聲學(xué)基本常識(shí)
文章出處： 人氣：發(fā)表時(shí)間：2014-08-19 10:49
聲學(xué)基本知識(shí)能幫助我們快速的了解聲學(xué)原理和基本知識(shí)，聲學(xué)知識(shí)包含很多知識(shí)從物理知識(shí)到建筑知識(shí)都有概括。我們只要了解基本的聲學(xué)知識(shí)就能幫助我們快速的診斷我們生活中的噪音和聲學(xué)原理幫助我們?cè)碓胍暨€我們一個(gè)寧?kù)o的生活。
一、聲音常識(shí)
（一）聲音產(chǎn)生
物體振動(dòng)——介質(zhì)傳遞——人耳感知
（二）聲音的性質(zhì)與影響因素
1.四種 性質(zhì) 高低 長(zhǎng)短 強(qiáng)弱 音色
2.影響因素
高低 頻率
強(qiáng)弱 振幅
音色 材料 形狀等
（三）
傳播方式縱波聲波前進(jìn)的過程是相鄰空氣粒子之間的接力賽，它們把波動(dòng)形式向前傳遞，它們自己仍舊在原地振蕩，也就是說空氣粒子并不跟著聲波前進(jìn)！
聲音頻率的傳播
二、聲學(xué)常用名詞
1.分貝：表示兩種電或聲功率之比的一種單位,它等于功率比的常用對(duì)數(shù)的10 倍——縮寫為dB。（參看論文《分貝的由來》）
2.電平：是一種表示電量（電壓、電流、功率）相對(duì)大小的量，常用單位為分貝。通常指定某一電量的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)值，以其他數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)值的比值表示電平值。例如取標(biāo)準(zhǔn)功率1 毫瓦為零電平，當(dāng)所給功率為10 毫瓦時(shí)，電平值為10 分貝。如果電平值為負(fù)的，就表示低于零電平，由此電平可用來表示任意兩個(gè)電量間的相對(duì)大小。
3.信噪比：信號(hào)平均功率與噪音平均功率的比值。
4.相位：我們知道聲音是通過空氣的壓縮和擴(kuò)張來傳播的，對(duì)空間的某一點(diǎn)來說，當(dāng)直達(dá)聲壓縮該點(diǎn)的空氣，而反射聲反射到該點(diǎn)時(shí)有兩種情況：一、同樣地在壓縮該點(diǎn)的空氣，我們稱反射聲和直達(dá)聲在該點(diǎn)的相位相同，則該點(diǎn)空氣壓縮的程度變強(qiáng)，音強(qiáng)得到增加，聲壓得到了提高；二、相反地在擴(kuò)張?jiān)擖c(diǎn)的空氣，我們稱反射聲和直達(dá)聲在該點(diǎn)的相位相反，則該點(diǎn)空氣壓縮的程度變?nèi)?，音?qiáng)得到減弱，聲壓得到了降低。一句話：相位相同聲音變大，相位相反聲音變小。
反相：兩個(gè)相同聲音信號(hào)相位相差為180 度的情況，在同一聲音的策動(dòng)下音箱或話筒之間的振動(dòng)方向相反亦屬于反相。音響系統(tǒng)有左右聲道之問反相、真實(shí)相位(即輸人信號(hào)與輸出信號(hào)之間相位)反相、話筒之間相位反相和多只音箱組成的陣列中部分音箱反相等四種情況。反相可導(dǎo)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(xiàn)象，對(duì)再現(xiàn)聲音造成破壞。
5.阻抗：媒質(zhì)對(duì)聲波所呈現(xiàn)的阻抗作用，用某一面積上的聲壓與通過該面積的聲通量的復(fù)數(shù)比來量度。
6.采樣率：定義了每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)，它用赫茲（Hz）來表示。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作采樣時(shí)間，它是采樣之間的時(shí)間間隔。注意不要將采樣率與位速相混淆。
7.比特率：是指將聲音由模擬格式轉(zhuǎn)化成數(shù)字格式的采樣率，采樣率越高，還原后的音質(zhì)就越好。
●比特率值與現(xiàn)實(shí)音頻對(duì)照：
16Kbps=電話音質(zhì)
24Kbps=增加電話音質(zhì)、短波廣播、長(zhǎng)波廣播、歐洲制式中波廣播40Kbps=美國(guó)制式中波廣播56Kbps=話音
64Kbps=增加話音（手機(jī)鈴聲最佳比特率設(shè)定值、手機(jī)單聲道MP3播放器最佳設(shè)定值）112Kbps=FM 調(diào)頻立體聲廣播
128Kbps=磁帶（手機(jī)立體聲MP3 播放器最佳設(shè)定值、低檔MP3 播放器最佳設(shè)定值）
160Kbps=HIFI 高保真（中高檔MP3播放器最佳設(shè)定值）
192Kbps=CD（高檔MP3 播放器最佳設(shè)定值）
256Kbps=Studio 音樂工作室（音樂發(fā)燒友適用）
8.駐波：兩列沿相反方向傳播的振幅相同，頻率相同的波疊加時(shí)形成的波叫做駐波。
駐波能改變聲音原有的特性，在某些頻段出現(xiàn)峰值，駐波使低頻音聽著緩慢遲鈍。
只要兩對(duì)立平行墻面的距離等于半波長(zhǎng)的整倍數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)共振，產(chǎn)生駐波,造成聲染色。如果空間內(nèi)三組平行墻面分別產(chǎn)生的駐波有頻率重疊，就會(huì)形成更強(qiáng)的駐波。正方形的聽音空間就非常容易出現(xiàn)。房間里在相對(duì)的墻壁之間，由于聲音的多重反射而產(chǎn)生駐波，當(dāng)駐波發(fā)生時(shí)能產(chǎn)生共振，其頻率取決于墻壁間的距離，可見房間實(shí)際上就是個(gè)諧振器。
房間里產(chǎn)生駐波造成聲染色最多的地方，是音箱后墻的兩邊墻角.它會(huì)反射不干凈的低音，這種效應(yīng)稱為房間隆隆聲(room booming)。這種低頻駐波是常見的聲學(xué)缺陷，造成低音清晰度下降，需要小心處理。
改善的方法：
室內(nèi)物品擺放避免對(duì)稱；因?yàn)槁暡ǖ姆植际请S機(jī)的,大房間受的影響要小于小房間的；最好避免房間任何兩面的尺寸相等，或一面恰好是另一面的兩倍，也就是正方形或長(zhǎng)寬比是兩倍的房間。由于100Hz 以下聲音的波長(zhǎng)大3.4m，與房間的尺寸處在同一數(shù)量級(jí)，所以在其空間只能產(chǎn)生幾個(gè)共振頻率，低頻聲波的相互干擾較少，聽起來顯得自然圓潤(rùn)。但中、高頻聲音的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于空間尺寸，將在室內(nèi)產(chǎn)生大量駐波，在駐波的相互干涉下，房間在100~500Hz 的聲學(xué)特性一般都較差，而這個(gè)頻段的聲頻能量又很高，所以要予重視，作出適當(dāng)處理。控制駐波反射的一個(gè)好辦法是利用裝滿書籍的書架，書籍的不規(guī)則外形和不太強(qiáng)的吸聲作用，能使聲波發(fā)生散射，從而減輕聲音反射的影響。大理石和花崗巖地坪和落地玻璃是現(xiàn)代家居裝修的首選，但卻是音響效果的大敵。常會(huì)引致聲音的模糊嘈吵，改善的方法是在音箱前方放置適當(dāng)大小的地毯和在玻璃前加上厚窗簾。
9. 動(dòng)態(tài)范圍：音響設(shè)備的最大聲壓級(jí)與可辨最小聲壓級(jí)之差。設(shè)備的最大聲壓級(jí)受信 號(hào)失真、過熱或損壞等因素限制，故為系統(tǒng)所能發(fā)出的最大不失真聲音。聲壓級(jí)的下限取決于環(huán)境噪聲、熱噪聲、電噪聲等背景條件，故為可以聽到的最小聲音。動(dòng)態(tài)范圍越大，強(qiáng)聲音信號(hào)就越不會(huì)發(fā)生過荷失真，就可以保證強(qiáng)聲音有足夠的震撼力，表現(xiàn)雷電交加等大幅度強(qiáng)烈變化的聲音效果時(shí)能益發(fā)逼真，與此同時(shí)，弱信號(hào)聲音也不會(huì)被各種噪聲淹沒，使纖弱的細(xì)節(jié)表現(xiàn)得淋漓盡致。一般來說，高保真音響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)該大于90 分貝，太小時(shí)還原的音樂力度效果不良，感染力不足。在專業(yè)音響系統(tǒng)的調(diào)整過程中，音響師在調(diào)音時(shí)要主意以下兩方面問題:一是調(diào)音臺(tái)的的輸入增益量不要調(diào)的過小，否則微弱的聲音會(huì)被調(diào)音臺(tái)的設(shè)備噪聲所淹沒。二是壓限器的閾值和壓縮比的調(diào)整要格外慎重，閾值過小和壓縮比過大，都會(huì)使聲音動(dòng)態(tài)壓縮嚴(yán)重，故應(yīng)該在保證效果的前提下，盡量減少對(duì)聲音的動(dòng)態(tài)損失。另外，在放大電路和音源中也存在動(dòng)態(tài)范圍，此時(shí)即可分辨的最小信號(hào)和可達(dá)到的最大不失真信號(hào)之差。
10. 哈斯效應(yīng)雙聲源系統(tǒng)的一個(gè)效應(yīng)，兩個(gè)聲源中的的一個(gè)聲源延時(shí)時(shí)間在5 至35 毫秒以內(nèi)時(shí)，聽音者感覺聲音來自先到達(dá)的聲源，另一個(gè)聲源好象并不存在。若延時(shí)為。至5 毫秒，則感覺聲音逐步向先到的音箱偏移；若延時(shí)為30 至50 毫秒，則可感覺有一個(gè)滯后聲源的存在。海爾式楊聲器以發(fā)明者美國(guó)的誨爾博士的名字而命名的揚(yáng)聲器，1973 年問世，將振膜折疊成褶狀，振膜不是前后振動(dòng)，而是像子風(fēng)琴風(fēng)箱似的在聲波輻射的橫方向振動(dòng)，是一種特殊結(jié)構(gòu)的電動(dòng)式揚(yáng)聲器，主要用于高頻。
11. 聲級(jí)：與人們對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺相一致的物理量，單位為分貝。聽聞對(duì)應(yīng)的聲級(jí)為0分貝，但0分貝并不意味著沒有聲音，而是可聞聲的起點(diǎn)，聲強(qiáng)每增加10 分貝，其聲級(jí)就增加10 分貝，房間的本底噪聲的聲級(jí)大約為40 分貝，正常對(duì)話為70 分貝，交響樂高潮時(shí)為90 分貝，人的痛閾聲級(jí)為120 分貝。
12.聲像：又稱虛聲源或感覺聲源。用兩個(gè)或兩個(gè)以上的音箱進(jìn)行立體聲放音時(shí)，聽音者對(duì)聲音位置的感覺印象，故有時(shí)也稱這種感覺印象為幻象，聲音圖像的空間分布由人的雙耳效應(yīng)決定。立體聲放音正是以聲像的形式，再現(xiàn)原來聲音的空間分布，從而使人們產(chǎn)生一種幻覺，誘發(fā)立體感覺。
13. 梳狀濾波效應(yīng)：由于聲音之間相互干涉而引起的頻率響應(yīng)曲線梳狀起伏現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致聲音音色還原不良和保真度差等問題。
14. 位速是指在一個(gè)數(shù)據(jù)流中每秒鐘能通過的信息量。您可能看到過音頻文件用―128–Kbps MP3‖或―64–Kbps WMA‖進(jìn)行描述的情形。Kbps 表示―每秒千字節(jié)數(shù)‖，因此數(shù)值越大表示數(shù)據(jù)越多：128–Kbps MP3音頻文件包含的數(shù)據(jù)量是64–Kbps WMA 文件的兩倍，并占用兩倍的空間。（不過在這種情況下，這兩種文件聽起來沒什么兩樣。原因是什么呢？有些文件格式比其他文件能夠更有效地利用數(shù)據(jù)，64–Kbps WMA 文件的音質(zhì)與128–Kbps MP3 的音質(zhì)相同。）需要了解的重要一點(diǎn)是，位速越高，信息量越大，對(duì)這些信息進(jìn)行解碼的處理量就越大，文件需要占用的空間也就越多。
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