電聲基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

1、-一: 什麼是聲音？-二: Mylar speaker 之結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)介紹-三: 設(shè)計(jì)應(yīng)用及理論支持部分-四: 耳機(jī)測(cè)試方法-五: 問(wèn)答時(shí)間腦眼視覺(jué)映像鼻嗅覺(jué)氣味耳聽(tīng)覺(jué)聲音口(舌)味覺(jué)味道皮膚觸覺(jué)觸感“聲音聲音”受到五種受到五種感覺(jué)的影感覺(jué)的影響響從其他器官傳來(lái)的刺激從其他器官傳來(lái)的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT !以電脈沖信以電脈沖信號(hào)形式傳播號(hào)形式傳播音源音源耳廓對(duì)判斷聲音方耳廓對(duì)判斷聲音方向性非常重要向性非常重要空氣震動(dòng)鼓膜後，空氣震動(dòng)鼓膜後，通過(guò)小耳骨變換成通過(guò)小耳骨變換成電脈沖信號(hào)電脈沖信號(hào)外耳道外耳道耳廓耳廓內(nèi)耳道內(nèi)耳道小耳骨小耳骨鼓膜鼓膜神經(jīng)神經(jīng)大腦大腦大腦進(jìn)行大腦進(jìn)行FFT

2、分析分析(頻率分析頻率分析) (以聲音的形式認(rèn)知以聲音的形式認(rèn)知)o 波（音）的基本形式: V = f (音速) (頻率是) (波長(zhǎng))o 在空氣中的傳播速度 V331.5 +0.61 t 340 m/s at 4 “聲音”是縱波 (波的振動(dòng)方向與前進(jìn)方向相同) “聲音”是疏密波(在介質(zhì)中振動(dòng)以反復(fù)“疏密”的形式進(jìn)行傳播)“聲音”被變換成電子信號(hào),成為橫波的信號(hào)(正弦波)來(lái)使用密密疏變換成電信號(hào)+-名稱單位定義使用實(shí)例頻率： fHZ聲音每秒的振動(dòng)次數(shù)聲音的高低 聲音頻率特性(f 特性)相位頻率特性 v= f 1/3oct頻率特性 聲壓： S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是絕對(duì)值)相

3、位： Deg radian聲音在時(shí)間上的相對(duì)錯(cuò)位周期： Tsec波的間隔(=1/f)波長(zhǎng)： m波的長(zhǎng)度(=v/f)倍頻OCT頻率的2倍或1/2重要的是根據(jù)目的用各種參數(shù)來(lái)表達(dá)“聲音”！兩者通過(guò)數(shù)學(xué)方法等價(jià)變換，根據(jù)用途分別使用在時(shí)間領(lǐng)域的表現(xiàn)在頻率領(lǐng)域的表現(xiàn)矩形波響應(yīng)脈沖響應(yīng)殘響特性頻譜分析相位頻率分析組延遲特性振幅振幅-aatH(t)=a SinT應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例振幅振幅faH(f)=aFourier Transform各音區(qū)的物理量和能得到的信息音區(qū)音區(qū)頻率數(shù)頻率數(shù)(Hz)波長(zhǎng)波長(zhǎng)(m)主要音源主要音源能得到期的主要信息能得到期的主要信息重低音重低音2050176.8ml牆壁的振動(dòng)牆壁的振

4、動(dòng)l空間內(nèi)的固定波空間內(nèi)的固定波l音響空間的大小音響空間的大小(寬闊度寬闊度)l環(huán)境狀態(tài)環(huán)境狀態(tài)l氣氛氣氛(身體感受到的低音身體感受到的低音)l 重低音重低音低音低音502006.81.7m中音中音2002K1.7m17mml物體的基本振動(dòng)物體的基本振動(dòng)l孔穴共振孔穴共振發(fā)音體的大小發(fā)音體的大小,結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)高音高音2K15K17mm23mml物體的共鳴物體的共鳴l物體的分割振動(dòng)物體的分割振動(dòng)l音色音色l從音色變化從音色變化 到發(fā)音體的到發(fā)音體的l 材質(zhì)、種類材質(zhì)、種類.超高音超高音15K100K23mm3.4mm氣氛氣氛(空氣感、餘韻空氣感、餘韻)“聲音聲音”會(huì)隨著頻率數(shù)而性質(zhì)、特長(zhǎng)發(fā)生變化，因

5、此重要的是掌握它會(huì)隨著頻率數(shù)而性質(zhì)、特長(zhǎng)發(fā)生變化，因此重要的是掌握它！聲音三要素大小高低質(zhì)感 聲音的表現(xiàn)詞滙 好 不好 大 小 有迫力 乏力 高 低 單純 有雜音 明亮 暗淡 清澈 渾濁 正常 走調(diào)定位性好 定位性差形象明確 形象模糊有擴(kuò)展性 無(wú)擴(kuò)展性（空間信息）（空間信息）定位聲音的表現(xiàn)方式隨地域、民族、人種而有不同的詞滙最理想的是能在公司內(nèi)及相關(guān)公司間統(tǒng)一表達(dá)方式實(shí)施比較困難：理解對(duì)方詞滙的真正含義公司內(nèi)部評(píng)論詞滙的統(tǒng)一切換到物理量 非常重要！(音色)聲音的形象（舉例）聲音隨著時(shí)間軸的錯(cuò)位(相位干涉),波形會(huì)發(fā)生改變,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

6、增強(qiáng)波形減弱“反射”與“吸音”是反關(guān)系反射平面越硬,反射越強(qiáng)越往低音區(qū)(波長(zhǎng)較長(zhǎng))越容易反射吸音與上述相反固定波在相同的平面上產(chǎn)生共鳴的波(不好的影響)防止產(chǎn)生固定波的要點(diǎn)要點(diǎn)是不造成平行面!不同素材的反射、吸音特性D=/2n (整數(shù)倍)D殘響室混凝土木材地毯吸音材料無(wú)聲室毛越長(zhǎng)吸音效果越好f反射率10.50回折在音源之外的尖角部位作為起點(diǎn),產(chǎn)生二次音源的現(xiàn)象為防止回折效果,不制作尖角！在原來(lái)的聲音在原來(lái)的聲音A上加上上加上二次音源的聲音二次音源的聲音B,原來(lái)原來(lái)的聲音的聲音A產(chǎn)生紊亂產(chǎn)生紊亂 由於相位干涉由於相位干涉, 頻響產(chǎn)生紊亂頻響產(chǎn)生紊亂 在時(shí)間軸上的錯(cuò)位引在時(shí)間軸上的錯(cuò)位引 起聲音形

7、象的紊亂起聲音形象的紊亂(形形 狀、位置、立體聲揚(yáng)狀、位置、立體聲揚(yáng))二次音源的弊端二次音源的弊端d1d1BA音箱音源二次音源在尖角處產(chǎn)生二次音源聽(tīng)者圓角處不產(chǎn)生回折波-微型動(dòng)圈式喇叭 (Electro-dynamic speaker)-廣泛應(yīng)用在微型電子產(chǎn)品 。如：數(shù)位相機(jī)，手機(jī)，PDA，通訊及不同類型的大小耳機(jī)-一般使用 Mylar (麥拉) 作為振膜，所以稱為Mylar Speaker (麥拉喇叭)l工作原理：以交變電流通過(guò)綫圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在固定磁場(chǎng)產(chǎn)生前後振動(dòng)，帶動(dòng)相連之振膜一起垠振動(dòng)，通過(guò)空氣介質(zhì)將聲音傳播出去。護(hù)罩 Plastic Cover音圈 Voice Coil振膜 Di

8、aphragm膠殼 Plastic Housing華司 Washer磁鐵 Magnet後蓋 Bottom Bowl底板 PCBl磁鐵 一般材料為 NdFeB (釹鐵硼)，此前用鐵氧體在充磁時(shí),有先充磁後裝配的，也有先裝配好後充磁的。l後蓋 a.形成磁回路 b. 支撐整個(gè)主體，有的加上塾圈l華司 導(dǎo)磁作用，可調(diào)整磁路間空隙，使用高導(dǎo)磁材料(如SPCC)l振膜 振動(dòng)系統(tǒng)的主要部件。厚度，材質(zhì)，振動(dòng)的有效面積，形狀l音圈 動(dòng)力部分，音圈的直流電阻，綫徑，高度(左手定則判斷其運(yùn)動(dòng)方向)l壓邊圈 固定件,容易解決高頻附近的谷點(diǎn)l底板 注意焊錫溫度，擊穿電壓，可耐氧化時(shí)間l絨紙(調(diào)音紙) a.藍(lán)框阻尼 b

9、.開(kāi)孔阻尼在單體後方框架裝上具音箱性阻力的布料,是降低單體Q值最有效的一種方法.多層布料調(diào)校Q值的方法比在導(dǎo)管內(nèi)增加阻力還要來(lái)得直接可在導(dǎo)管內(nèi)填入纖維，棉，羊毛，玻璃棉或泡棉，以增加阻力。不透氣的多孔布蓋在開(kāi)孔的末端也可得到相同的效果 A） 頻響 - 頻響曲綫，指隨頻率之增益變化曲綫。lB） F0 - 喇叭振動(dòng)部份之諧振頻率。lC） 靈敏度 - 在1kHz時(shí)在指定輸入電壓時(shí)喇叭所產(chǎn)生輸出訊號(hào)高低。lD） 直流阻抗 - 主要是音圈的電阻，還有震蕩回路中的容抗、感抗。lE） 失真度 - 輸入喇叭訊號(hào)與喇叭訊號(hào)輸出之誤差比率。lF） 額定功率 - 喇叭承受的連續(xù)功率。lH）最高功率 - 喇叭承受的最

10、高瞬間功率。lI ）相位 - 喇叭正負(fù)兩極之連接。lJ ）尺吋 - 喇叭之直徑及高度。l揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有 8、16、32、 64、75、150等等，一般人以為揚(yáng)聲器的阻值是一個(gè)純阻或一個(gè)恒定值，其實(shí)場(chǎng)聲器的阻值是隨頻率而改變的，在不同的頻率點(diǎn)它的阻值有所不同，若將各點(diǎn)的阻值連成的曲綫(見(jiàn)圖1)。 ImpedanceOhm01632486480 Frequency Hz501002005001k2k5k10k2020k圖1Fo諧振頻率DC電阻Zmax(Fo時(shí)阻抗)l質(zhì)量控制區(qū)：當(dāng)工作頻率 f共振頻率 fo，系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)振動(dòng)起著主要作用，質(zhì)量愈大，振幅則愈小，因此這一振動(dòng)區(qū)稱為質(zhì)量控制區(qū)或慣

11、性控制區(qū)。l彈性控制區(qū)：當(dāng)工作頻率 f共振頻率 fo，系統(tǒng)的彈性對(duì)振動(dòng)起著主要作用，彈性愈大（順性愈?。?，振幅則愈小，因此這振動(dòng)區(qū)稱為彈性控制區(qū)或勁度控制區(qū)，也稱為力順控制區(qū)。l力阻控制區(qū)：當(dāng) f = fo 系統(tǒng)的振動(dòng)主要受力阻控制，這一振動(dòng)區(qū)稱為力阻控制區(qū)。力阻愈大，力阻控制的頻率範(fàn)圍愈寬。LRgReRuCuLuEg揚(yáng)聲器的電阻抗揚(yáng)聲器的電阻抗Z之公式之公式: Z= Re + jL +LvjCvjRv111lPET： 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯lpolyethylene terephthalatelPEI: 聚醚洗亞胺lpolyethylene imide lPEN: 聚苯二甲酸乙二酯 lpoly

12、ethylene naphthalate lPI：聚酰亞胺 l商品名稱Kapton lLCP :液晶高分子、液晶聚合物、液晶聚脂 lLiquid Crystal Polyster;Liquid Crystal Polymer lPEEK :聚醚酮 lPolyrther ether ketone lPC:聚碳酸酯 lPolycarbonate lPPS :聚苯硫醚、聚苯乙烯硫化物 lPolyphenylene sulphide lPAR :聚芳酯 零件名零件名參數(shù)參數(shù)和聲音的關(guān)係和聲音的關(guān)係振膜直徑越大越有利於低音區(qū)播放，但不容易產(chǎn)生高音區(qū),振膜回復(fù)原位也較慢形狀(曲面) 圓角比直綫型的剛性高，

13、高輸入方面較強(qiáng),也較少失真形狀(深度) 越深的話高輸入方面越強(qiáng)，高音較好，方向性則是綫的較好材質(zhì)/厚度要根據(jù)各種的要求而選擇不同塑料，厚度越高高頻持性較好壓邊形狀上彎，下彎和廉價(jià)波形相比，綫性好，音質(zhì)優(yōu)良.材質(zhì)根據(jù)音質(zhì)，性能等要求而分別選用聚氨酯泡沫，布，橡膠等材質(zhì)彈波柔軟性越高頻響越好，相反輸入耐受度/強(qiáng)度需要強(qiáng)化變位量越大，輸入輸出的綫性越好/輸入耐受度也越大綫圈直徑 越大散熱效果越好，輸入耐受度也變大，但不容易產(chǎn)生高音綫徑越細(xì)頻響越好，可以延伸到高音區(qū),但承受功率變小磁鋼磁力越高效率越好(音壓越高)或可以制作同等音壓但較細(xì)小的喇叭材質(zhì)輸入輸出的綫性,和低音區(qū)的質(zhì)感方面擁有個(gè)性化的特長(zhǎng).喇

14、叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和聲音的關(guān)係部件名部件名參數(shù)參數(shù)和聲音的關(guān)係和聲音的關(guān)係音箱體容積越大低音高越好，全體的聲壓也會(huì)上升形狀立方體會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生固定波要下功夫處理,外觀上有尖角的話,由於回折效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生多餘的聲音方式密封型：只要保証容量，喇叭的特性就能正常發(fā)揮低音反射型：利用低音反射管的共振，使用極低音增強(qiáng)的方式後部負(fù)載型：使喇叭後部的聲音在後部負(fù)載內(nèi)積極共鳴增強(qiáng)低音區(qū)的方式吸音料體積雖然能吸收內(nèi)部固定音，但加得太多的話，聲音會(huì)變得不夠圓潤(rùn) 材料剛性使各面不產(chǎn)生共振,重要的是強(qiáng)度面板柵格透過(guò)率如果是塑料或金屬，至少要達(dá)到40%以上，即使是布制的，透過(guò)率低的話高頻響應(yīng)會(huì)變差。孔徑,厚度孔徑和厚度會(huì)造成面

15、板柵格的共振，也會(huì)影響方向性安裝密封音箱體內(nèi)部的空氣如果有泄漏，由於相位干涉會(huì)造成低頻區(qū)高劣化固定如果安裝不牢固的話，低音的力量會(huì)減弱喇叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和聲音的關(guān)係耳機(jī)的主要設(shè)計(jì)和他的特點(diǎn)方式方式密封型密封型開(kāi)放型開(kāi)放型耳部探針形耳部探針形構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)對(duì)外部噪聲作出屏閉可以產(chǎn)生全方向定位的音場(chǎng)不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成噪音 公害能夠解決由於“密封”而 造成的諸多問(wèn)題由於和周?chē)沫h(huán)境音場(chǎng) 產(chǎn)生會(huì)成,因此能緩和異 常定位感 耳廓,外耳道不會(huì)產(chǎn)生影響 振幅,相位及頻響曲綫較平 坦,(在播放時(shí)可以自由補(bǔ)償.) 適合於Hi-Fi和評(píng)測(cè)儀器缺點(diǎn) 有耳廓,外耳道的影響 有受到噪聲沖擊的危險(xiǎn)性 變成單聲道及無(wú)聲時(shí)心理上

16、產(chǎn)生不安的感覺(jué) 基本同左 對(duì)周?chē)h(huán)境造成噪聲公害 使用人造頭部,把耳朵的個(gè)體 差異通用化是困難的用小型的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重低音的原因： 振膜產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)時(shí)， 低音區(qū)音壓 = 運(yùn)動(dòng)的空氣量 (加速度)2由於外耳道是密封的，運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)量只要較少就夠了小而輕的振膜運(yùn)動(dòng)較快2）聲場(chǎng)在頭內(nèi)能夠定位的原因： 無(wú)論使用何種形式，音源是在耳朵的旁邊，因此聲音會(huì)在頭內(nèi)定位， 要對(duì)立體聲揚(yáng)進(jìn)行評(píng)價(jià)比較困難。模擬錄音利用人造頭部,使用插入耳朵中的麥克風(fēng)來(lái)錄音的手法。 用耳機(jī)聽(tīng)取,能夠再現(xiàn)錄音時(shí)的立體聲音場(chǎng)。錄音源能夠深入空間音場(chǎng)和耳朵的傳達(dá)系毀(信息)空間音場(chǎng)G(t)=A(t) H(t) g(t)向耳朵的傳達(dá)系數(shù)向耳

17、朵的傳達(dá)系數(shù) g(t)麥克風(fēng)信號(hào)麥克風(fēng)信號(hào) G(t)= 錄音源錄音源人工頭部磁鋼振膜與一般的喇叭與一般的喇叭相比明顯有利相比明顯有利A(t)H(t)l失真分為諧波失真，互調(diào)失真和瞬態(tài)失真三種，指在聲音回放的過(guò)程中，增加了原信號(hào)沒(méi)有的成分而導(dǎo)致的失真。 l諧波失真諧波失真：是指喇叭重放後的聲音比原有信號(hào)源多出許多額外的諧波成分，此額外的諧波成分信號(hào)是信號(hào)源頻率的倍頻或分頻。l互調(diào)失真互調(diào)失真：是一種非綫性失真， 它是兩個(gè)以上的頻率分量按一定比例混合，各個(gè)頻率信號(hào)之間互相調(diào)制，通過(guò)放音設(shè)備後產(chǎn)生新增加的非綫性信號(hào)，該信號(hào)包括各種信號(hào)之間的和及差的信號(hào)。l瞬態(tài)失真瞬態(tài)失真：瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)， 它

18、的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號(hào)突然加到喇叭時(shí)由於喇叭的反映較慢，使信號(hào)產(chǎn)生失真。 諧波失真是指音箱(耳機(jī))在工作過(guò)程中，由於會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象而導(dǎo)致音箱重放聲音時(shí)產(chǎn)生矢真，但由於不可避免地會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象（在原始聲波的基礎(chǔ)上生成二次、三次甚至多次諧波），這樣在聲音信號(hào)中不再只有基頻信號(hào)，而是還包括由諧波及其倍頻成分，這些倍頻信號(hào)將導(dǎo)致音箱放音時(shí)產(chǎn)生失真。對(duì)於普通音箱允許一定諧波信號(hào)成分存在，但必須是以對(duì)聲音基頻信號(hào)輸出不產(chǎn)生大的影響為前提條件。 聲壓2f3f4f5f6f7f.f:基本波高頻波失真的結(jié)構(gòu)有害成分l二次諧波及相應(yīng)的偶數(shù)次諧波失真，可以從磁路結(jié)構(gòu)，振膜形狀以及工藝組裝的對(duì)稱性，平衡性交考慮。

19、如果以機(jī)械波的相關(guān)理論去分析，通常改變振膜的形狀，弧度，實(shí)際上是既改變了振膜局部的勁度（力順），同時(shí)也改變了振動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)位置。這相當(dāng)於改變了聲源到振動(dòng)點(diǎn)的距離。將此距離與不同頻率波的波長(zhǎng)結(jié)合起夾考慮，就可以解釋振動(dòng)曲綫將會(huì)在哪些部分形成諧振的峰和谷。在聽(tīng)音上，可以設(shè)法適富加一些二次諧波。諧波太少，會(huì)使聲音疲軟；太多則會(huì)使聲音顯得沒(méi)有力度，沒(méi)有個(gè)性。l三次諧波及相應(yīng)的奇數(shù)諧波可以埰用最新的SLMM（super linear magnetic material）理論，從磁路結(jié)構(gòu)入手，在磁體中間部分取小孔填入另外的導(dǎo)磁性差的材料，這樣三次諧波可降低 5-10dB。l瞬態(tài)失真，對(duì)此，可選用合適的膠水改變瞬態(tài)響應(yīng).。音質(zhì)評(píng)價(jià)法絕對(duì)評(píng)價(jià)相對(duì)評(píng)價(jià)例: 10階段評(píng)價(jià)法適合於聲音的熟練者 詩(shī)論家意見(jiàn) (需要絕對(duì)質(zhì)感) 一般的手法 造就“音神” 達(dá)成共識(shí)性例: 對(duì)照比較法適合於多人(要考慮試臨方法) 群組比較法 比較基準(zhǔn) 評(píng)價(jià)順序（順序效果） 前後顛倒做 2 次 調(diào)整音量(排除音量效果的干擾)選擇合適的評(píng)價(jià)方法和選擇與培養(yǎng)被測(cè)試者非常重要！選擇合適的評(píng)價(jià)方法和選擇與培養(yǎng)被測(cè)試者非常重要！l通常,150Hz左右綫性失真較大，100-200Hz諧振大就會(huì)有很強(qiáng)的嗡嗡聲；200-300Hz