聲學(xué)基礎(chǔ)與常識(shí)課件

聲學(xué)基礎(chǔ)與常識(shí)王傳芳/

gaizi23@163.com1ppt課件聲學(xué)基礎(chǔ)與常識(shí)王傳芳/gaizi23@163.com1p聲音三要素聲學(xué)三要素：音調(diào)或者叫音高（對(duì)應(yīng)頻率）、音色（對(duì)應(yīng)頻譜）、響度（對(duì)應(yīng)振幅）。任何復(fù)雜的聲音都可以用此三個(gè)屬性來(lái)描述音調(diào)：人耳對(duì)于聲音高低的感覺(jué)，稱為音調(diào)。音調(diào)主要與聲音的頻率有關(guān)，同時(shí)也與聲壓級(jí)和聲音的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。音調(diào)會(huì)隨著頻率的增大而提高，但不是與頻率成完全的線性關(guān)系。音調(diào)的單位為“美”（Mel），定義40dB@1KHz純音的音調(diào)為1000美。需要注意的是，影響音調(diào)的因素還有聲音的聲壓級(jí)，以及聲音的持續(xù)時(shí)間。低頻的純音，聲壓級(jí)高的時(shí)候，要比聲壓級(jí)低的時(shí)候搞到音調(diào)變低；頻率在1KHz~5KHz之間的純音，音調(diào)幾乎與聲壓級(jí)無(wú)關(guān)；頻率再高的純音，聲壓級(jí)升高時(shí)，會(huì)感到音調(diào)變高。復(fù)音（是指由許多純音組成的聲音）的音調(diào)由復(fù)音中頻率最低的聲音決定，即由基音決定。復(fù)音的聲壓級(jí)高低對(duì)于音調(diào)的影響要比純音小很多。當(dāng)聲音持續(xù)時(shí)間在0.5s以下的時(shí)候，要比1s以上感到音調(diào)比較低。持續(xù)時(shí)間再短，為10ms左右的時(shí)候，會(huì)使得聽(tīng)音人感覺(jué)不出它的音調(diào)，只能聽(tīng)到“咔咔”的聲音。要想使人耳能夠明確感覺(jué)出音調(diào)所必須的聲音持續(xù)時(shí)間，隨聲音的頻率不同而不同。頻率低的聲音要比頻率高的聲音需要更長(zhǎng)的時(shí)間。純音的音調(diào)和頻率的關(guān)系曲線音色：音色是指人們區(qū)別具有相同響度和音調(diào)的兩個(gè)聲音的主管感覺(jué)。每個(gè)人都有自己的獨(dú)有音色，不同的樂(lè)器進(jìn)行演奏的時(shí)候，人們也能區(qū)分出它們各自的音色。人在講話的時(shí)候，樂(lè)器在演奏的時(shí)候，都是復(fù)音，是由基頻與諧頻組成的聲音。兩個(gè)音調(diào)相同的聲音，它們的基頻是相同的，但是諧頻的成分與大小可能不同，從而使人們感到其音色不同。所以，音色主要是由聲音的頻譜決定的。但是需要特別注意的是，音色還與聲音的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及時(shí)間過(guò)程有關(guān)。2ppt課件聲音三要素聲學(xué)三要素：音調(diào)或者叫音高（對(duì)應(yīng)頻率）、音色（對(duì)應(yīng)聲音三要素響度：人耳對(duì)于聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)，稱為響度。聲音的響度主要與聲壓有關(guān)，聲壓越大，響度也就越大。但是，響度與聲壓并不是成線性比例關(guān)系，而是大致與聲壓的指數(shù)成比例關(guān)系。響度的這一聽(tīng)覺(jué)特性被稱為“史蒂文指數(shù)定律”。響度是個(gè)主觀量，是聲壓的主觀量，1kHz時(shí)的聲壓級(jí)定義為響度級(jí)，單位是“方”。人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)不是一根線的，當(dāng)響度級(jí)每增加10方時(shí)，我們?nèi)硕?tīng)到的響度加倍。人耳聽(tīng)覺(jué)特性的研究表明，刺激量（聲壓）增加為指數(shù)方式，感覺(jué)量（響度級(jí)）增加為差數(shù)方式。這是耳膜的自動(dòng)保護(hù)機(jī)制。聲壓級(jí)是一個(gè)物理量，并不完全能反映人對(duì)聲音強(qiáng)弱的感受，而響度則是心理學(xué)中用于衡量衡量這種感受的心理量。具體的定義可以參考維基百科：Loudness。響度級(jí)與聲壓級(jí)并非線性關(guān)系。響度級(jí)的計(jì)算模型請(qǐng)參考：ISO/WD532-1。在ISO-532中描述了兩種響度計(jì)算方法，兩種方法都需要分帶計(jì)算（將聲音的不同頻率成分分別考慮），第一種方法是Steven在1956年的論文TheMesurementofLoudness中提出的，是一種并不復(fù)雜的計(jì)算模型；第二種是Zwicker提出的，大概方法是分頻帶的查表計(jì)算。除此之外，響度還與頻率、波形、聲音的持續(xù)時(shí)間相關(guān)。響度的頻率特性：人耳對(duì)于不同頻率聲音的響度感覺(jué)是不同的。也就是說(shuō)，對(duì)于頻率不同，而強(qiáng)度相同的聲音，人耳會(huì)感覺(jué)到不同的響度。為了說(shuō)明人耳的響度感覺(jué)，定義了響度級(jí)。響度級(jí)用來(lái)表示響度的大小，其單位為“方”（phon），符號(hào)為L(zhǎng)N。定義一個(gè)聲音的響度級(jí)在數(shù)值上等于和它同樣響的1KHz純音的聲壓級(jí)。由此，人們通常通過(guò)等響曲線來(lái)表示具有相同響度級(jí)的純音聲壓級(jí)隨頻率變化的特性?？梢钥吹剑诓煌念l率條件下，響度相同的時(shí)候，需要的聲壓級(jí)是不一樣的。等響曲線中每條曲線顯示不同頻率的聲壓級(jí)不相同,但人耳感覺(jué)的響度相同。由此可見(jiàn)（我的理解），響度級(jí)考慮的是折算人耳的頻率特性后的聲壓級(jí)。可以認(rèn)為“方”與dB的物理意義類(lèi)似。3ppt課件聲音三要素響度：人耳對(duì)于聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)，稱為響度。聲音的響度聲音三要素響度與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：響度除了與聲壓級(jí)、頻率等相關(guān)因素有關(guān)以外，還與聲音的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。大量的測(cè)試結(jié)果表明：在100ms~200模式的持續(xù)時(shí)間以內(nèi)，聲音的響度隨持續(xù)時(shí)間的增大而增大。所以，從某種程度上說(shuō)，聽(tīng)覺(jué)是由記憶功能的。以一個(gè)57dB、2KHz的純音測(cè)試響度級(jí)隨著持續(xù)時(shí)間的變化特性，可以得到響度級(jí)和持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，如右圖所示。當(dāng)持續(xù)時(shí)間大于100ms的時(shí)候，響度級(jí)基本保持在60方；當(dāng)持續(xù)時(shí)間小于100ms時(shí)，響度級(jí)隨著持續(xù)時(shí)間以大約每10倍時(shí)間10方的斜率下降：當(dāng)持續(xù)時(shí)間從100ms下降到10ms的時(shí)候，響度級(jí)大約從56方下降到46方。其他頻率信號(hào)測(cè)試結(jié)果也類(lèi)似。所以，當(dāng)人耳聽(tīng)到一個(gè)短促的脈沖聲時(shí)，如果強(qiáng)度不變，長(zhǎng)度由1ms變?yōu)?ms，則聽(tīng)起來(lái)不是聲音的長(zhǎng)度變了，而是更響了。因此，當(dāng)人耳傾聽(tīng)頻度超過(guò)一定值的一系列脈沖聲時(shí)，并不能感覺(jué)到響度的不連續(xù)。這一現(xiàn)象類(lèi)似于視覺(jué)的停留現(xiàn)象。

4ppt課件聲音三要素響度與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：響度除了與聲壓級(jí)、頻率等相關(guān)聲壓級(jí)（SPL）聲波通過(guò)空氣傳播時(shí)，由于振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)的改變，壓強(qiáng)改變量是隨時(shí)間變化的，實(shí)測(cè)聲壓就是壓強(qiáng)該變量的有效值，單位是Pa或MPa。聲壓就是大氣壓受到擾動(dòng)后產(chǎn)生的變化，相當(dāng)于在大氣壓強(qiáng)上的疊加一個(gè)擾動(dòng)引起的壓強(qiáng)變化。由于聲壓的測(cè)量比較容易實(shí)現(xiàn)，通過(guò)聲壓的測(cè)量也可以間接求得質(zhì)點(diǎn)速度等其它物理量，所以聲學(xué)中常用這個(gè)物理量來(lái)描述聲波。表示聲壓大小的指標(biāo)稱為聲壓級(jí)（SPL，soundpressurelevel），用某聲音的聲壓（p）與基本聲壓值（p0）之比的常用對(duì)數(shù)的20倍來(lái)表示，即20lgP/P0，單位為dB。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（Standardatmosphericpressure）：1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=1.01×10^5N/㎡如下是聲壓與聲壓級(jí)之間的換算表格，右邊是聲壓與聲壓級(jí)之間的曲線關(guān)系。5ppt課件聲壓級(jí)（SPL）聲波通過(guò)空氣傳播時(shí)，由于振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)的改變聲壓·聲壓級(jí)·響度級(jí)·響度為分析聲壓，響度級(jí)以及響度之間的關(guān)系，我們通過(guò)右上角表格數(shù)據(jù)繪制了如下曲線。從分析的曲線可以看出，人耳所感受到的響度與物理意義的聲壓（帕）直接雖然是對(duì)數(shù)關(guān)系，但是其底a沒(méi)有達(dá)到10。

6ppt課件聲壓·聲壓級(jí)·響度級(jí)·響度為分析聲壓，響度級(jí)以及響度之間的關(guān)聽(tīng)覺(jué)的分辨力聽(tīng)覺(jué)對(duì)于不同頻率、不同聲壓級(jí)的信號(hào)，其分辨能力是不同的。當(dāng)這些信號(hào)連續(xù)或者不連續(xù)變化的時(shí)候，分辨閾又有所不同。聲壓級(jí)變化存在兩種形式，連續(xù)變化（信號(hào)連續(xù)，聲壓級(jí)連續(xù)變化，即幅度連續(xù)變化），非連續(xù)變化（兩個(gè)不同聲壓級(jí)測(cè)試信號(hào)之間有短暫的時(shí)間間隔，我的理解應(yīng)該是指聲壓級(jí)的變化不是連續(xù)的）。聲壓級(jí)連續(xù)變化時(shí)的聲壓級(jí)變化分辨閾：對(duì)于聲壓級(jí)連續(xù)變化的信號(hào)，聲壓級(jí)變化的分辨閾與聲壓級(jí)大小有關(guān)。當(dāng)聲壓級(jí)較小的時(shí)候，分辨閾較大；當(dāng)聲壓級(jí)逐漸增大的時(shí)候，分辨閾會(huì)逐漸減小。而且不同的聲壓級(jí)的聲音，其聲壓級(jí)變化的分辨閾隨頻率的變化也會(huì)不同。右圖可以看到，當(dāng)聲壓級(jí)在50dB以上的時(shí)候，人耳能夠分辨的最小聲壓級(jí)變化大約為1dB；當(dāng)聲壓級(jí)小于40dB的時(shí)候，聲壓級(jí)變化需要達(dá)到1dB~3dB才能察覺(jué)出來(lái)。對(duì)于純音信號(hào)，聲壓級(jí)較小的時(shí)候，分辨閾比較大，可以達(dá)到3dB~7dB；當(dāng)聲壓級(jí)較大的時(shí)候，分辨閾可以達(dá)到0.5dB。（我的理解：聲壓級(jí)是物理量聲壓的對(duì)數(shù)函數(shù)，當(dāng)聲壓級(jí)小時(shí)，增加1dB所導(dǎo)致實(shí)際物理量聲壓的增幅當(dāng)然小于聲壓級(jí)大是所導(dǎo)致的絕對(duì)增量。）由此可見(jiàn)，人們對(duì)于聲音強(qiáng)弱變化的察覺(jué)能力是有限的，相當(dāng)多的人對(duì)同一個(gè)聲音信號(hào)在其聲音強(qiáng)弱變化的察覺(jué)能力是有限的。相當(dāng)多的人對(duì)同一個(gè)聲音信號(hào)在其聲壓級(jí)突然變大或者變小量小于3dB時(shí)是察覺(jué)不出來(lái)的，只有那些經(jīng)過(guò)專門(mén)訓(xùn)練的音樂(lè)工作者和錄音師才能察覺(jué)出1dB~2dB的聲壓級(jí)突變。所以，在聲頻工程中常以3dB這個(gè)數(shù)值作為某些特性指標(biāo)，比如頻率特性不均勻度的上限。而高質(zhì)量的聲頻設(shè)備，則常用1dB~2dB這個(gè)數(shù)值來(lái)衡量其質(zhì)量。7ppt課件聽(tīng)覺(jué)的分辨力聽(tīng)覺(jué)對(duì)于不同頻率、不同聲壓級(jí)的信號(hào)，其分辨能力是聽(tīng)覺(jué)的分辨力頻率連續(xù)變化：頻率變化也有連續(xù)和非連續(xù)兩種方式。在進(jìn)行非連續(xù)頻率分辨閾的測(cè)量時(shí)，選用聽(tīng)覺(jué)較敏感的4Hz調(diào)制頻率。下圖顯示的是響度級(jí)為60方，調(diào)制頻率為4Hz時(shí)，頻率分辨閾隨頻率變化的特性。在頻率低于500Hz的時(shí)候，分辨閾基本保持在3.6Hz。當(dāng)頻率高于500Hz時(shí)，頻率分辨閾幾乎隨著頻率成正比例增大，比例系數(shù)為0.007。頻率非連續(xù)變化：頻率非連續(xù)變化的時(shí)候，分辨閾分布曲線與頻率連續(xù)變化的曲線類(lèi)似。只是頻率非連續(xù)變化的分辨閾小，約是連續(xù)分辨閾的0.33倍。即頻率小于500Hz時(shí)，分辨閾為1Hz左右；頻率大于500Hz時(shí)，分辨閾隨頻率正比例增大，比例系數(shù)約0.002。聲壓級(jí)不連續(xù)變化：聲壓級(jí)不連續(xù)變化的時(shí)候，聽(tīng)覺(jué)對(duì)于兩個(gè)不同的聲壓級(jí)聲音的分辨閾要小于聲壓級(jí)連續(xù)變化的情況。下圖反映的是1KHz純音在連續(xù)和非連續(xù)的情況下的分辨閾的對(duì)比曲線。可以看到，連續(xù)變化的分辨閾基本上是非連續(xù)變化分辨閾的2.5倍左右。聲壓級(jí)越大，頻率越高，聲壓級(jí)不連續(xù)變化，這樣就更容易被分辨。8ppt課件聽(tīng)覺(jué)的分辨力頻率連續(xù)變化：頻率變化也有連續(xù)和非連續(xù)兩種方式。A加權(quán)（A-weighted）A加權(quán)（A-Weighted）是一種用于音頻測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重曲線，用于反映人耳的響應(yīng)特性。聲壓電平源于A加權(quán)，用dbA表示，或稱為A加權(quán)dB電平。A加權(quán)是廣泛采用的噪聲的單值評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以通過(guò)聲級(jí)計(jì)測(cè)量得到。由于噪聲的測(cè)量要反映人耳引起的響度感覺(jué)大小，其次，需要充分考慮到人耳的聽(tīng)覺(jué)特性。人的耳朵對(duì)于不同頻段的聲音變化敏感程度是不一樣的，太高或者太低就越不敏感，就像一個(gè)A字，所以叫A-Weighted。A加權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)在20世紀(jì)40年代制定，用于描述人耳對(duì)于不同頻段聲音變化敏感程度。此外，還有B加權(quán)，C加權(quán)，D加權(quán)等等。A加權(quán)是模擬人耳對(duì)40方純音的響應(yīng)；B加權(quán)模擬的是人耳對(duì)70方純音的響應(yīng)；C加權(quán)模擬的是100方純音的響應(yīng)；D加權(quán)主要用于飛機(jī)噪聲的評(píng)價(jià)。一般規(guī)定24~55方的噪聲測(cè)量選擇A加權(quán)；55~85方的噪聲測(cè)量選用B加權(quán)；對(duì)85方以上的噪聲測(cè)量選用C加權(quán)。在進(jìn)行音頻功率放大器的噪聲測(cè)試的時(shí)候，一般采用的都是A加權(quán)后的數(shù)值。可以從手冊(cè)中看出，在進(jìn)行輸出噪聲的電氣參數(shù)描述的時(shí)候，一般會(huì)在備注欄寫(xiě)上A-weighted。需要注意的是，雖然A加權(quán)測(cè)量結(jié)果并不是非常令人滿意，但是它作為一個(gè)傳統(tǒng)的計(jì)量手段，一直得到廣泛的應(yīng)用。下圖是A、B、C、D四種加權(quán)的頻率響應(yīng)曲線。如果想要知道一個(gè)音源或噪聲聲壓級(jí)的大小，通常使用的工具是聲級(jí)計(jì)。其主要參數(shù)有：Laeq：等效連續(xù)聲壓級(jí)。表示的是測(cè)試一段時(shí)間內(nèi)能量不均的聲音信號(hào)，將其總能量平均分配到測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，得到的聲壓級(jí)。Lamax：最大聲壓級(jí)。是指在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)試到的最大的聲壓級(jí)。Lamin：最小聲壓級(jí)。是指在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)試到的最小的聲壓級(jí)。Ln：累計(jì)百分聲級(jí)。表示大于某一聲級(jí)的出現(xiàn)概率為N%。比如：L5=70dB，則表示整個(gè)測(cè)量期間，噪聲超過(guò)70dB的概率占了5%。W：聲功率。表示單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測(cè)中，聲功率是指聲源總的聲功率。單位為W，一般不能直接測(cè)量，而是根據(jù)聲壓級(jí)進(jìn)行換算。常見(jiàn)的一些聲源以及對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)大致范圍（測(cè)試距離1m~1.5m）9ppt課件A加權(quán)（A-weighted）A加權(quán)（A-Weighted）十二平均律&八度音階律學(xué)研究的重點(diǎn)就是聲波的頻率，一般來(lái)說(shuō)，人耳能聽(tīng)到的聲波頻率范圍是20HZ到20KHZ之間。聲波的頻率越大，聽(tīng)起來(lái)就越“高”。需要特別指出的是，人耳對(duì)于聲波的頻率是指數(shù)敏感的，也就是說(shuō)人耳對(duì)音高的感覺(jué)主要取決于頻率比，而不是頻率差。比如220

Hz

到440

Hz

的音差，與440

Hz

到880

Hz

的音差，一般人認(rèn)為是一樣大的音差。換句話說(shuō)，某一組聲音，如果它們的頻率是嚴(yán)格地按照×1、×2、×4、×8……，即按2n的規(guī)律排列的話，它們聽(tīng)起來(lái)才是一個(gè)“等差音高序列”。我們常用的音頻頻響曲線的橫坐標(biāo)使用對(duì)數(shù)刻度，而不用線性刻度，是因?yàn)閷?duì)數(shù)刻度更能直觀表達(dá)人耳的頻響感知特性。（并非是因?yàn)閷?duì)數(shù)刻度便于表達(dá)）。由于人耳對(duì)于頻率的指數(shù)敏感，上面提到的“×2就意味著等距離”的關(guān)系是音樂(lè)中最基本的關(guān)系。用音樂(lè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，×2就是一個(gè)“八度音程”（octave）?，F(xiàn)代人學(xué)習(xí)的do、re、mi、fa、so、la、si、do的do、re、mi中的do，以及so、la、si后面的那個(gè)高音do，這兩個(gè)do之間就是八度音程的關(guān)系。也就是說(shuō)，高音do的頻率是do的兩倍。很自然，用do、re、mi寫(xiě)的歌，如果換用高音do、高音re、高音mi來(lái)寫(xiě)，聽(tīng)眾只會(huì)覺(jué)得音變高了，旋律本身不會(huì)有變化。這種等效性，其實(shí)就是“等差音高序列”的直接結(jié)果。對(duì)于任何民族來(lái)說(shuō)，只要他們有著豐富的音樂(lè)體驗(yàn)，只要他們想積累起關(guān)于音樂(lè)的知識(shí)，遲早都會(huì)遇到關(guān)于律學(xué)的問(wèn)題。令人驚訝的是，古今不同民族，雖然各自鐘愛(ài)的音樂(lè)形式可謂萬(wàn)紫千紅、百花爭(zhēng)艷，彼此也沒(méi)有互相借鑒，但大家的律學(xué)的基礎(chǔ)概念卻出奇地相似。所以音樂(lè)本身可以超文化、超地域。在西洋樂(lè)理中，一個(gè)八度，相當(dāng)于一個(gè)頻率的倍頻程，英文標(biāo)記為“octave”，簡(jiǎn)寫(xiě)“OCT”。一個(gè)八度音被分為12音階（半音），這就是國(guó)際上著名的音樂(lè)律學(xué)“音樂(lè)十二平均律”。do、re、mi、fa、so、la、si是C大調(diào)七個(gè)主音C-D-E-F-G-A-B，每個(gè)八度之內(nèi)的這7個(gè)基本主音包含5個(gè)全音和2個(gè)半音。其中E-F和B-C的間隔是一個(gè)半音，而七個(gè)主音別的間隔都是兩個(gè)半音，也叫一個(gè)全音。即：全、全、半、全、全、全、半。do、re、mi、fa、so、la、si，其實(shí)都是中世紀(jì)時(shí)西方教會(huì)中很流行的一些拉丁文圣詠（chant）的首音節(jié)。這些圣詠是西方現(xiàn)代音樂(lè)的源頭。中國(guó)古代基本音階為“宮、商、角、徵、羽”，稱為“五音”?！拔逡簟睂?duì)應(yīng)西方樂(lè)器的音調(diào)為“1、2、3、5、6”。標(biāo)準(zhǔn)鋼琴琴鍵有大有小，大的白色琴鍵是主音，小的黑色琴鍵是主音升降一個(gè)半音后的輔音。一般鋼琴是88個(gè)琴鍵，從A0到C8。10ppt課件十二平均律&八度音階律學(xué)研究的重點(diǎn)就是聲波的律學(xué)--五度相生律

11ppt課件律學(xué)--五度相生律

11ppt課件“五度相生律”產(chǎn)生的7聲音階，自誕生之日起就不斷被批評(píng)。原因之一就是它太復(fù)雜了。前面說(shuō)過(guò)，如果按住弦的1/5點(diǎn)或者1/6點(diǎn)，得到的音已經(jīng)和主音不怎么和諧了，現(xiàn)在居然出現(xiàn)了81/64和243/128這樣的比例，這不會(huì)太好聽(tīng)吧？于是有人開(kāi)始對(duì)這7個(gè)音的頻率做點(diǎn)調(diào)整，于是就出現(xiàn)了“純律”（justintonation）。“純律”的重點(diǎn)是讓各個(gè)音盡量與主音和諧起來(lái)，也就是說(shuō)讓各個(gè)音和主音的頻率比盡量簡(jiǎn)單?！凹兟伞钡陌l(fā)明人是古希臘學(xué)者塔壬同（今意大利南部的塔蘭托城）的亞理斯托森努斯（AristoxenusofTarentum）。（東方似乎沒(méi)有人獨(dú)立提出“純律”的概念。）此人是亞理士多德的學(xué)生，約生活在公元前3世紀(jì)。他的學(xué)說(shuō)的重點(diǎn)就是要靠耳朵，而不是靠數(shù)學(xué)來(lái)主導(dǎo)音樂(lè)。他的書(shū)籍現(xiàn)在留下來(lái)的只有殘篇，不過(guò)可以證實(shí)的是他最先提出了所謂“自然音階”。自然音階也有7個(gè)音，但和“五度相生律”的7聲音階有不小差別。7個(gè)自然音階的頻率分別是：F、9/8F、5/4F、4/3F、3/2F、5/3F、15/8F。確實(shí)簡(jiǎn)單多了吧？也確實(shí)好聽(tīng)多了。這么簡(jiǎn)單的比例，就是“純律”?？梢钥闯觥凹兟伞辈还庥玫搅?/2的比例，還用到了5/4的比例。新的7個(gè)頻率中和原來(lái)不同的就是5/4F、5/3（＝5/4×4/3）F、15/8（＝5/4×3/2）F。雖然“純律”的7聲音階比“五度相生律”的7聲音階要好聽(tīng)，數(shù)學(xué)上也簡(jiǎn)單，但它本身也有很大的問(wèn)題。雖然各個(gè)音和主音的比例變簡(jiǎn)單了，但各音之間的關(guān)系變復(fù)雜了。原來(lái)“五度相生律”7聲音階之間只有“全音”和“半音”2種比例關(guān)系，現(xiàn)在則出現(xiàn)了3種：9:8（被叫做“大全音”，majortone，就是原來(lái)的“全音”）、10:9（被叫做“小全音”，minortone）、16:15（新的“半音”）。各位把自然音階的頻率互相除一下就能得到這個(gè)結(jié)果。更進(jìn)一步說(shuō)，如果比較自然音階中的re和fa，其頻率比是27/32，這也不怎么簡(jiǎn)單，也不怎么好聽(tīng)呢！所以說(shuō)“純律”對(duì)“五度相生律”的修正是不徹底的。事實(shí)上，“純律”遠(yuǎn)沒(méi)有“五度相生律”流行。律學(xué)--自然音階（純律）12ppt課件“五度相生律”產(chǎn)生的7聲音階，自誕生之日起就

律學(xué)--五度相生律（修正）13ppt課件

律學(xué)--五度相生律（修正）13ppt課件

律學(xué)--十二平均律14ppt課件

律學(xué)--十二平均律14ppt課件關(guān)于“十二平均律”，最后要提的是所謂“大調(diào)”、“小調(diào)”的問(wèn)題。自從“五度相生律”提出12音階以來(lái)，12音階和原來(lái)的7音階之間的關(guān)系一直就被人們所研究。也就是說(shuō)，在原來(lái)的7音階之外，現(xiàn)在人們可以在12音階中選取其它的7個(gè)音來(lái)作為音樂(lè)的“標(biāo)尺”了。這可以給作曲家們以更大的創(chuàng)作自由。

以C～高音C的八度為例，如果我們選擇原來(lái)的7音階，即C、D、E、F、G、A、B，這就被稱為“大調(diào)”（majorscale），又因?yàn)檫@個(gè)大調(diào)的主音是C，所以被稱為“C大調(diào)”。而如果我們選擇C、D、D#（Eb）、F、G、G#（Ab）、A#（Bb），這就被稱為“c小調(diào)”（Cminorscale）。用小寫(xiě)c的原因是表示這是小調(diào)。大調(diào)和小調(diào)的區(qū)別就在于，大調(diào)和小調(diào)里各音之間的“距離感”不同，以它們?yōu)榛A(chǔ)來(lái)作曲，給聽(tīng)眾的感覺(jué)也不相同。這就讓作曲家有了用音樂(lè)表現(xiàn)不同情緒的機(jī)會(huì)。西方中世紀(jì)的音樂(lè)理論里，曾經(jīng)提出了8種不同的方法在12音中選7個(gè)音作為基準(zhǔn)，其中就包含了我們現(xiàn)在談的大調(diào)和小調(diào)。當(dāng)時(shí)的音樂(lè)理論給予這8種調(diào)性（mode）以不同的感情色彩，比如有的被認(rèn)為是“悲傷的”，有的被認(rèn)為是“快樂(lè)的”，有的被認(rèn)為是“朝氣蓬勃的”等等。這8種調(diào)性中有一些現(xiàn)在已經(jīng)很少用了，現(xiàn)在最流行的是大調(diào)和小調(diào)這兩種。由于“十二平均律”允許隨意轉(zhuǎn)調(diào)，這就讓作曲家可以更為地自由創(chuàng)作。以前由于各音之間的半音“不等距”的問(wèn)題，有些調(diào)被認(rèn)為不能寫(xiě)作的，現(xiàn)在也可以毫無(wú)阻礙的進(jìn)行創(chuàng)作了。

調(diào)式是按照一定關(guān)系（高低關(guān)系、穩(wěn)定與不穩(wěn)定關(guān)系等）組織起來(lái)的一組音（一般在七個(gè)音之內(nèi)），并以某一個(gè)音為中心音（即主音）聯(lián)結(jié)成一個(gè)體系，這個(gè)體系就叫調(diào)式。大調(diào)音階由七個(gè)基本音級(jí)組成。根據(jù)大調(diào)構(gòu)成法則，第三、四級(jí)（mi和fa）之間、第七八級(jí)（si和do）之音的距離都是半音（即小二度），而其他相鄰兩級(jí)之間的距離都是全音（即大二度）的音階稱為大調(diào)音階。如C大調(diào)（自然大調(diào)）的七個(gè)基本音級(jí)為C、D、E、F、G、A、B；G大調(diào)的七個(gè)基本音級(jí)為G、A、B、C、D、E、#F，等等。

小調(diào)也是由一種七個(gè)音構(gòu)成的調(diào)式，根據(jù)各音級(jí)相鄰音的音高關(guān)系不同又可分為自然小調(diào)、和聲小調(diào)和旋律小調(diào)，小調(diào)的特征表現(xiàn)在主音上方的小三度，它最能說(shuō)明小調(diào)的色彩和性格。如a自然小調(diào)的七個(gè)音級(jí)為a、b、c、d、e、f、g；a和聲小調(diào)為a、b、c、d、e、f、#g等等,如非指明，我們一般稱自然小調(diào)為“小調(diào)”。大調(diào)的音階結(jié)構(gòu)是“全全半全全全半”，比如C大調(diào)12345671或者G大調(diào)567123#45。小調(diào)的音階結(jié)構(gòu)是“全半全全半全全”，比如a小調(diào)67123456或者g小調(diào)56b712b345。調(diào)式的色彩不同，表現(xiàn)為不同的表情特征，而這種表情特征也是相對(duì)的，并不固定為某種調(diào)式只適于表現(xiàn)某種思想情緒，但一般來(lái)說(shuō)，大調(diào)色彩明亮，小調(diào)則較為柔和暗淡。區(qū)分大小調(diào)，要看該曲的主音是什么音，一般主要從樂(lè)曲的終止音上就可以看得出來(lái)，大調(diào)一般終止于主音1（do）上，小調(diào)則一般終止于主音6(la)上。律學(xué)--十二平均律15ppt課件關(guān)于“十二平均律”，最后要提的是所謂“大調(diào)”、“小調(diào)八度音階和頻率的關(guān)系我們通常說(shuō)的doremifasolaxido（簡(jiǎn)譜記為12345671），就是一個(gè)八度區(qū)，前一個(gè)do和后一個(gè)do在聽(tīng)覺(jué)上是同一個(gè)音,只是在調(diào)門(mén)上相差8度而已。

升一個(gè)八度也就是把頻率翻番。A5頻率880Hz，正好是A4的兩倍。一個(gè)八度區(qū)有12個(gè)半音，就是把這兩倍的頻率間隔等比分為12，這種定音高的辦法叫做twelve-toneequaltemperament簡(jiǎn)稱12-TET。所以兩個(gè)相鄰半音的頻率比大約為1.05946。如下：一個(gè)音的所有“八度音程”都是它的“諧波”，但不是它的所有“諧波”都是自己的“八度音程”，比如三次諧波就不是。16ppt課件八度音階和頻率的關(guān)系我們通常說(shuō)的doremifaso八度音階和頻率的關(guān)系兩個(gè)半音之間再等比分可以分100份，每份叫做一音分（cent）?？茖W(xué)音調(diào)記號(hào)加上音分一般足夠表示準(zhǔn)確的音高了。比如A4+30表示比440Hz高30音分，可以算出來(lái)具體頻率是447.69Hz。17ppt課件八度音階和頻率的關(guān)系兩個(gè)半音之間再等比分可以分100份，八度音階和頻率的關(guān)系Octave0-9表示10個(gè)八度區(qū)，C-D-E-F-G-A-B為C大調(diào)七個(gè)主音：doremifasolasi（簡(jiǎn)譜記為1到7）。科學(xué)音調(diào)記號(hào)法（scientificpitchnotation）就是將這兩者合在一起表示一個(gè)音，比如A4就是中音la，頻率為440Hz。C5則是高音do（簡(jiǎn)譜是1上面加一個(gè)點(diǎn)）。A4又稱A440，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)音高，或叫國(guó)際音準(zhǔn)，所有樂(lè)器定調(diào)都依此頻率為基準(zhǔn)，鋼琴調(diào)音師或者大型樂(lè)隊(duì)樂(lè)器之間調(diào)音都用這個(gè)頻率。C4又稱MiddleC，是中音八度的開(kāi)始。有一種音高標(biāo)定方法是和C4比較相隔的半音數(shù)，比方B4就是+11，表示比C4高11個(gè)半音。18ppt課件八度音階和頻率的關(guān)系Octave0-9表示10個(gè)八度區(qū)，八度音階和頻率的關(guān)系MIDInotenumberp和頻率f轉(zhuǎn)換關(guān)系：p=69+lg(f/440)/lg(1.05963)。這實(shí)際上就是把C4定為MIDInotenumber60，然后每升降一個(gè)半音就加減一個(gè)號(hào)碼。19ppt課件八度音階和頻率的關(guān)系MIDInotenumberp和音高間隔（音程）如果兩個(gè)音的頻率比值很接近小整數(shù)比，那么這兩個(gè)音同時(shí)發(fā)出來(lái)人會(huì)感覺(jué)很和諧，令人身心愉快。比如440Hz和660Hz的兩個(gè)音，頻率比值是2:3，一般叫做完全五度，同時(shí)發(fā)出來(lái)很和諧。為什么小整數(shù)頻率比的兩個(gè)音比較和諧？一般樂(lè)器發(fā)出的音都不是純頻率的音，而是由好多諧波（harmonic）組成的。其中頻率最低的那個(gè)通常最強(qiáng)，叫做基音。比如小提琴發(fā)出音高A4的音，指的就是其基音是440Hz，而聲波頻譜里面同時(shí)有二次諧波880Hz、三次諧波1320Hz、四次諧波……等等。不同樂(lè)器發(fā)出的聲音，其諧波強(qiáng)度分布往往完全不同，因此音色（timbre）也就不同（比如高諧波強(qiáng)的話聽(tīng)起來(lái)就亮一些）。樂(lè)音含有諧波這個(gè)特性和小整數(shù)比的和音規(guī)則有什么關(guān)系？以完全五度舉例，A4和E5的兩個(gè)樂(lè)音，頻率比為2:3，而A4的三次諧波和E5的二次諧波剛好重合，都是1320Hz。相隔完全五度的兩個(gè)樂(lè)音同時(shí)聽(tīng)起來(lái)比較好聽(tīng)，是不是因?yàn)樗鼈兇蟛糠值闹C波都重合了？于是就有科學(xué)家做實(shí)驗(yàn)了。人們發(fā)現(xiàn)，把純頻率的音（不含諧波）A4和E5同時(shí)發(fā)出來(lái)聽(tīng)并不怎么好聽(tīng)。還有人用電腦制作了扭曲的樂(lè)音，把N次諧波搞成Nlog(2.1)/log(2)倍（諧波從2倍拉寬到2.1倍，自然界是沒(méi)有這種聲音的），然后發(fā)現(xiàn)諧波重合的扭曲樂(lè)音同時(shí)聽(tīng)起來(lái)還比較和諧，而它們的基音卻不是小整數(shù)比了。還有一些別的實(shí)驗(yàn)，但是結(jié)論都是差不多的，就是兩個(gè)樂(lè)音和諧主要是因?yàn)樗麄兊闹C波重合，轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)語(yǔ)言，就是基音必須是小整數(shù)比。以上是測(cè)試人對(duì)各種頻率比評(píng)價(jià)的結(jié)果，峰越高表示人覺(jué)得越和諧?？梢钥匆?jiàn)，1:11:2是很和諧的，接下來(lái)是2:33:53:4等小整數(shù)比。為啥諧波重合就好聽(tīng)呢？這是因?yàn)?，如果諧波不重合但是距離很近，它們就會(huì)干涉形成低頻率的拍（beat），這種低頻拍音嗡嗡作響，非常難聽(tīng)。兩個(gè)頻率距離多近才會(huì)形成不好聽(tīng)的拍？人們一般把這個(gè)臨界距離叫做臨界頻寬（criticalbandwidth），處于臨界頻寬之內(nèi)的兩個(gè)頻率就會(huì)互相干涉。這個(gè)臨界頻寬本身是頻率的函數(shù)，頻率越高，臨界頻寬帶也就越寬，如下圖所示：可以看到，臨界頻寬在低頻區(qū)是100Hz左右；高頻區(qū)大約是本身頻率的1/6。比如，900Hz的臨界頻寬是150Hz，這就是說(shuō)，750–1050Hz頻率范圍內(nèi)的音都會(huì)和900Hz的音干涉。用音樂(lè)術(shù)語(yǔ)，1/6頻寬介于大二度和小三度之間（上圖所示2&3semitones之間），所以在高頻區(qū)域里，間隔一個(gè)或者兩個(gè)半音的音就會(huì)相互干涉形成不愉悅的拍。20ppt課件音高間隔（音程）如果兩個(gè)音的頻率比值很接近小聽(tīng)覺(jué)的特性研究表明，人的各種感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@得的信息中，視覺(jué)信息占60%，聽(tīng)覺(jué)信息占25%，觸覺(jué)信息占5%，味覺(jué)信息占5%，嗅覺(jué)信息占5%。聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)的組合可以使得記憶更加牢固。聽(tīng)覺(jué)相對(duì)于視覺(jué)所具有的特性：永不休息：睡覺(jué)被驚醒；后臺(tái)工作：不占用大腦；反應(yīng)迅速內(nèi)容簡(jiǎn)單21ppt課件聽(tīng)覺(jué)的特性研究表明，人的各種感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@得的信息中，視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)的特性人耳的掩蔽效應(yīng)：是指一種聽(tīng)覺(jué)現(xiàn)象，一個(gè)較弱的聲音被一個(gè)較強(qiáng)的聲音所影響，此現(xiàn)象被稱為“掩蔽效應(yīng)”。掩蔽效應(yīng)在生活中很常見(jiàn)，我們?cè)诠卉?chē)上說(shuō)話需要很大聲，對(duì)方才能聽(tīng)清，這是因?yàn)楣卉?chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲將我們的話音掩蔽，公交車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音成為掩蔽聲，我們的話音成了被掩蔽聲。人耳的雙耳效應(yīng)（聽(tīng)音辨位）：是指人耳對(duì)于外界聲音方位的辨別特性。雙耳間的音量差，時(shí)間差和音色差，是判別聲音方位的效應(yīng)。一般大于1.4KHz時(shí)，聲音強(qiáng)度差起主要作用；小于1.4KHz時(shí)，時(shí)間差起主要作用。人耳的顱骨效應(yīng)（自我陶醉）：聲音傳入人耳有兩種途徑，一種是音源-空間-人耳-大腦，另一種是音源-人體顱骨-大腦。所謂的顱骨效應(yīng)，是指聲音通過(guò)顱骨傳導(dǎo)入人耳的現(xiàn)象。用手機(jī)給自己錄音一段話，再重放出來(lái)聽(tīng)聽(tīng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這與平常你說(shuō)話的聲音不一樣。這是因?yàn)樽约赫f(shuō)話聲會(huì)通過(guò)兩個(gè)途徑傳播；聽(tīng)自己說(shuō)話錄音時(shí)，聲音是通過(guò)一個(gè)途徑傳播的。平常情況下，我們是聽(tīng)不到機(jī)械手表的鐘擺聲的，如果將其咬住，再把手把耳朵堵住，就會(huì)聽(tīng)的很清晰，這時(shí)鐘擺的聲音就是通過(guò)人體顱骨傳入人耳的。很多音樂(lè)家利用顱骨效應(yīng)來(lái)進(jìn)行發(fā)聲訓(xùn)練，用手堵住雙耳，然后進(jìn)行發(fā)聲練習(xí)，這樣就能清晰地聽(tīng)到自己的聲音，從而進(jìn)行細(xì)微的發(fā)音調(diào)整，直至發(fā)音準(zhǔn)確為止。人耳的雞尾酒會(huì)效應(yīng)（選擇聆聽(tīng)）：當(dāng)我們?cè)谝沟昊蚓瓢蛇@樣比較嘈雜的環(huán)境中進(jìn)行交談時(shí)，我們可以對(duì)聲源進(jìn)行有選擇的聆聽(tīng)，這種現(xiàn)象就被成為雞尾酒會(huì)效應(yīng)。所謂的雞尾酒會(huì)效應(yīng)，是指我們的耳朵可以單獨(dú)選擇一種聲音聆聽(tīng)的功能。對(duì)于話筒拾音來(lái)說(shuō)，凡是在該話筒指向性允許的范圍內(nèi)，所有發(fā)出的聲音都會(huì)被識(shí)別，從而被錄制下來(lái)，而對(duì)于人耳來(lái)說(shuō)，在周?chē)鷵碛卸鄠€(gè)聲源的情況下，我們可以有選擇性的聆聽(tīng)聲音。由于人耳的雞尾酒會(huì)效應(yīng)，使得我們?cè)诰瓢?、夜店這樣背景樂(lè)聲音較大的環(huán)境下也能無(wú)障礙的進(jìn)行交流，人耳自動(dòng)選擇聆聽(tīng)對(duì)話，而不去理會(huì)嘈雜的背景樂(lè)。在雞尾酒會(huì)上的雞尾酒會(huì)效應(yīng)。人耳的回音壁效應(yīng)（只聞其聲）：所謂的回音壁效應(yīng)，是指在一個(gè)聲場(chǎng)里，我們看不到聲源，但是卻能聽(tīng)到聲音，這就是回音壁效應(yīng)。我們根據(jù)人耳的回音壁效應(yīng)，將其運(yùn)用到露天劇場(chǎng)等公共演出場(chǎng)所。當(dāng)我們?cè)诮ㄔ炻短靹?chǎng)的時(shí)候，就可以利用人耳的回音壁效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)舞臺(tái)上的聲源，將聲源擴(kuò)大，反射到聽(tīng)眾席，以使得最后一排的聽(tīng)眾也能聽(tīng)得非常清晰。人耳的多普勒效應(yīng)（頻率不同）：多普勒效應(yīng)的應(yīng)用比較廣泛，在聲學(xué)界和光學(xué)界都有多普勒效應(yīng)，我們今天主要說(shuō)聲波的多普勒效應(yīng)。所謂多普勒效應(yīng)，是指當(dāng)一輛鳴笛的火車(chē)經(jīng)過(guò)一個(gè)人時(shí)，鳴笛的聲音會(huì)由高變低，頻率高時(shí)，聲調(diào)就高，反之，聲調(diào)就低，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)。人耳的哈斯效應(yīng)（先入為主）：所謂的哈斯效應(yīng)，是指在時(shí)間差50ms以內(nèi)，人耳朵無(wú)法辨別出兩個(gè)來(lái)自同一聲源的同一聲音的方位，先聽(tīng)到的那個(gè)聲音，人們就會(huì)認(rèn)為是全部聲音來(lái)自那個(gè)方位，這種先入為主的聽(tīng)覺(jué)特性就是哈斯效應(yīng)。哈斯效應(yīng)應(yīng)用最廣泛的地方就是劇場(chǎng)劇院。從舞臺(tái)前方的揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音，對(duì)于聽(tīng)眾席前排的人和聽(tīng)眾席后排的人來(lái)說(shuō)，聽(tīng)感是完全不一樣的，前排感覺(jué)響度大，后排卻并沒(méi)有什么響度。這就是哈斯效應(yīng)造成的不良結(jié)果。因此，很多劇場(chǎng)劇院為了彌補(bǔ)這個(gè)問(wèn)題，就在劇場(chǎng)劇院的頂部和側(cè)前、側(cè)后墻壁上安裝更多的揚(yáng)聲器，以使得前排與后排的聽(tīng)眾能夠聽(tīng)音一致，也是為了讓節(jié)目信息傳達(dá)更為及時(shí)，更為準(zhǔn)確。勞氏效應(yīng)：如果將延遲后的信號(hào)再反相疊加在直達(dá)信號(hào)上，會(huì)產(chǎn)生一種明顯的空間感，聲音好像來(lái)自四面八方，聽(tīng)音者仿佛置身于樂(lè)隊(duì)之中。22ppt課件聽(tīng)覺(jué)的特性人耳的掩蔽效應(yīng)：是指一種聽(tīng)覺(jué)現(xiàn)象，一個(gè)較弱的聲音被背景音樂(lè)&掩蔽效應(yīng)所謂背景音樂(lè)(backgroundmusic)是指與主體的意識(shí)行為無(wú)直接關(guān)系,通過(guò)非音樂(lè)鑒賞環(huán)境這一媒介間接地作用于主體意識(shí)行為的音樂(lè)，為營(yíng)造一定環(huán)境氛圍而播放，能創(chuàng)造輕松、愉快環(huán)境氣氛的音樂(lè)。適合作為某種環(huán)境的背景因素，用于掩蓋噪音并營(yíng)造一種輕松和諧的氣氛。很多公眾場(chǎng)合如酒店、餐館、商場(chǎng)、候車(chē)廳、會(huì)場(chǎng)、電臺(tái)、電視臺(tái)等，往往都采用音樂(lè)作為背景，來(lái)起到烘托氣氛的效果。背景音樂(lè)的作用掩蔽環(huán)境噪聲：超市和商場(chǎng)是其典型應(yīng)用。人長(zhǎng)期處于一個(gè)嘈雜的環(huán)境中，會(huì)煩躁。背景音樂(lè)能夠掩蔽環(huán)境噪聲。烘托現(xiàn)場(chǎng)?氛：音樂(lè)這種相對(duì)抽象的聲音藝術(shù)給人們提供了更多的想象空間和心理活動(dòng)的余地，人們利用它來(lái)充分地培養(yǎng)和發(fā)揮自己的想象力。由于聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)等其他感覺(jué)在感受形象方面的某些相通之處，我們?cè)谛蕾p音樂(lè)的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)自覺(jué)與不自覺(jué)地由某些音響效果喚起一系列的聯(lián)想；如聽(tīng)到鳥(niǎo)鳴的聲音，就會(huì)想到花園或森林；當(dāng)聽(tīng)到鋼琴演奏時(shí)節(jié)奏加快、音量增大，就會(huì)想到波濤洶涌的大海；當(dāng)聽(tīng)到琴聲抒緩時(shí)，就會(huì)想到潺潺流動(dòng)的小溪；聽(tīng)到一段抒情優(yōu)美的旋律，也許會(huì)使你想起往昔歲月中一段美好的生活情景等。掩蔽私密信息：酒店大堂是其典型應(yīng)用。掩蔽效應(yīng)：人耳能夠在寂靜的環(huán)境中分辨出輕微的聲音，但是在嘈雜的環(huán)境里，這些輕微的聲音就會(huì)被雜音所淹沒(méi)。這種由于第一個(gè)聲音的存在而使得第二個(gè)聲音聽(tīng)閾提高的現(xiàn)象就稱為掩蔽效應(yīng)。第一個(gè)聲音稱為掩蔽聲，第二個(gè)聲音稱為被掩蔽聲，第二個(gè)聲音聽(tīng)閾提高的數(shù)量稱為掩蔽效應(yīng)。掩蔽效應(yīng)發(fā)生時(shí)，一般以不同性質(zhì)的聲音作為掩蔽聲，比如純音、復(fù)音、噪聲等。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)掩蔽聲和被掩蔽聲不同時(shí)到達(dá)時(shí)，也會(huì)發(fā)生掩蔽，這種掩蔽現(xiàn)象稱為非同時(shí)掩蔽。掩蔽聲作用在被掩蔽聲之前所發(fā)生的掩蔽，稱為前掩蔽；掩蔽聲作用在被掩蔽聲之后所發(fā)生的掩蔽，稱為后掩蔽。聽(tīng)覺(jué)的掩蔽效應(yīng)一般是用掩蔽聲存在時(shí)的新的聽(tīng)閾曲線來(lái)表示，因此這里涉及的被掩蔽聲一般是指純音。掩蔽聲存在的聽(tīng)閾稱為掩蔽閾。純音的掩蔽：純音是最簡(jiǎn)單的一種聲音，下圖反映的是250Hz，60dB純音為掩蔽聲時(shí)，測(cè)得的純音的聽(tīng)閾隨頻率變化的特性。圖中，虛線為聽(tīng)閾的曲線，實(shí)線為掩蔽閾曲線。在100Hz以下，和1.2KHz以上的頻率范圍，純音的聽(tīng)閾幾乎不受掩蔽聲的影響。在100Hz到1.2KHz之間，純音的聽(tīng)閾明顯提高，越接近掩蔽聲的頻率，掩蔽量就越大。純音的掩蔽基本符合以下幾個(gè)規(guī)律：低音容易掩蔽高音，高音較難掩蔽低音；頻率相近的純音容易互相掩蔽；提高掩蔽聲的聲壓級(jí)時(shí)，掩蔽閾會(huì)提高，而且被掩蔽的頻率范圍會(huì)擴(kuò)展。23ppt課件背景音樂(lè)&掩蔽效應(yīng)所謂背景音樂(lè)(backgroundm背景音樂(lè)&掩蔽效應(yīng)復(fù)音的掩蔽：大多數(shù)聲音是以復(fù)音的形式存在的。樂(lè)音一般是由一個(gè)基頻和多個(gè)諧頻組成的，音色主要取決于其諧頻結(jié)構(gòu)。復(fù)音的掩蔽范圍主要是由復(fù)音所包含的頻率成分決定，在每個(gè)所包含的頻率附近都有產(chǎn)生一個(gè)最大的掩蔽量，當(dāng)頻率小于復(fù)音所包含的最小頻率或大于其所包含的最大頻率時(shí)，掩蔽效應(yīng)逐漸減弱，并且掩蔽閾趨近于無(wú)掩蔽聲時(shí)的聽(tīng)閾。非同時(shí)掩蔽效應(yīng)：聲音信號(hào)大多數(shù)時(shí)候時(shí)非穩(wěn)態(tài)的瞬時(shí)信號(hào)，聲壓級(jí)隨著時(shí)間變化很快，即強(qiáng)音后面跟著弱音，弱音后面又可能跟著強(qiáng)音。比較強(qiáng)的聲音往往會(huì)掩蔽隨后到來(lái)的較弱音。一般來(lái)說(shuō)，同時(shí)掩蔽效應(yīng)最強(qiáng)，掩蔽量最大；前掩蔽效應(yīng)要大于后掩蔽效應(yīng)，前掩蔽發(fā)生作用的時(shí)間遠(yuǎn)大于后掩蔽的時(shí)間。掩蔽聲發(fā)生在測(cè)試信號(hào)之前的掩蔽現(xiàn)象容易理解，因?yàn)槁?tīng)覺(jué)具有記憶功能。而由于聽(tīng)覺(jué)對(duì)聲音的感覺(jué)需要一個(gè)建立過(guò)程，所以就會(huì)有一定的延遲，而聽(tīng)覺(jué)對(duì)于較強(qiáng)聲音感覺(jué)的建立要快于對(duì)較弱聲音感覺(jué)的建立，所以存在后掩蔽的現(xiàn)象。根據(jù)掩蔽效應(yīng)的原理，才衍生出電聲技術(shù)指標(biāo)中的SNR（信號(hào)噪聲比），以及THD（諧波失真）等。當(dāng)噪聲或者失真保持在一定范圍內(nèi)的時(shí)候，對(duì)聽(tīng)覺(jué)效果沒(méi)有影響。窄帶噪聲的掩蔽：窄帶噪聲通常是指帶寬等于或者小于聽(tīng)覺(jué)臨界頻帶的噪聲。用純音做為掩蔽聲時(shí)，由于存在拍音和差音，掩蔽閾的測(cè)量比較困難。如果用窄帶白噪聲作為掩蔽聲，測(cè)量較為容易，結(jié)果比較可靠。窄帶噪聲的掩蔽特性和純音的掩蔽特性十分相似，只是曲線的左右不對(duì)稱特性沒(méi)有那么強(qiáng)。下圖顯示的是，以不同中心頻率的窄帶噪聲作為掩蔽聲時(shí)的聽(tīng)閾曲線，窄帶噪聲的中心頻率分別為0.25KHz，1KHz，4KHz。聽(tīng)覺(jué)臨界頻帶：當(dāng)噪聲掩蔽純音時(shí)，起作用的是以純音頻率為中心頻率的一定頻帶寬度內(nèi)的噪聲頻率。如這頻帶內(nèi)的噪聲功率等于在噪聲中剛能聽(tīng)到的該純音的功率，則這頻帶就稱為聽(tīng)覺(jué)臨界頻帶。臨界頻帶表征了人類(lèi)最主要的聽(tīng)覺(jué)特性,它是在研究純音對(duì)窄帶噪聲掩蔽量的規(guī)律時(shí)被發(fā)現(xiàn)的,在加寬噪聲帶寬時(shí),最初是掩蔽量增大,但帶寬超過(guò)某一定值后,掩蔽量就不再增加,這一帶寬就稱為臨界頻帶。24ppt課件背景音樂(lè)&掩蔽效應(yīng)復(fù)音的掩蔽：非同時(shí)掩蔽效應(yīng)：窄帶噪聲的哈斯效應(yīng)&德波埃效應(yīng)哈斯效應(yīng)：當(dāng)兩個(gè)強(qiáng)度相等而其中一個(gè)經(jīng)過(guò)延遲的聲音同時(shí)到聆聽(tīng)者耳中時(shí)，如果延遲在30ms以內(nèi)，聽(tīng)覺(jué)上將感到聲音好像只來(lái)自未延遲的聲源，并不感到經(jīng)延遲的聲源存在。當(dāng)延遲時(shí)間超過(guò)30ms而未達(dá)到50ms時(shí)，則聽(tīng)覺(jué)上可以識(shí)別出已延遲的聲源存在，但仍感到聲音來(lái)自未經(jīng)延遲的聲源。只有當(dāng)延遲時(shí)間超過(guò)50ms以后，聽(tīng)覺(jué)上才感到延遲聲成為一個(gè)清晰的回聲。這種現(xiàn)象稱為哈斯效應(yīng)，有時(shí)也稱為優(yōu)先效應(yīng)。反射聲與直達(dá)聲時(shí)間差小于50毫秒，人耳分辨不出是不同的聲音，后面的聲音是前一個(gè)聲音的連續(xù)，人們能感到的僅是音色和響度的變化；反射聲與直達(dá)聲時(shí)間差大于50毫秒，人耳可能聽(tīng)出兩個(gè)聲音——可能形成回聲。聲音在空氣中的傳播速度大約為340米/秒，50毫秒相對(duì)應(yīng)就是17米的距離。德·波埃（DePoherEffect）效應(yīng)由以下幾方面內(nèi)容組成：1、前提：兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器，按相同的高度一左一右地對(duì)稱擺放在聽(tīng)音者的正前方（也就是說(shuō)，聽(tīng)音者是處在家用音響所謂的“皇帝位”上）；2、情況一：如果兩個(gè)揚(yáng)聲器的聲強(qiáng)級(jí)差為0（通俗地講，音量一樣），時(shí)間差為0，那么聽(tīng)者所感覺(jué)到的聲音只有一個(gè)，而所感受到的聲音所在的“聲場(chǎng)位置”，是在兩個(gè)揚(yáng)聲器的對(duì)稱軸上、也就是聽(tīng)者自己的正前方；3、情況二：如果兩個(gè)揚(yáng)聲器時(shí)間差為0，聲強(qiáng)級(jí)差有差別（音量大小不同），那么聽(tīng)者會(huì)感覺(jué)聲音出現(xiàn)聲像偏移，聲像位置是偏向音量較大的那一邊，當(dāng)兩個(gè)揚(yáng)聲器的聲強(qiáng)級(jí)差達(dá)到15dB時(shí)，人耳會(huì)感覺(jué)聲音是全部從響亮的那個(gè)揚(yáng)聲器所發(fā)出；4、情況三：如果兩個(gè)揚(yáng)聲器聲強(qiáng)級(jí)差為0，時(shí)間差有一定差別（人耳聽(tīng)到同一個(gè)信號(hào)一前一后），那么聽(tīng)者同樣會(huì)感覺(jué)聲音出現(xiàn)聲像偏移，聲像位置是偏向信號(hào)先到達(dá)的那一邊，當(dāng)兩個(gè)揚(yáng)聲器的時(shí)間差達(dá)到3MS（3毫秒，千分之三秒），人耳會(huì)感覺(jué)聲音是全部從先發(fā)聲的那個(gè)揚(yáng)聲器所發(fā)出；5、聲強(qiáng)級(jí)差或者時(shí)間差所造成的聲像偏移是相似的，并且可以相互補(bǔ)償或者抵消，聲強(qiáng)級(jí)差在15dB以下、時(shí)間差在3ms以內(nèi)時(shí)，每5dB的聲強(qiáng)級(jí)差引起的聲像偏移等同于1ms（千分之一秒）的時(shí)間差引起的效果。25ppt課件哈斯效應(yīng)&德波埃效應(yīng)哈斯效應(yīng)：當(dāng)兩個(gè)強(qiáng)度相等而其中一個(gè)經(jīng)奇妙的建筑聲學(xué)鶯鶯塔位于山西省永濟(jì)市蒲州古城東3公里的峨嵋塬頭上的普救寺內(nèi)。鶯鶯塔因?yàn)樵s劇作家王實(shí)甫的《西廂記》描述了張生和崔鶯鶯的愛(ài)情故事而聞名天下。當(dāng)年，張生赴京趕考，途中遇雨，到普救寺游玩。碰巧，在寺內(nèi)看見(jiàn)了扶送父親靈柩回鄉(xiāng)時(shí)滯留在寺內(nèi)的崔鶯鶯。兩人一見(jiàn)鐘情。塔中傳來(lái)哭泣聲：1986年9月，普救寺的修復(fù)工作正在進(jìn)行。突然，一名工人聽(tīng)見(jiàn)了一陣陣奇怪的聲音。這聲音斷斷續(xù)續(xù)，從寺內(nèi)的古塔中傳出。仔細(xì)聽(tīng)來(lái)，似乎是人的哭泣聲。普救寺修復(fù)期間，外人嚴(yán)禁進(jìn)入。有誰(shuí)會(huì)闖入這座古塔？又為何如此悲傷不絕地哭泣呢？[1]塔中響起了唱戲聲：1987年，鶯鶯塔在修復(fù)的過(guò)程中，晚上沒(méi)事，大家就坐在塔底下聊天，突然聽(tīng)見(jiàn)塔里面怎么唱起戲來(lái)了，而且非常清晰，演員的唱腔、道白，都很清楚，大家都說(shuō)很奇怪啊！工人們都很納悶，想找出究竟是誰(shuí)在塔里唱戲。可這神秘的聲音卻似乎和大家玩起了捉迷藏的游戲。走進(jìn)塔中，塔中空無(wú)一人，走出塔來(lái)，唱戲聲卻又從塔里傳了出來(lái)。一陣陣的敲鑼打鼓聲，幾乎在寺里每個(gè)角落都能聽(tīng)見(jiàn)?？烧冶榱朔鹚睦锢锿馔?，始終沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何人。天壇回音壁是皇穹宇的圍墻。墻高3.72米，厚0.9米，直徑65.2米，周長(zhǎng)204.728米，占地面積3335.6664平方米。墻壁是用磨磚對(duì)縫砌成的，墻頭覆著藍(lán)色琉璃瓦。圍墻的弧度十分規(guī)則，墻面極其光滑整齊，對(duì)聲波的折射是十分規(guī)則的。只要兩個(gè)人分別站在東、西配殿后，貼墻而立，一個(gè)人靠墻向北說(shuō)話，聲波就會(huì)沿著墻壁連續(xù)折射前進(jìn)，傳到一、二百米的另一端，無(wú)論說(shuō)話聲音多小，也可以使對(duì)方聽(tīng)得清清楚楚，而且聲音悠長(zhǎng)，堪稱奇趣，給人造成一種“天人感應(yīng)”的神秘氣氛，所以稱之為“回音壁”。在天壇中央，從入口處直走，注意腳下，會(huì)發(fā)現(xiàn)有一塊石頭上寫(xiě)著字：三音石，傳說(shuō)站在這塊石頭上大喊一聲，即可聽(tīng)到三次回聲。26ppt課件奇妙的建筑聲學(xué)鶯鶯塔位于山西省永濟(jì)市蒲州古城東3公里的峨嵋塬混響聲波在室內(nèi)傳播時(shí)，要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射，每反射一次都要被障礙物吸收一些。這樣，當(dāng)聲源停止發(fā)聲后，聲波在室內(nèi)要經(jīng)過(guò)多次反射和吸收，最后才消失，我們就感覺(jué)到聲源停止發(fā)聲后聲音還繼續(xù)一段時(shí)間。這種現(xiàn)象叫做混響?；祉懙牡谝粋€(gè)聲音也就是直達(dá)聲（Directsound），也就是源聲音，在效果器里叫做dryout（干聲輸出），隨后的幾個(gè)明顯的相隔比較開(kāi)的聲音叫做“早反射聲”（Earlyreflectedsounds），它們都是只經(jīng)過(guò)幾次反射就到達(dá)了的聲音，聲音比較大，比較明顯，它們特別能夠反映空間中源聲音、耳朵及墻壁之間的距離關(guān)系。對(duì)講演廳來(lái)說(shuō)，混響時(shí)間不能太長(zhǎng)。我們平時(shí)講話，每秒鐘大約發(fā)出2～3個(gè)單字，假定發(fā)出兩個(gè)單字“物理”，設(shè)想混響時(shí)間是3秒，那么，在發(fā)出“物”字的聲音之后，雖然聲強(qiáng)逐漸減弱，但還要持續(xù)一段時(shí)間(3秒)，再發(fā)出“理”字的聲音的時(shí)刻，“物”字的聲強(qiáng)還相當(dāng)大。因而兩個(gè)單字的聲音混在一起，什么也聽(tīng)不清楚了。但是，混響時(shí)間也不能太短，太短則響度不夠，也聽(tīng)不清楚。因此需要選擇一個(gè)最佳混響時(shí)間。北京科學(xué)會(huì)堂有一個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告廳，混響時(shí)間為1秒。不同用途的廳堂，最佳混響時(shí)間也不相同，一般來(lái)說(shuō)，音樂(lè)廳和劇場(chǎng)的最佳混響時(shí)間比講演廳要長(zhǎng)些，而且因情況不同而不同。輕音樂(lè)要求節(jié)奏鮮明，混響時(shí)間要短些，交響樂(lè)的混響時(shí)間可以長(zhǎng)些。難于聽(tīng)懂的劇種如昆曲之類(lèi)，混響時(shí)間一長(zhǎng)，就更難于聽(tīng)懂。節(jié)奏較慢而偏于抒情的劇種，混響時(shí)間則可以長(zhǎng)些。總之，要有一定的、恰當(dāng)?shù)幕祉憰r(shí)間，才能把演奏和演唱的感情色彩表現(xiàn)出來(lái)，收到應(yīng)有的藝術(shù)效果。北京“首都劇場(chǎng)”的混響時(shí)間，坐滿觀眾時(shí)為1.36秒，空的時(shí)候是3.3秒。這是因?yàn)闈M座時(shí)，吸收聲音的物體多了，所以混響時(shí)間縮短，上面所說(shuō)的最佳混響時(shí)間是指滿座時(shí)的混響時(shí)間。高級(jí)的音樂(lè)廳或劇場(chǎng)，為了滿足不同的要求，需要人工調(diào)節(jié)混響時(shí)間。其中一種辦法是改變廳堂的吸聲情況。在廳堂內(nèi)安裝一組可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體，柱面的一半是反射面，反射強(qiáng)、吸收少；另一半是吸聲面，反射弱、吸收多。把反射面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面，混響時(shí)間就變長(zhǎng)；反之，把吸收面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面，混響時(shí)間就變短。高水平的音樂(lè)會(huì)都不使用擴(kuò)音設(shè)備，為的是使聽(tīng)眾直接聽(tīng)到舞臺(tái)上的聲音。為了讓全場(chǎng)聽(tīng)眾都能聽(tīng)到較強(qiáng)的聲音，音樂(lè)廳的天花板上掛著許多反射板，這些反射板的大小、形狀、安放位置和角度都經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)，以便把舞臺(tái)上的聲音反射到音樂(lè)廳的各個(gè)角落。處理好不同建筑物的聲響效果，取得好的音質(zhì)，這是一門(mén)很重要的學(xué)問(wèn)，叫做建筑聲學(xué)。專業(yè)的錄音棚是有混響的，他們有很多板狀的材料，可以靈活把房間改造成各種混響特征。但隨著數(shù)字錄音技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字混響效果器能夠模擬真實(shí)情況下的混響，所以大家就干脆把錄音棚弄成無(wú)混響的，錄完音后再用效果器來(lái)模擬混響效果，想要什么混響就有什么混響……這就是為什么現(xiàn)在的錄音棚，尤其是中小錄音棚和個(gè)人工作室，都做成無(wú)混響的原因。27ppt課件混響聲波在室內(nèi)傳播時(shí)，要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射，每聲學(xué)計(jì)算公式當(dāng)聲波碰到室內(nèi)某一界面后（如天花、墻），一部分聲能被反射，一部分被吸收（主要是轉(zhuǎn)化成熱能），一部分穿透到另一空間：

吸聲量：用以表征某個(gè)具體吸聲構(gòu)件的實(shí)際吸聲效果的量，它和構(gòu)件的尺寸大小有關(guān)，對(duì)于建筑空間的圍蔽結(jié)構(gòu)，吸聲量A是：

對(duì)于在聲場(chǎng)中的人（如觀眾）和物（如座椅），或空間吸聲體，其面積很難確定，表征它們的吸聲特性，有時(shí)不用吸聲系數(shù)，而直接用單個(gè)人或物的吸聲量。當(dāng)房間中有若干個(gè)人或物時(shí)，他（它）們的吸聲量是用數(shù)量乘個(gè)體吸聲量，然后再把結(jié)構(gòu)納入房間總的吸聲量中。房間的平均吸聲系數(shù)：房間的總吸聲量和房間界面面積的比值。

聲壓級(jí)：

聲功率級(jí)：

28ppt課件聲學(xué)計(jì)算公式當(dāng)聲波碰到室內(nèi)某一界面后（如天花、墻），一部分聲聲學(xué)常識(shí)樂(lè)音三要素：旋律，節(jié)奏，和聲旋律（Melody）：指經(jīng)過(guò)藝術(shù)構(gòu)思而形成的若干樂(lè)音的有組織、有節(jié)奏的和諧運(yùn)動(dòng)。它建立在一定的調(diào)式和節(jié)拍的基礎(chǔ)上，按一定的音高、時(shí)值和音量構(gòu)成的、具有邏輯因素的單聲部進(jìn)行。亦稱曲調(diào)。它可以是單聲部音樂(lè)的整體，也可以是多聲部音樂(lè)的主要聲部。在音樂(lè)作品中，曲調(diào)是表情達(dá)意的主要手段，也是一種反映人們內(nèi)心感受的藝術(shù)語(yǔ)言。通常認(rèn)為，曲調(diào)是音樂(lè)的靈魂和基礎(chǔ)?；蛘哒f(shuō)以單線條狀態(tài)連續(xù)出現(xiàn)的一段音符，就是一段旋律，旋律有兩個(gè)必需的條件，一是最少2個(gè)或2個(gè)以上音符，沒(méi)有上限；二是連續(xù)出現(xiàn)，即不管是多少音符，不管排列緊密還是疏松，必須是連續(xù)的單線條狀態(tài)，不可以有同時(shí)重疊出現(xiàn)的音符。這些連續(xù)出現(xiàn)的音符就叫旋律。節(jié)奏：是指音樂(lè)運(yùn)動(dòng)中音的長(zhǎng)短和強(qiáng)弱。音樂(lè)的節(jié)奏常被比喻為音樂(lè)家的骨架。節(jié)拍是音樂(lè)中的重拍和弱拍周期性地有規(guī)律地重復(fù)進(jìn)行。我國(guó)傳統(tǒng)音樂(lè)稱節(jié)拍為“板眼”，“板”相當(dāng)于強(qiáng)拍，“眼”相當(dāng)于弱拍。和聲（Harmony）：和聲與旋律正好相反，凡是同時(shí)重疊出現(xiàn)的2個(gè)獲2個(gè)以上音符加在一起就叫做和聲?；蛘哒f(shuō)兩個(gè)以上不同的音符按一定的法則同時(shí)發(fā)聲而構(gòu)成的音響組合。包含：和弦（和聲的基本素材），由2個(gè)或2個(gè)以上不同的音，根據(jù)疊置或其他方法同時(shí)結(jié)合構(gòu)成，這是和聲的縱向結(jié)構(gòu)。和聲進(jìn)行（各和弦的先后連接），這是和聲的橫向運(yùn)動(dòng)。和聲有明顯的濃，淡，厚，薄的色彩作用，還有構(gòu)成分句，分樂(lè)段和終止樂(lè)曲的作用。聲音按不同音高可分為7段：極低音（20~40Hz），低音（40~150Hz），中低音（150~500Hz），中音（500Hz~2KHz），中高音（2KHz~5KHz），高音（5KHz~10KHz），極高音（10KHz~20KHz）。其中極低音反映的是聲音的沉重感，比如雷聲；低音反映聲音的厚度，比如鼓聲；中低音反映聲音的力度，比如古箏；中音反映聲音的明亮度，比如人聲；中高音反映聲音的穿透力，比如彈撥樂(lè)器；高音反映聲音的清脆度，比如小提琴；極高音反映聲音的纖細(xì)度，比如三角鐵。遠(yuǎn)場(chǎng)/近場(chǎng)：當(dāng)距離大于兩個(gè)聲波波長(zhǎng)稱為遠(yuǎn)場(chǎng)，小于兩波長(zhǎng)則為近場(chǎng)；自由場(chǎng)：吸音系數(shù)接近1，周?chē)鸁o(wú)障礙，無(wú)反射，相當(dāng)于大容積空間。消聲室內(nèi)可稱為自由場(chǎng)；擴(kuò)散場(chǎng)：能量密度均勻，各個(gè)傳播方向無(wú)規(guī)則分布的聲場(chǎng)，任何一點(diǎn)接收到各個(gè)方向聲能相同，一般混響室內(nèi)稱為擴(kuò)散場(chǎng)。指向性：聲音的指向性與頻率有關(guān)，300Hz以下沒(méi)有指向性，越往高頻指向性越強(qiáng)；混響時(shí)間：指聲壓級(jí)下降60dB所需要的時(shí)間；混響半徑：直達(dá)聲場(chǎng)與混響聲場(chǎng)的聲能相等時(shí)受聲點(diǎn)與聲源的距離。房間混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)聲音混濁。房間混響時(shí)間過(guò)短，會(huì)出現(xiàn)聲音發(fā)干。唱歌感覺(jué)聲音太干，當(dāng)調(diào)節(jié)混響器。講話時(shí)出現(xiàn)聲音混濁，可能原因是加了混響效果。聲音的失真：聲音的失真是由振動(dòng)非線性和磁路非線性引起的，即振動(dòng)系統(tǒng)部符合虎克定律，磁場(chǎng)密度不均勻以及導(dǎo)磁材料的非線性。研究發(fā)現(xiàn)，一般人耳對(duì)奇次諧波的失真比較敏感，而偶次諧波則不敏感，偶次諧波有時(shí)對(duì)聲音還有潤(rùn)色，使聲音聽(tīng)起來(lái)更豐富多彩的作用。29ppt課件聲學(xué)常識(shí)樂(lè)音三要素：旋律，節(jié)奏，和聲聲音按不同音高可分為7段聲學(xué)基礎(chǔ)與常識(shí)王傳芳/

gaizi23@163.com30ppt課件聲學(xué)基礎(chǔ)與常識(shí)王傳芳/gaizi23@163.com1p聲音三要素聲學(xué)三要素：音調(diào)或者叫音高（對(duì)應(yīng)頻率）、音色（對(duì)應(yīng)頻譜）、響度（對(duì)應(yīng)振幅）。任何復(fù)雜的聲音都可以用此三個(gè)屬性來(lái)描述音調(diào)：人耳對(duì)于聲音高低的感覺(jué)，稱為音調(diào)。音調(diào)主要與聲音的頻率有關(guān)，同時(shí)也與聲壓級(jí)和聲音的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。音調(diào)會(huì)隨著頻率的增大而提高，但不是與頻率成完全的線性關(guān)系。音調(diào)的單位為“美”（Mel），定義40dB@1KHz純音的音調(diào)為1000美。需要注意的是，影響音調(diào)的因素還有聲音的聲壓級(jí)，以及聲音的持續(xù)時(shí)間。低頻的純音，聲壓級(jí)高的時(shí)候，要比聲壓級(jí)低的時(shí)候搞到音調(diào)變低；頻率在1KHz~5KHz之間的純音，音調(diào)幾乎與聲壓級(jí)無(wú)關(guān)；頻率再高的純音，聲壓級(jí)升高時(shí)，會(huì)感到音調(diào)變高。復(fù)音（是指由許多純音組成的聲音）的音調(diào)由復(fù)音中頻率最低的聲音決定，即由基音決定。復(fù)音的聲壓級(jí)高低對(duì)于音調(diào)的影響要比純音小很多。當(dāng)聲音持續(xù)時(shí)間在0.5s以下的時(shí)候，要比1s以上感到音調(diào)比較低。持續(xù)時(shí)間再短，為10ms左右的時(shí)候，會(huì)使得聽(tīng)音人感覺(jué)不出它的音調(diào)，只能聽(tīng)到“咔咔”的聲音。要想使人耳能夠明確感覺(jué)出音調(diào)所必須的聲音持續(xù)時(shí)間，隨聲音的頻率不同而不同。頻率低的聲音要比頻率高的聲音需要更長(zhǎng)的時(shí)間。純音的音調(diào)和頻率的關(guān)系曲線音色：音色是指人們區(qū)別具有相同響度和音調(diào)的兩個(gè)聲音的主管感覺(jué)。每個(gè)人都有自己的獨(dú)有音色，不同的樂(lè)器進(jìn)行演奏的時(shí)候，人們也能區(qū)分出它們各自的音色。人在講話的時(shí)候，樂(lè)器在演奏的時(shí)候，都是復(fù)音，是由基頻與諧頻組成的聲音。兩個(gè)音調(diào)相同的聲音，它們的基頻是相同的，但是諧頻的成分與大小可能不同，從而使人們感到其音色不同。所以，音色主要是由聲音的頻譜決定的。但是需要特別注意的是，音色還與聲音的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及時(shí)間過(guò)程有關(guān)。31ppt課件聲音三要素聲學(xué)三要素：音調(diào)或者叫音高（對(duì)應(yīng)頻率）、音色（對(duì)應(yīng)聲音三要素響度：人耳對(duì)于聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)，稱為響度。聲音的響度主要與聲壓有關(guān)，聲壓越大，響度也就越大。但是，響度與聲壓并不是成線性比例關(guān)系，而是大致與聲壓的指數(shù)成比例關(guān)系。響度的這一聽(tīng)覺(jué)特性被稱為“史蒂文指數(shù)定律”。響度是個(gè)主觀量，是聲壓的主觀量，1kHz時(shí)的聲壓級(jí)定義為響度級(jí)，單位是“方”。人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)不是一根線的，當(dāng)響度級(jí)每增加10方時(shí)，我們?nèi)硕?tīng)到的響度加倍。人耳聽(tīng)覺(jué)特性的研究表明，刺激量（聲壓）增加為指數(shù)方式，感覺(jué)量（響度級(jí)）增加為差數(shù)方式。這是耳膜的自動(dòng)保護(hù)機(jī)制。聲壓級(jí)是一個(gè)物理量，并不完全能反映人對(duì)聲音強(qiáng)弱的感受，而響度則是心理學(xué)中用于衡量衡量這種感受的心理量。具體的定義可以參考維基百科：Loudness。響度級(jí)與聲壓級(jí)并非線性關(guān)系。響度級(jí)的計(jì)算模型請(qǐng)參考：ISO/WD532-1。在ISO-532中描述了兩種響度計(jì)算方法，兩種方法都需要分帶計(jì)算（將聲音的不同頻率成分分別考慮），第一種方法是Steven在1956年的論文TheMesurementofLoudness中提出的，是一種并不復(fù)雜的計(jì)算模型；第二種是Zwicker提出的，大概方法是分頻帶的查表計(jì)算。除此之外，響度還與頻率、波形、聲音的持續(xù)時(shí)間相關(guān)。響度的頻率特性：人耳對(duì)于不同頻率聲音的響度感覺(jué)是不同的。也就是說(shuō)，對(duì)于頻率不同，而強(qiáng)度相同的聲音，人耳會(huì)感覺(jué)到不同的響度。為了說(shuō)明人耳的響度感覺(jué)，定義了響度級(jí)。響度級(jí)用來(lái)表示響度的大小，其單位為“方”（phon），符號(hào)為L(zhǎng)N。定義一個(gè)聲音的響度級(jí)在數(shù)值上等于和它同樣響的1KHz純音的聲壓級(jí)。由此，人們通常通過(guò)等響曲線來(lái)表示具有相同響度級(jí)的純音聲壓級(jí)隨頻率變化的特性。可以看到，在不同的頻率條件下，響度相同的時(shí)候，需要的聲壓級(jí)是不一樣的。等響曲線中每條曲線顯示不同頻率的聲壓級(jí)不相同,但人耳感覺(jué)的響度相同。由此可見(jiàn)（我的理解），響度級(jí)考慮的是折算人耳的頻率特性后的聲壓級(jí)?？梢哉J(rèn)為“方”與dB的物理意義類(lèi)似。32ppt課件聲音三要素響度：人耳對(duì)于聲音強(qiáng)弱的感覺(jué)，稱為響度。聲音的響度聲音三要素響度與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：響度除了與聲壓級(jí)、頻率等相關(guān)因素有關(guān)以外，還與聲音的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。大量的測(cè)試結(jié)果表明：在100ms~200模式的持續(xù)時(shí)間以內(nèi)，聲音的響度隨持續(xù)時(shí)間的增大而增大。所以，從某種程度上說(shuō)，聽(tīng)覺(jué)是由記憶功能的。以一個(gè)57dB、2KHz的純音測(cè)試響度級(jí)隨著持續(xù)時(shí)間的變化特性，可以得到響度級(jí)和持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，如右圖所示。當(dāng)持續(xù)時(shí)間大于100ms的時(shí)候，響度級(jí)基本保持在60方；當(dāng)持續(xù)時(shí)間小于100ms時(shí)，響度級(jí)隨著持續(xù)時(shí)間以大約每10倍時(shí)間10方的斜率下降：當(dāng)持續(xù)時(shí)間從100ms下降到10ms的時(shí)候，響度級(jí)大約從56方下降到46方。其他頻率信號(hào)測(cè)試結(jié)果也類(lèi)似。所以，當(dāng)人耳聽(tīng)到一個(gè)短促的脈沖聲時(shí)，如果強(qiáng)度不變，長(zhǎng)度由1ms變?yōu)?ms，則聽(tīng)起來(lái)不是聲音的長(zhǎng)度變了，而是更響了。因此，當(dāng)人耳傾聽(tīng)頻度超過(guò)一定值的一系列脈沖聲時(shí)，并不能感覺(jué)到響度的不連續(xù)。這一現(xiàn)象類(lèi)似于視覺(jué)的停留現(xiàn)象。

33ppt課件聲音三要素響度與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：響度除了與聲壓級(jí)、頻率等相關(guān)聲壓級(jí)（SPL）聲波通過(guò)空氣傳播時(shí)，由于振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)的改變，壓強(qiáng)改變量是隨時(shí)間變化的，實(shí)測(cè)聲壓就是壓強(qiáng)該變量的有效值，單位是Pa或MPa。聲壓就是大氣壓受到擾動(dòng)后產(chǎn)生的變化，相當(dāng)于在大氣壓強(qiáng)上的疊加一個(gè)擾動(dòng)引起的壓強(qiáng)變化。由于聲壓的測(cè)量比較容易實(shí)現(xiàn)，通過(guò)聲壓的測(cè)量也可以間接求得質(zhì)點(diǎn)速度等其它物理量，所以聲學(xué)中常用這個(gè)物理量來(lái)描述聲波。表示聲壓大小的指標(biāo)稱為聲壓級(jí)（SPL，soundpressurelevel），用某聲音的聲壓（p）與基本聲壓值（p0）之比的常用對(duì)數(shù)的20倍來(lái)表示，即20lgP/P0，單位為dB。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（Standardatmosphericpressure）：1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=1.01×10^5N/㎡如下是聲壓與聲壓級(jí)之間的換算表格，右邊是聲壓與聲壓級(jí)之間的曲線關(guān)系。34ppt課件聲壓級(jí)（SPL）聲波通過(guò)空氣傳播時(shí)，由于振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)的改變聲壓·聲壓級(jí)·響度級(jí)·響度為分析聲壓，響度級(jí)以及響度之間的關(guān)系，我們通過(guò)右上角表格數(shù)據(jù)繪制了如下曲線。從分析的曲線可以看出，人耳所感受到的響度與物理意義的聲壓（帕）直接雖然是對(duì)數(shù)關(guān)系，但是其底a沒(méi)有達(dá)到10。

35ppt課件聲壓·聲壓級(jí)·響度級(jí)·響度為分析聲壓，響度級(jí)以及響度之間的關(guān)聽(tīng)覺(jué)的分辨力聽(tīng)覺(jué)對(duì)于不同頻率、不同聲壓級(jí)的信號(hào)，其分辨能力是不同的。當(dāng)這些信號(hào)連續(xù)或者不連續(xù)變化的時(shí)候，分辨閾又有所不同。聲壓級(jí)變化存在兩種形式，連續(xù)變化（信號(hào)連續(xù)，聲壓級(jí)連續(xù)變化，即幅度連續(xù)變化），非連續(xù)變化（兩個(gè)不同聲壓級(jí)測(cè)試信號(hào)之間有短暫的時(shí)間間隔，我的理解應(yīng)該是指聲壓級(jí)的變化不是連續(xù)的）。聲壓級(jí)連續(xù)變化時(shí)的聲壓級(jí)變化分辨閾：對(duì)于聲壓級(jí)連續(xù)變化的信號(hào)，聲壓級(jí)變化的分辨閾與聲壓級(jí)大小有關(guān)。當(dāng)聲壓級(jí)較小的時(shí)候，分辨閾較大；當(dāng)聲壓級(jí)逐漸增大的時(shí)候，分辨閾會(huì)逐漸減小。而且不同的聲壓級(jí)的聲音，其聲壓級(jí)變化的分辨閾隨頻率的變化也會(huì)不同。右圖可以看到，當(dāng)聲壓級(jí)在50dB以上的時(shí)候，人耳能夠分辨的最小聲壓級(jí)變化大約為1dB；當(dāng)聲壓級(jí)小于40dB的時(shí)候，聲壓級(jí)變化需要達(dá)到1dB~3dB才能察覺(jué)出來(lái)。對(duì)于純音信號(hào)，聲壓級(jí)較小的時(shí)候，分辨閾比較大，可以達(dá)到3dB~7dB；當(dāng)聲壓級(jí)較大的時(shí)候，分辨閾可以達(dá)到0.5dB。（我的理解：聲壓級(jí)是物理量聲壓的對(duì)數(shù)函數(shù)，當(dāng)聲壓級(jí)小時(shí)，增加1dB所導(dǎo)致實(shí)際物理量聲壓的增幅當(dāng)然小于聲壓級(jí)大是所導(dǎo)致的絕對(duì)增量。）由此可見(jiàn)，人們對(duì)于聲音強(qiáng)弱變化的察覺(jué)能力是有限的，相當(dāng)多的人對(duì)同一個(gè)聲音信號(hào)在其聲音強(qiáng)弱變化的察覺(jué)能力是有限的。相當(dāng)多的人對(duì)同一個(gè)聲音信號(hào)在其聲壓級(jí)突然變大或者變小量小于3dB時(shí)是察覺(jué)不出來(lái)的，只有那些經(jīng)過(guò)專門(mén)訓(xùn)練的音樂(lè)工作者和錄音師才能察覺(jué)出1dB~2dB的聲壓級(jí)突變。所以，在聲頻工程中常以3dB這個(gè)數(shù)值作為某些特性指標(biāo)，比如頻率特性不均勻度的上限。而高質(zhì)量的聲頻設(shè)備，則常用1dB~2dB這個(gè)數(shù)值來(lái)衡量其質(zhì)量。36ppt課件聽(tīng)覺(jué)的分辨力聽(tīng)覺(jué)對(duì)于不同頻率、不同聲壓級(jí)的信號(hào)，其分辨能力是聽(tīng)覺(jué)的分辨力頻率連續(xù)變化：頻率變化也有連續(xù)和非連續(xù)兩種方式。在進(jìn)行非連續(xù)頻率分辨閾的測(cè)量時(shí)，選用聽(tīng)覺(jué)較敏感的4Hz調(diào)制頻率。下圖顯示的是響度級(jí)為60方，調(diào)制頻率為4Hz時(shí)，頻率分辨閾隨頻率變化的特性。在頻率低于500Hz的時(shí)候，分辨閾基本保持在3.6Hz。當(dāng)頻率高于500Hz時(shí)，頻率分辨閾幾乎隨著頻率成正比例增大，比例系數(shù)為0.007。頻率非連續(xù)變化：頻率非連續(xù)變化的時(shí)候，分辨閾分布曲線與頻率連續(xù)變化的曲線類(lèi)似。只是頻率非連續(xù)變化的分辨閾小，約是連續(xù)分辨閾的0.33倍。即頻率小于500Hz時(shí)，分辨閾為1Hz左右；頻率大于500Hz時(shí)，分辨閾隨頻率正比例增大，比例系數(shù)約0.002。聲壓級(jí)不連續(xù)變化：聲壓級(jí)不連續(xù)變化的時(shí)候，聽(tīng)覺(jué)對(duì)于兩個(gè)不同的聲壓級(jí)聲音的分辨閾要小于聲壓級(jí)連續(xù)變化的情況。下圖反映的是1KHz純音在連續(xù)和非連續(xù)的情況下的分辨閾的對(duì)比曲線?？梢钥吹?，連續(xù)變化的分辨閾基本上是非連續(xù)變化分辨閾的2.5倍左右。聲壓級(jí)越大，頻率越高，聲壓級(jí)不連續(xù)變化，這樣就更容易被分辨。37ppt課件聽(tīng)覺(jué)的分辨力頻率連續(xù)變化：頻率變化也有連續(xù)和非連續(xù)兩種方式。A加權(quán)（A-weighted）A加權(quán)（A-Weighted）是一種用于音頻測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重曲線，用于反映人耳的響應(yīng)特性。聲壓電平源于A加權(quán)，用dbA表示，或稱為A加權(quán)dB電平。A加權(quán)是廣泛采用的噪聲的單值評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以通過(guò)聲級(jí)計(jì)測(cè)量得到。由于噪聲的測(cè)量要反映人耳引起的響度感覺(jué)大小，其次，需要充分考慮到人耳的聽(tīng)覺(jué)特性。人的耳朵對(duì)于不同頻段的聲音變化敏感程度是不一樣的，太高或者太低就越不敏感，就像一個(gè)A字，所以叫A-Weighted。A加權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)在20世紀(jì)40年代制定，用于描述人耳對(duì)于不同頻段聲音變化敏感程度。此外，還有B加權(quán)，C加權(quán)，D加權(quán)等等。A加權(quán)是模擬人耳對(duì)40方純音的響應(yīng)；B加權(quán)模擬的是人耳對(duì)70方純音的響應(yīng)；C加權(quán)模擬的是100方純音的響應(yīng)；D加權(quán)主要用于飛機(jī)噪聲的評(píng)價(jià)。一般規(guī)定24~55方的噪聲測(cè)量選擇A加權(quán)；55~85方的噪聲測(cè)量選用B加權(quán)；對(duì)85方以上的噪聲測(cè)量選用C加權(quán)。在進(jìn)行音頻功率放大器的噪聲測(cè)試的時(shí)候，一般采用的都是A加權(quán)后的數(shù)值?？梢詮氖謨?cè)中看出，在進(jìn)行輸出噪聲的電氣參數(shù)描述的時(shí)候，一般會(huì)在備注欄寫(xiě)上A-weighted。需要注意的是，雖然A加權(quán)測(cè)量結(jié)果并不是非常令人滿意，但是它作為一個(gè)傳統(tǒng)的計(jì)量手段，一直得到廣泛的應(yīng)用。下圖是A、B、C、D四種加權(quán)的頻率響應(yīng)曲線。如果想要知道一個(gè)音源或噪聲聲壓級(jí)的大小，通常使用的工具是聲級(jí)計(jì)。其主要參數(shù)有：Laeq：等效連續(xù)聲壓級(jí)。表示的是測(cè)試一段時(shí)間內(nèi)能量不均的聲音信號(hào)，將其總能量平均分配到測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，得到的聲壓級(jí)。Lamax：最大聲壓級(jí)。是指在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)試到的最大的聲壓級(jí)。Lamin：最小聲壓級(jí)。是指在一段時(shí)間內(nèi)測(cè)試到的最小的聲壓級(jí)。Ln：累計(jì)百分聲級(jí)。表示大于某一聲級(jí)的出現(xiàn)概率為N%。比如：L5=70dB，則表示整個(gè)測(cè)量期間，噪聲超過(guò)70dB的概率占了5%。W：聲功率。表示單位時(shí)間內(nèi)，聲波通過(guò)垂直于傳播方向某指定面積的聲能量。在噪聲監(jiān)測(cè)中，聲功率是指聲源總的聲功率。單位為W，一般不能直接測(cè)量，而是根據(jù)聲壓級(jí)進(jìn)行換算。常見(jiàn)的一些聲源以及對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)大致范圍（測(cè)試距離1m~1.5m）38ppt課件A加權(quán)（A-weighted）A加權(quán)（A-Weighted）十二平均律&八度音階律學(xué)研究的重點(diǎn)就是聲波的頻率，一般來(lái)說(shuō)，人耳能聽(tīng)到的聲波頻率范圍是20HZ到20KHZ之間。聲波的頻率越大，聽(tīng)起來(lái)就越“高”。需要特別指出的是，人耳對(duì)于聲波的頻率是指數(shù)敏感的，也就是說(shuō)人耳對(duì)音高的感覺(jué)主要取決于頻率比，而不是頻率差。比如220

Hz

到440

Hz

的音差，與440

Hz

到880

Hz

的音差，一般人認(rèn)為是一樣大的音差。換句話說(shuō)，某一組聲音，如果它們的頻率是嚴(yán)格地按照×1、×2、×4、×8……，即按2n的規(guī)律排列的話，它們聽(tīng)起來(lái)才是一個(gè)“等差音高序列”。我們常用的音頻頻響曲線的橫坐標(biāo)使用對(duì)數(shù)刻度，而不用線性刻度，是因?yàn)閷?duì)數(shù)刻度更能直觀表達(dá)人耳的頻響感知特性。（并非是因?yàn)閷?duì)數(shù)刻度便于表達(dá)）。由于人耳對(duì)于頻率的指數(shù)敏感，上面提到的“×2就意味著等距離”的關(guān)系是音樂(lè)中最基本的關(guān)系。用音樂(lè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，×2就是一個(gè)“八度音程”（octave）。現(xiàn)代人學(xué)習(xí)的do、re、mi、fa、so、la、si、do的do、re、mi中的do，以及so、la、si后面的那個(gè)高音do，這兩個(gè)do之間就是八度音程的關(guān)系。也就是說(shuō)，高音do的頻率是do的兩倍。很自然，用do、re、mi寫(xiě)的歌，如果換用高音do、高音re、高音mi來(lái)寫(xiě)，聽(tīng)眾只會(huì)覺(jué)得音變高了，旋律本身不會(huì)有變化。這種等效性，其實(shí)就是“等差音高序列”的直接結(jié)果。對(duì)于任何民族來(lái)說(shuō)，只要他們有著豐富的音樂(lè)體驗(yàn)，只要他們想積累起關(guān)于音樂(lè)的知識(shí)，遲早都會(huì)遇到關(guān)于律學(xué)的問(wèn)題。令人驚訝的是，古今不同民族，雖然各自鐘愛(ài)的音樂(lè)形式可謂萬(wàn)紫千紅、百花爭(zhēng)艷，彼此也沒(méi)有互相借鑒，但大家的律學(xué)的基礎(chǔ)概念卻出奇地相似。所以音樂(lè)本身可以超文化、超地域。在西洋樂(lè)理中，一個(gè)八度，相當(dāng)于一個(gè)頻率的倍頻程，英文標(biāo)記為“octave”，簡(jiǎn)寫(xiě)“OCT”。一個(gè)八度音被分為12音階（半音），這就是國(guó)際上著名的音樂(lè)律學(xué)“音樂(lè)十二平均律”。do、re、mi、fa、so、la、si是C大調(diào)七個(gè)主音C-D-E-F-G-A-B，每個(gè)八度之內(nèi)的這7個(gè)基本主音包含5個(gè)全音和2個(gè)半音。其中E-F和B-C的間隔是一個(gè)半音，而七個(gè)主音別的間隔都是兩個(gè)半音，也叫一個(gè)全音。即：全、全、半、全、全、全、半。do、re、mi、fa、so、la、si，其實(shí)都是中世紀(jì)時(shí)西方教會(huì)中很流行的一些拉丁文圣詠（chant）的首音節(jié)。這些圣詠是西方現(xiàn)代音樂(lè)的源頭。中國(guó)古代基本音階為“宮、商、角、徵、羽”，稱為“五音”?！拔逡簟睂?duì)應(yīng)西方樂(lè)器的音調(diào)為“1、2、3、5、6”。標(biāo)準(zhǔn)鋼琴琴鍵有大有小，大的白色琴鍵是主音，小的黑色琴鍵是主音升降一個(gè)半音后的輔音。一般鋼琴是88個(gè)琴鍵，從A0到C8。39ppt課件十二平均律&八度音階律學(xué)研究的重點(diǎn)就是聲波的律學(xué)--五度相生律

40ppt課件律學(xué)--五度相生律

11ppt課件“五度相生律”產(chǎn)生的7聲音階，自誕生之日起就不斷被批評(píng)。原因之一就是它太復(fù)雜了。前面說(shuō)過(guò)，如果按住弦的1/5點(diǎn)或者1/6點(diǎn)，