人耳可以听到的声波的频率一般在人耳可以听到的声波的频率一般在20赫兹至赫兹至20000赫兹之间。赫兹之间。低于低于20HZ的振动称为次声波的振动称为次声波 高于高于20000HZ的振动称为超声波的振动称为超声波v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系各音
10、区的物理量和能得到的信息音音区区频率率数数(Hz)(Hz)波波长(m)(m)主要音源主要音源能能得到期的主要信息得到期的主要信息重低音重低音2050176.8墙壁的振壁的振动空空间内内的固定波的固定波音音响响空空间的大小的大小(宽阔度度)环境境状状态气气氛氛(身体感受到的低音身体感受到的低音)重低音重低音 低音低音502006.81.7中音中音2002K1.7m170m物体的基本振物体的基本振动孔穴共振孔穴共振发音体的大小音体的大小,结构构高音高音2K15K170m23m物体的共物体的共鸣物体的分割振物体的分割振动音色音色从从音色音色变化化 到到发音体的音体的 材材质、种种类.超超高音高音15
11、K100K23m3.4m气气氛氛(空空气气感、余韵感、余韵)“声声音音”会随会随着着频率率数数而性而性质、特、特长发生生变化，因此重要的是掌握化，因此重要的是掌握它它！v声波声波四川交通职业技术学院计算机工程系声波的传播特性声波的传播特性声波作为机械波的一种声波作为机械波的一种，具有波在传播中的一切具有波在传播中的一切特性特性，在传播过程中会产生衰减在传播过程中会产生衰减，反射反射，透射透射和衍射等现象。和衍射等现象。v声波的传播特性声波的传播特性四川交通职业技术学院计算机工程系1、声波的衰减、声波的衰减在传播过程中在传播过程中，由于空气的粘滞性和热传导使声由于空气的粘滞性和热传导使声能变为热
12、能而损耗。有一些材料如玻璃棉、毛毡、能变为热能而损耗。有一些材料如玻璃棉、毛毡、泡沫、塑料等称为吸收材料。声波的频率愈高泡沫、塑料等称为吸收材料。声波的频率愈高，空气的吸收也愈大空气的吸收也愈大，声波的频率愈低声波的频率愈低，空气的吸空气的吸收也愈小。因此高频声波比低频声波衰减得快。收也愈小。因此高频声波比低频声波衰减得快。v声波的传播特性声波的传播特性四川交通职业技术学院计算机工程系2、声波的反射和透射、声波的反射和透射声能被障碍物反射回来声能被障碍物反射回来，就是声反射就是声反射，另一部分另一部分透入障碍物内部并被吸收透入障碍物内部并被吸收，余下的能量就会透过余下的能量就会透过障碍物并在另
13、一面传播这叫透射。障碍物并在另一面传播这叫透射。反射、吸收、透射声能的大小与障碍物的性质有反射、吸收、透射声能的大小与障碍物的性质有关。关。v声波的传播特性声波的传播特性四川交通职业技术学院计算机工程系3、声波的衍射和绕射、声波的衍射和绕射声波在前进过程中声波在前进过程中，遇到尺寸比其波长大得多的遇到尺寸比其波长大得多的障碍物时障碍物时，会发生反射会发生反射；当遇到尺寸较小的障碍当遇到尺寸较小的障碍物或孔隙时物或孔隙时，就会发生衍射就会发生衍射（绕射绕射），），低频声更低频声更容易发生衍射。容易发生衍射。v声波的传播特性声波的传播特性四川交通职业技术学院计算机工程系 4、声波的干涉和叠加、声波的干涉和叠加两个频率相同的声波传到空间某一点时两个频率相同的声波传到空间某一点时，常会发常会发生干涉现象生干涉现象：如果相位相同两个声波便会互相如果相位相同两个声波便会互相叠加而增强叠加而增强，如果相位相反两个声波便会互相减如果相位相反两个声波便会互相减弱弱，甚至抵消甚至抵消；如果相位存在一定相位差如果相位存在一定相位差，则可则可能有一些增强或减弱。能有一些增强或减弱。v声波的传播特性声波的传播特性四川交通职业技术学院计算机工程系四川交通职业技术学院计算机工程系31