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1、声音的基础知识第1页，共30页，编辑于2022年，星期五 声音的物理属性声音的物理属性1、声音的运动及传播、声音的运动及传播人耳所听到的声音，实际上是空气粒子受人耳所听到的声音，实际上是空气粒子受到物体一系列的振动而引起的空气波动。到物体一系列的振动而引起的空气波动。这些振动使空气粒子交替地形成压缩区与这些振动使空气粒子交替地形成压缩区与稀疏区，从而形成声波现象。稀疏区，从而形成声波现象。第2页，共30页，编辑于2022年，星期五 2、声速、声速声音的传播速度取决于传递媒介的温度与密声音的传播速度取决于传递媒介的温度与密度。度。声速与声音频率的高低无关，在整个音频范声速与声音频率的高低无关，在
2、整个音频范围内，声速始终保持着固定值。围内，声速始终保持着固定值。第3页，共30页，编辑于2022年，星期五 3、波长、波长两个波形的波峰或波谷之间的距离称作波两个波形的波峰或波谷之间的距离称作波长。也可以用一个波上的任意一点到相邻长。也可以用一个波上的任意一点到相邻波上的对应点之间的距离来计算。波上的对应点之间的距离来计算。4、振幅、振幅任何物质的粒子离开其常态位置的最大位任何物质的粒子离开其常态位置的最大位移。移。第4页，共30页，编辑于2022年，星期五 5、方向性、方向性当当辐辐射射出出来来的的声声波波波波长长比比声声源源的的尺尺寸寸大大很很多时，声波比较均匀地向各方向传播；多时，声波
3、比较均匀地向各方向传播；当当辐辐射射出出来来的的声声波波波波长长小小于于声声源源尺尺寸寸时时，声声波波集集中中地地向向正正前前方方一一个个尖尖锐锐的的圆圆锥锥体体的的范围内传播。范围内传播。第5页，共30页，编辑于2022年，星期五 6、基频和谐频、基频和谐频任何声音的实际音色，均取决于在基频之任何声音的实际音色，均取决于在基频之上出现的谐频。上出现的谐频。这些谐频始终是基频的整数倍。这些谐频始终是基频的整数倍。第6页，共30页，编辑于2022年，星期五 7、相位、相位声波在其周期运动中所达到的精确位置。声波在其周期运动中所达到的精确位置。相位通常以圆周的度数来计算，因而相位通常以圆周的度数来
4、计算，因而360度就相当于一个完整的运动周期。度就相当于一个完整的运动周期。第7页，共30页，编辑于2022年，星期五 8、动态范围、动态范围声源所发出的声音的最大音量和最小音量声源所发出的声音的最大音量和最小音量之间的音量范围。之间的音量范围。9、反射和声障效应、反射和声障效应当声波在传播过程中遇到物体时，就会像当声波在传播过程中遇到物体时，就会像光线一样被反射回来。光线一样被反射回来。声波的反射量取决于该声波的频率与反射声波的反射量取决于该声波的频率与反射物体的大小，这一现象被称为物体的大小，这一现象被称为“声障效应声障效应”。第8页，共30页，编辑于2022年，星期五 10、失真、失真原
5、始声波只要被附加有任何其它成分，或原始声波只要被附加有任何其它成分，或者部分甚至全部丧失了原始声波的特性，者部分甚至全部丧失了原始声波的特性，那就会构成各种形式的声音失真。那就会构成各种形式的声音失真。失真的类型：频率失真、谐波失真、互调失真的类型：频率失真、谐波失真、互调失真、空间感失真、瞬态失真、音量失真、失真、空间感失真、瞬态失真、音量失真、过载失真过载失真第9页，共30页，编辑于2022年，星期五 11、信噪比、信噪比信噪比是信号与声音信号处理设备固有的信噪比是信号与声音信号处理设备固有的本底噪声之间的音量范围，一般用分贝表本底噪声之间的音量范围，一般用分贝表示。示。任何声音信号处理设
6、备的有效音量范围均任何声音信号处理设备的有效音量范围均要受到该设备信噪比（要受到该设备信噪比（S/N）的制约。）的制约。第10页，共30页，编辑于2022年，星期五 12、阻抗、阻抗如果一个特定的电子元件既有电抗也有电如果一个特定的电子元件既有电抗也有电阻，则其合成的效应称为阻抗。阻，则其合成的效应称为阻抗。当声音信号处理设备的阻抗正确匹配时，当声音信号处理设备的阻抗正确匹配时，才能得到最大功率的传输。才能得到最大功率的传输。第11页，共30页，编辑于2022年，星期五 13、噪声、噪声声音在传播、记录或处理的过程中会不可声音在传播、记录或处理的过程中会不可避免地产生一些噪声，这些噪声主要来自
7、避免地产生一些噪声，这些噪声主要来自以下几个部分：以下几个部分：线路噪声线路噪声本底噪声本底噪声现场噪声现场噪声第12页，共30页，编辑于2022年，星期五 声音的生理和心理属性声音的生理和心理属性人耳和大脑对声音的响应方式，与典型的人耳和大脑对声音的响应方式，与典型的“传声器传声器放大器放大器电表电表”测量系统的响应方式完全不同。测量系统的响应方式完全不同。典型的测量系统，输入端的音量变化会在输出端引典型的测量系统，输入端的音量变化会在输出端引起相应的变化，所以输入与输出的关系曲线将是一起相应的变化，所以输入与输出的关系曲线将是一条直线，因此被称为线性的。条直线，因此被称为线性的。第13页，
8、共30页，编辑于2022年，星期五 人耳和大脑组合的人耳和大脑组合的“输入输入”和和“输出输出”却截却截然不同，基本上是听者对听音场所所做的心然不同，基本上是听者对听音场所所做的心理判断或是受以下几种因素的影响：理判断或是受以下几种因素的影响：（1）听者最近的身体健康状况；）听者最近的身体健康状况；（2）听者原先受过的训练和对新环境的适应）听者原先受过的训练和对新环境的适应性；性；（3）听者所特有的某些知识基础。）听者所特有的某些知识基础。第14页，共30页，编辑于2022年，星期五 没有简单的方法能把声音的变化与听者判断没有简单的方法能把声音的变化与听者判断的相应变化联系起来做比较，所以我们
9、只能的相应变化联系起来做比较，所以我们只能把人类的听觉看做是非线性的现象。把人类的听觉看做是非线性的现象。第15页，共30页，编辑于2022年，星期五 心理声学是研究有关物理声音的刺激与心理心理声学是研究有关物理声音的刺激与心理判断相互制约的学科，它涉及的是关于我们判断相互制约的学科，它涉及的是关于我们怎么听到声音这个问题的主观概念，其中包怎么听到声音这个问题的主观概念，其中包括：响度、音调、音色、噪声干扰电平和声括：响度、音调、音色、噪声干扰电平和声音形象的定位等等。音形象的定位等等。第16页，共30页，编辑于2022年，星期五 1、耳朵、耳朵人耳的听音大约在人耳的听音大约在16赫兹到赫兹到
10、20K赫兹这一赫兹这一频率范围内。频率范围内。人耳对高频段声音的感受会随着年龄的增人耳对高频段声音的感受会随着年龄的增长越来越弱。一般年青人的耳朵可以听到长越来越弱。一般年青人的耳朵可以听到的最高频率在的最高频率在17K18K赫兹左右，老赫兹左右，老年人显然就低多了。年人显然就低多了。第17页，共30页，编辑于2022年，星期五 声音必须具有一定的强度才能被人们听见，声音必须具有一定的强度才能被人们听见，这个强度的最低值是随声波的频率而改变的。这个强度的最低值是随声波的频率而改变的。人耳最敏感的声音频率范围约在人耳最敏感的声音频率范围约在1K6K赫兹之间。赫兹之间。第18页，共30页，编辑于2
11、022年，星期五 2、听觉阈、听觉阈当声音刚好能够被听见，我们就说这个声当声音刚好能够被听见，我们就说这个声音为最低可听界限，这个值就是听觉阈。音为最低可听界限，这个值就是听觉阈。3、感觉阈、感觉阈当一个声音到了使人震耳欲聋的时候，我当一个声音到了使人震耳欲聋的时候，我们就说这个声音达到了最大可听界限，这们就说这个声音达到了最大可听界限，这个值就是感觉阈。个值就是感觉阈。第19页，共30页，编辑于2022年，星期五 4、音色、音色音色是人们对声音的主观心理感觉，是声音色是人们对声音的主观心理感觉，是声音的客观物理属性在人的主观听感中的心音的客观物理属性在人的主观听感中的心理反映。理反映。第20
12、页，共30页，编辑于2022年，星期五 5、响度、响度100分贝的分贝的1000赫兹声音的音量赫兹声音的音量 等于等于 100分贝的分贝的100赫兹声音的音量赫兹声音的音量40分贝的分贝的1000赫兹声音的音量赫兹声音的音量 大于大于 40分贝的分贝的100赫兹声音的音量赫兹声音的音量人类的听觉从本质上讲是非线性的。人类的听觉从本质上讲是非线性的。第21页，共30页，编辑于2022年，星期五 由于人耳对频率的响应随着声强变化而不同，由于人耳对频率的响应随着声强变化而不同，弗莱彻和芒森根据研究得出的结果，画出了弗莱彻和芒森根据研究得出的结果，画出了平均平均“等响曲线等响曲线”图，又叫弗莱彻曲线图
13、，又叫弗莱彻曲线（Fletchers curves）。）。“等响曲线等响曲线”显示了由大量观测者指出的响显示了由大量观测者指出的响度相等的各个点的轨迹。度相等的各个点的轨迹。第22页，共30页，编辑于2022年，星期五 第23页，共30页，编辑于2022年，星期五 根据根据“等响曲线等响曲线”，我们发现：人耳在小声，我们发现：人耳在小声级时对低频是不大敏感的。级时对低频是不大敏感的。第24页，共30页，编辑于2022年，星期五 6、掩蔽效应、掩蔽效应由于某种声音的存在而降低了对另一种声由于某种声音的存在而降低了对另一种声音的感受能力的现象，被称为掩蔽效应。音的感受能力的现象，被称为掩蔽效应。掩
14、蔽效应并不仅仅是个音量问题，因为当掩蔽效应并不仅仅是个音量问题，因为当掩蔽音与被掩蔽音的频率不相同的时候，掩蔽音与被掩蔽音的频率不相同的时候，掩蔽作用并不那么严重。掩蔽作用并不那么严重。第25页，共30页，编辑于2022年，星期五 通过实验，人们找到了声音发声的一些规律：通过实验，人们找到了声音发声的一些规律：（1）当响度相当大时，低频声会对于高频声产生较显著）当响度相当大时，低频声会对于高频声产生较显著的掩蔽作用；的掩蔽作用；（2）高频声对低频声只产生很小的掩蔽作用；）高频声对低频声只产生很小的掩蔽作用；（3）掩蔽音和被掩蔽音的频率越接近，掩蔽作用越大；）掩蔽音和被掩蔽音的频率越接近，掩蔽作
15、用越大；当它们频率相同时，一个音对另一个音的掩蔽作用最大。当它们频率相同时，一个音对另一个音的掩蔽作用最大。第26页，共30页，编辑于2022年，星期五 7、混响、混响当振动物体在封闭空间发出声音后，其声当振动物体在封闭空间发出声音后，其声波在传播过程中，会碰到各种界面的反射波在传播过程中，会碰到各种界面的反射而形成反射波继续传播，同时声波逐渐地而形成反射波继续传播，同时声波逐渐地衰减并耗去能量，直到声音消失。衰减并耗去能量，直到声音消失。第27页，共30页，编辑于2022年，星期五 50毫秒之内的反射声称做早期反射声。毫秒之内的反射声称做早期反射声。50毫秒之后到达的反射声由于来自各个方毫秒
16、之后到达的反射声由于来自各个方向并相互交错，在听觉上会形成一种向并相互交错，在听觉上会形成一种“余音余音不绝不绝”的感觉。我们称这部分反射声的总体的感觉。我们称这部分反射声的总体为混响声。为混响声。第28页，共30页，编辑于2022年，星期五 从声源停止发声起，在室内继续存在声音的从声源停止发声起，在室内继续存在声音的现象叫做混响。现象叫做混响。描述这一特性的客观参量称为混响时间，通描述这一特性的客观参量称为混响时间，通常以秒作为计量单位。常以秒作为计量单位。“混响时间混响时间”是声源停止发声后室内声音衰是声源停止发声后室内声音衰减了减了60dB所需的时间，它是衡量封闭空间所需的时间，它是衡量封闭空间环境的声学性能的一个主要指标。环境的声学性能的一个主要指标。第29页，共30页，编辑于2022年，星期五 8、高保真度、高保真度高保真度是指声源经过各种声音信号处理高保真度是指声源经过各种声音信号处理设备后，不存在任何失真而被精确还原的设备后，不存在任何失真而被精确还原的一种程度。一种程度。第30页，共30页，编辑于2022年，星期五