電聲基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講解課件

振膜喇叭原理培訓(xùn)日期：2011年08月1日講者：汪德武(DAVID)振膜喇叭原理培訓(xùn)1一:什麼是聲音？二:Mylarspeaker之結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)介紹三:設(shè)計應(yīng)用及理論支持部分四:耳機(jī)測試方法五:問答時間內(nèi)容提要

一:什麼是聲音？內(nèi)容提要

2(一)什麼是聲音?(一)3腦“聲音”如果不用音響心理學(xué)是說不清的！器官感覺檢知項眼視覺映像鼻嗅覺氣味耳聽覺聲音口(舌)味覺味道皮膚觸覺觸感“聲音”受到五種感覺的影響什麼是聲音?–人類的五種感覺腦“聲音”如果不用音響心理學(xué)是說不清的！器官感覺檢知項眼視覺4從其他器官傳來的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT!以電脈沖信號形式傳播音源耳廓對判斷聲音方向性非常重要空氣震動鼓膜後，通過小耳骨變換成電脈沖信號外耳道耳廓內(nèi)耳道小耳骨鼓膜神經(jīng)大腦大腦進(jìn)行FFT分析(頻率分析)→(以聲音的形式認(rèn)知)什麼是聲音?–檢知聲音的原理從其他器官傳來的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT!以電脈沖5

波（音）的基本形式:

V=f×λ(音速)(頻率是)(波長)在空氣中的傳播速度

V<m/s>≈331.5+0.61t[℃]≈340[m/s]at4℃①“聲音”是縱波(波的振動方向與前進(jìn)方向相同)②“聲音”是疏密波(在介質(zhì)中振動以反復(fù)“疏密”的形式進(jìn)行傳播)“聲音”被變換成電子信號,成為橫波的信號(正弦波)來使用密密疏變換成電信號++-什麼是聲音?–物理定義波（音）的基本形式:①“聲音”是縱波(波的振動方向與6名稱單位定義使用實例頻率：

fHZ聲音每秒的振動次數(shù)→聲音的高低聲音頻率特性(f特性)相位頻率特性

v=fλ1/3oct頻率特性聲壓：

S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是絕對值)相位：

фDegradian聲音在時間上的相對錯位周期：

Tsec波的間隔(=1/f)波長：

λm波的長度(=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)來表達(dá)“聲音”！什麼是聲音?–表示聲音之物理參數(shù)名稱單位定義使用實例頻率：fHZ聲音每秒的振動次數(shù)聲壓：7兩者通過數(shù)學(xué)方法等價變換，根據(jù)用途分別使用在時間領(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-aatH(t)=aSinωT應(yīng)用實例振幅faH(f)=aFourierTransform什麼是聲音?–聲音在數(shù)學(xué)上的定義兩者通過數(shù)學(xué)方法等價變換，根據(jù)用途分別使用在時間領(lǐng)域的表現(xiàn)在8各音區(qū)的物理量和能得到的信息音區(qū)頻率數(shù)(Hz)波長(m)主要音源能得到期的主要信息重低音20~5017~6.8m牆壁的振動空間內(nèi)的固定波音響空間的大小(寬闊度)環(huán)境狀態(tài)氣氛(身體感受到的低音)[重低音]低音50~2006.8~1.7m中音200~2K1.7m~17mm物體的基本振動孔穴共振發(fā)音體的大小,結(jié)構(gòu)高音2K~15K17mm~23mm物體的共鳴物體的分割振動音色從音色變化到發(fā)音體的材質(zhì)、種類.超高音15K~100K23mm~3.4mm氣氛(空氣感、餘韻)“聲音”會隨著頻率數(shù)而性質(zhì)、特長發(fā)生變化，因此重要的是掌握它！什麼是聲音?–音區(qū)和信息各音區(qū)的物理量和能得到的信息音區(qū)頻率數(shù)(Hz)波長(m)主要9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)展性無擴(kuò)展性（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)方式實施比較困難：理解對方詞滙的真正含義公司內(nèi)部評論詞滙的統(tǒng)一切換到物理量非常重要！(音色)聲音的形象（舉例）什麼是聲音?–音區(qū)和信息聲音大小高低質(zhì)感聲音的表現(xiàn)詞滙大10聲音隨著時間軸的錯位(相位干涉),波形會發(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正相逆相波形增強(qiáng)波形減弱什麼是聲音?–增強(qiáng)與減弱聲音隨著時間軸的錯位(相位干涉),波形會發(fā)生改變,因此相位的11“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)(波長較長)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)生固定波的要點是不造成平行面!不同素材的反射、吸音特性D=λ/2×n(整數(shù)倍)D殘響室混凝土木材地毯吸音材料無聲室毛越長吸音效果越好f反射率10.50什麼是聲音?–反射與吸音“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)(12回折—在音源之外的尖角部位作為起點,產(chǎn)生二次音源的現(xiàn)象為防止回折效果,不制作尖角！在原來的聲音A上加上二次音源的聲音B,原來的聲音A產(chǎn)生紊亂由於相位干涉,頻響產(chǎn)生紊亂在時間軸上的錯位引起聲音形象的紊亂(形狀、位置、立體聲揚(yáng))二次音源的弊端d1d1BA音箱音源二次音源在尖角處產(chǎn)生二次音源聽者圓角處不產(chǎn)生回折波什麼是聲音?–回折效果回折—在音源之外的尖角部位作為起點,產(chǎn)生二次音源的現(xiàn)象為防止13(二)Mylarspeaker結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)介紹(二)14概述微型動圈式喇叭(Electro-dynamicspeaker)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MylarSpeaker(麥拉喇叭)概述微型動圈式喇叭(Electro-dynamics15動圈式喇叭原理工作原理：以交變電流通過綫圈，產(chǎn)生交變磁場，在固定磁場產(chǎn)生前後振動，帶動相連之振膜一起垠振動，通過空氣介質(zhì)將聲音傳播出去。動圈式喇叭原理工作原理：以交變電流通過綫圈，產(chǎn)生交變磁場，在16喇叭的結(jié)構(gòu)介紹護(hù)罩PlasticCover音圈VoiceCoil振膜Diaphragm膠殼PlasticHousing華司W(wǎng)asher磁鐵Magnet後蓋BottomBowl底板PCB喇叭的結(jié)構(gòu)介紹護(hù)罩PlasticCover17喇叭的結(jié)構(gòu)介紹磁鐵一般材料為NdFeB(釹鐵硼)，此前用鐵氧體在充磁時,有先充磁後裝配的，也有先裝配好後充磁的。後蓋a.形成磁回路b.支撐整個主體，有的加上塾圈華司導(dǎo)磁作用，可調(diào)整磁路間空隙，使用高導(dǎo)磁材料(如SPCC)振膜振動系統(tǒng)的主要部件。厚度，材質(zhì)，振動的有效面積，形狀音圈動力部分，音圈的直流電阻，綫徑，高度(左手定則判斷其運(yùn)動方向)喇叭的結(jié)構(gòu)介紹磁鐵18喇叭的結(jié)構(gòu)介紹壓邊圈固定件,容易解決高頻附近的谷點底板注意焊錫溫度，擊穿電壓，可耐氧化時間絨紙(調(diào)音紙)a.藍(lán)框阻尼b.開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孔的末端也可得到相同的效果喇叭的結(jié)構(gòu)介紹壓邊圈在單體後方框架裝上具音箱性阻力的布料,是19喇叭功能參數(shù)A）

頻響-頻響曲綫，指隨頻率之增益變化曲綫。B）

F0-喇叭振動部份之諧振頻率。C）

靈敏度-在1kHz時在指定輸入電壓時喇叭所產(chǎn)生輸出訊號高低。D）

直流阻抗-主要是音圈的電阻，還有震蕩回路中的容抗、感抗。E）

失真度-輸入喇叭訊號與喇叭訊號輸出之誤差比率。F）額定功率-喇叭承受的連續(xù)功率。H）最高功率-喇叭承受的最高瞬間功率。I）相位-喇叭正負(fù)兩極之連接。J）尺吋-喇叭之直徑及高度。喇叭功能參數(shù)A）頻響-頻響曲綫，指隨頻率之增益20揚(yáng)聲器的電阻抗特性揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有8Ω、16Ω、32Ω、64Ω、75Ω、150Ω等等，一般人以為揚(yáng)聲器的阻值是一個純阻或一個恒定值，其實場聲器的阻值是隨頻率而改變的，在不同的頻率點它的阻值有所不同，若將各點的阻值連成的曲綫(見圖1)。揚(yáng)聲器的電阻抗特性揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有8Ω、16Ω、3221

ImpedanceOhm01632486480

FrequencyHz501002005001k2k5k10k2020k揚(yáng)聲器的電阻抗(Z)圖1Fo諧振頻率DC電阻Zmax(Fo時阻抗)ImpedanceOhm01632486480Frequ22不同頻率之振動控掣區(qū)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)量對振動起著主要作用，質(zhì)量愈大，振幅則愈小，因此這一振動區(qū)稱為質(zhì)量控制區(qū)或慣性控制區(qū)。彈性控制區(qū)：當(dāng)工作頻率f＜＜共振頻率fo，系統(tǒng)的彈性對振動起著主要作用，彈性愈大（順性愈?。?，振幅則愈小，因此這振動區(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)。力阻控制區(qū)：當(dāng)f=fo系統(tǒng)的振動主要受力阻控制，這一振動區(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。不同頻率之振動控掣區(qū)質(zhì)量控制區(qū)：當(dāng)工作頻率f＞＞共振頻率23揚(yáng)聲器的電阻相等電路揚(yáng)聲器的電阻抗Z之公式:

Z=Re+jωL+揚(yáng)聲器的電阻相等電路揚(yáng)聲器的電阻抗Z之公式:Z=Re24一般振膜選用之材料PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯polyethyleneterephthalatePEI:聚醚洗亞胺polyethyleneimidePEN:聚苯二甲酸乙二酯polyethylenenaphthalate

一般振膜選用之材料PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯25PI：聚酰亞胺

商品名稱Kapton

LCP:液晶高分子、液晶聚合物、液晶聚脂

LiquidCrystalPolyster;LiquidCrystalPolymerPEEK:聚醚酮

PolyrtheretherketonePI：聚酰亞胺26PC:聚碳酸酯

PolycarbonatePPS:聚苯硫醚、聚苯乙烯硫化物

PolyphenylenesulphidePAR:聚芳酯

PC:聚碳酸酯27(三)設(shè)計應(yīng)用及理論支持部分(三)28喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元零件名參數(shù)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，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)感方面擁有個性化的特長.喇叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲音的關(guān)係喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元零件名參數(shù)和聲音的關(guān)係振膜直徑29喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元部件名參數(shù)和聲音的關(guān)係音箱體容積越大低音高越好，全體的聲壓也會上升形狀立方體會在內(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，聲音會變得不夠圓潤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，透過率低的話高頻響應(yīng)會變差?？讖?厚度孔徑和厚度會造成面板柵格的共振，也會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，低音的力量會減弱喇叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲音的關(guān)係喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元部件名參數(shù)和聲音的關(guān)係音箱體容30耳機(jī)的主要設(shè)計和他的特點方式①密封型②開放型③耳部探針形構(gòu)造優(yōu)點對外部噪聲作出屏閉可以產(chǎn)生全方向定位的音場不會對周圍環(huán)境造成噪音

公害能夠解決由於“密封”而造成的諸多問題由於和周圍的環(huán)境音場產(chǎn)生會成,因此能緩和異常定位感耳廓,外耳道不會產(chǎn)生影響振幅,相位及頻響曲綫較平坦,(在播放時可以自由補(bǔ)償.)→適合於Hi-Fi和評測儀器缺點有耳廓,外耳道的影響有受到噪聲沖擊的危險性變成單聲道及無聲時心理上產(chǎn)生不安的感覺基本同左對周圍環(huán)境造成噪聲

公害使用人造頭部,把耳朵的個體差異通用化是困難的喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–耳機(jī)之基本結(jié)構(gòu)耳機(jī)的主要設(shè)計和他的特點方式①密封型②開放型③耳部探針形構(gòu)造31用小型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重低音的原因：振膜產(chǎn)生上下運(yùn)動時，

低音區(qū)音壓=運(yùn)動的空氣量×(加速度)2由於外耳道是密封的，運(yùn)動的空氣質(zhì)量只要較少就夠了小而輕的振膜運(yùn)動較快2）聲場在頭內(nèi)能夠定位的原因：無論使用何種形式，音源是在耳朵的旁邊，因此聲音會在頭內(nèi)定位，要對立體聲揚(yáng)進(jìn)行評價比較困難。模擬錄音利用人造頭部,使用插入耳朵中的麥克風(fēng)來錄音的手法。用耳機(jī)聽取,能夠再現(xiàn)錄音時的立體聲音場。錄音源能夠深入空間音場和耳朵的傳達(dá)系毀(信息)空間音場G(t)=A(t)★H(t)★g(t)向耳朵的傳達(dá)系數(shù)g(t)麥克風(fēng)信號G(t)=錄音源人工頭部磁鋼振膜與一般的喇叭相比明顯有利A(t)H(t)喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–耳機(jī)的特長用小型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重低音的原因：由於外耳道是密封的，運(yùn)動的32失真失真分為諧波失真，互調(diào)失真和瞬態(tài)失真三種，指在聲音回放的過程中，增加了原信號沒有的成分而導(dǎo)致的失真。

諧波失真：是指喇叭重放後的聲音比原有信號源多出許多額外的諧波成分，此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻?；フ{(diào)失真：是一種非綫性失真，它是兩個以上的頻率分量按一定比例混合，各個頻率信號之間互相調(diào)制，通過放音設(shè)備後產(chǎn)生新增加的非綫性信號，該信號包括各種信號之間的和及差的信號。瞬態(tài)失真：瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號突然加到喇叭時由於喇叭的反映較慢，使信號產(chǎn)生失真。失真失真分為諧波失真，互調(diào)失真和瞬態(tài)失真三種，指在聲33諧波失真是指音箱(耳機(jī))在工作過程中，由於會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象而導(dǎo)致音箱重放聲音時產(chǎn)生矢真，但由於不可避免地會出現(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），這樣在聲音信號中不再只有基頻信號，而是還包括由諧波及其倍頻成分，這些倍頻信號將導(dǎo)致音箱放音時產(chǎn)生失真。對於普通音箱允許一定諧波信號成分存在，但必須是以對聲音基頻信號輸出不產(chǎn)生大的影響為前提條件。

失真聲壓2f3f4f5f6f7f…….f:基本波高頻波失真的結(jié)構(gòu)有害成分諧波失真是指音箱(耳機(jī))在工作過程中，由於會產(chǎn)生諧振34二次諧波及相應(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稱性，平衡性交考慮。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，實際上是既改變了振膜局部的勁度（力順），同時也改變了振動點的相對位置。這相當(dāng)於改變了聲源到振動點的距離。將此距離與不同頻率波的波長結(jié)合起夾考慮，就可以解釋振動曲綫將會在哪些部分形成諧振的峰和谷。在聽音上，可以設(shè)法適富加一些二次諧波。諧波太少，會使聲音疲軟；太多則會使聲音顯得沒有力度，沒有個性。三次諧波及相應(yīng)的奇數(shù)諧波可以埰用最新的SLMM（superlinearmagneticmaterial）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。瞬態(tài)失真，對此，可選用合適的膠水改變瞬態(tài)響應(yīng).。失真二次諧波及相應(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35(四)耳機(jī)之測試方法(四)36音質(zhì)評價法絕對評價相對評價例:10階段評價法……適合於聲音的熟練者詩論家意見(需要絕對質(zhì)感)一般的手法造就“音神”達(dá)成共識性例:對照比較法……·適合於多人(要考慮試臨方法)群組比較法·比較基準(zhǔn)

·評價順序（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)選擇合適的評價方法和選擇與培養(yǎng)被測試者非常重要！耳機(jī)之測試方法–聽音音質(zhì)評價法絕對評價相對評價例:10階段評價法……適合於聲音37耳機(jī)之測試方法–聽音

通常,150Hz左右綫性失真較大，100-200Hz諧振大就會有很強(qiáng)的嗡嗡聲；200-300Hz處，若力度足夠，聲音聽起來會很濃；聲音單薄，是缺少了中、低頻；3K-4K處若是聲音發(fā)悶，有嚴(yán)重的裹感，則是混響不合適，低頻能量過多，到此處有明顯的裹感；5K-6K處若能量足，混響適合，失真小，聽起來聲音就會明亮；高頻峰處提升過多會使聲音易脆，聽起來發(fā)炸發(fā)破。綜合聽音可從群感，立體感，環(huán)境感和豐滿度，真實度等數(shù)方面衡量。測試時，選擇合適的功率，保持聲源不受空調(diào)音及談話聲的干擾(合適的信噪比)，這樣顯示出的曲綫會更接近耳機(jī)原來之持性。耳機(jī)之測試方法–聽音

38聽音的方式—同響度波形人耳的靈敏度根據(jù)不同頻率而改變的，一般人對高音及低音靈敏度較差音量越低，這種感覺越強(qiáng)烈頻率聲壓聽音的方式—同響度波形人耳的靈敏度根據(jù)不同頻率而改變的，39分貝(Decibel)方(Phon)宋(Sone)分貝(Decibel)方(Phon)宋(Sone)40IEC-318及HATS測試方法IEC-318人工耳測試架HATS模擬人頭IEC-318及HATS測試方法IEC-318人工耳測試架H41IEC-318及HATS曲線比較測試耳機(jī)：SENNHEISERMX-400小耳機(jī)測試條件:1mWIEC-318及HATS曲線比較測試耳機(jī)：SENNHEISE42IEC-318及HATS測試之差別IEC-318之測試方法是近牆測試耳機(jī)或喇叭之真實頻響曲線，所以在低至中頻時，會型成一條直線，但在中段(約800Hz至1500Hz左右)，便會開衰減。由於HATS模擬人頭是模擬人耳所聽到的頻響，人耳之頻率響應(yīng)也加到測試結(jié)果上。所以曲線在高頻及低頻之頻響是比較低，在中頻之頻率響應(yīng)特別強(qiáng)。因為IEC-318在分析低頻及高頻結(jié)果時並不容易，所以一般只會在生產(chǎn)時之測試。而HATS模擬人頭因與人耳十分接近，大多會在分析及產(chǎn)品開發(fā)使用。IEC-318及HATS測試之差別IEC-318之43謝謝！謝謝！44振膜喇叭原理培訓(xùn)日期：2011年08月1日講者：汪德武(DAVID)振膜喇叭原理培訓(xùn)45一:什麼是聲音？二:Mylarspeaker之結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)介紹三:設(shè)計應(yīng)用及理論支持部分四:耳機(jī)測試方法五:問答時間內(nèi)容提要

一:什麼是聲音？內(nèi)容提要

46(一)什麼是聲音?(一)47腦“聲音”如果不用音響心理學(xué)是說不清的！器官感覺檢知項眼視覺映像鼻嗅覺氣味耳聽覺聲音口(舌)味覺味道皮膚觸覺觸感“聲音”受到五種感覺的影響什麼是聲音?–人類的五種感覺腦“聲音”如果不用音響心理學(xué)是說不清的！器官感覺檢知項眼視覺48從其他器官傳來的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT!以電脈沖信號形式傳播音源耳廓對判斷聲音方向性非常重要空氣震動鼓膜後，通過小耳骨變換成電脈沖信號外耳道耳廓內(nèi)耳道小耳骨鼓膜神經(jīng)大腦大腦進(jìn)行FFT分析(頻率分析)→(以聲音的形式認(rèn)知)什麼是聲音?–檢知聲音的原理從其他器官傳來的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT!以電脈沖49

波（音）的基本形式:

V=f×λ(音速)(頻率是)(波長)在空氣中的傳播速度

V<m/s>≈331.5+0.61t[℃]≈340[m/s]at4℃①“聲音”是縱波(波的振動方向與前進(jìn)方向相同)②“聲音”是疏密波(在介質(zhì)中振動以反復(fù)“疏密”的形式進(jìn)行傳播)“聲音”被變換成電子信號,成為橫波的信號(正弦波)來使用密密疏變換成電信號++-什麼是聲音?–物理定義波（音）的基本形式:①“聲音”是縱波(波的振動方向與50名稱單位定義使用實例頻率：

fHZ聲音每秒的振動次數(shù)→聲音的高低聲音頻率特性(f特性)相位頻率特性

v=fλ1/3oct頻率特性聲壓：

S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是絕對值)相位：

фDegradian聲音在時間上的相對錯位周期：

Tsec波的間隔(=1/f)波長：

λm波的長度(=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)來表達(dá)“聲音”！什麼是聲音?–表示聲音之物理參數(shù)名稱單位定義使用實例頻率：fHZ聲音每秒的振動次數(shù)聲壓：51兩者通過數(shù)學(xué)方法等價變換，根據(jù)用途分別使用在時間領(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-aatH(t)=aSinωT應(yīng)用實例振幅faH(f)=aFourierTransform什麼是聲音?–聲音在數(shù)學(xué)上的定義兩者通過數(shù)學(xué)方法等價變換，根據(jù)用途分別使用在時間領(lǐng)域的表現(xiàn)在52各音區(qū)的物理量和能得到的信息音區(qū)頻率數(shù)(Hz)波長(m)主要音源能得到期的主要信息重低音20~5017~6.8m牆壁的振動空間內(nèi)的固定波音響空間的大小(寬闊度)環(huán)境狀態(tài)氣氛(身體感受到的低音)[重低音]低音50~2006.8~1.7m中音200~2K1.7m~17mm物體的基本振動孔穴共振發(fā)音體的大小,結(jié)構(gòu)高音2K~15K17mm~23mm物體的共鳴物體的分割振動音色從音色變化到發(fā)音體的材質(zhì)、種類.超高音15K~100K23mm~3.4mm氣氛(空氣感、餘韻)“聲音”會隨著頻率數(shù)而性質(zhì)、特長發(fā)生變化，因此重要的是掌握它！什麼是聲音?–音區(qū)和信息各音區(qū)的物理量和能得到的信息音區(qū)頻率數(shù)(Hz)波長(m)主要53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)展性無擴(kuò)展性（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)方式實施比較困難：理解對方詞滙的真正含義公司內(nèi)部評論詞滙的統(tǒng)一切換到物理量非常重要！(音色)聲音的形象（舉例）什麼是聲音?–音區(qū)和信息聲音大小高低質(zhì)感聲音的表現(xiàn)詞滙大54聲音隨著時間軸的錯位(相位干涉),波形會發(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正相逆相波形增強(qiáng)波形減弱什麼是聲音?–增強(qiáng)與減弱聲音隨著時間軸的錯位(相位干涉),波形會發(fā)生改變,因此相位的55“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)(波長較長)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)生固定波的要點是不造成平行面!不同素材的反射、吸音特性D=λ/2×n(整數(shù)倍)D殘響室混凝土木材地毯吸音材料無聲室毛越長吸音效果越好f反射率10.50什麼是聲音?–反射與吸音“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)(56回折—在音源之外的尖角部位作為起點,產(chǎn)生二次音源的現(xiàn)象為防止回折效果,不制作尖角！在原來的聲音A上加上二次音源的聲音B,原來的聲音A產(chǎn)生紊亂由於相位干涉,頻響產(chǎn)生紊亂在時間軸上的錯位引起聲音形象的紊亂(形狀、位置、立體聲揚(yáng))二次音源的弊端d1d1BA音箱音源二次音源在尖角處產(chǎn)生二次音源聽者圓角處不產(chǎn)生回折波什麼是聲音?–回折效果回折—在音源之外的尖角部位作為起點,產(chǎn)生二次音源的現(xiàn)象為防止57(二)Mylarspeaker結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)介紹(二)58概述微型動圈式喇叭(Electro-dynamicspeaker)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MylarSpeaker(麥拉喇叭)概述微型動圈式喇叭(Electro-dynamics59動圈式喇叭原理工作原理：以交變電流通過綫圈，產(chǎn)生交變磁場，在固定磁場產(chǎn)生前後振動，帶動相連之振膜一起垠振動，通過空氣介質(zhì)將聲音傳播出去。動圈式喇叭原理工作原理：以交變電流通過綫圈，產(chǎn)生交變磁場，在60喇叭的結(jié)構(gòu)介紹護(hù)罩PlasticCover音圈VoiceCoil振膜Diaphragm膠殼PlasticHousing華司W(wǎng)asher磁鐵Magnet後蓋BottomBowl底板PCB喇叭的結(jié)構(gòu)介紹護(hù)罩PlasticCover61喇叭的結(jié)構(gòu)介紹磁鐵一般材料為NdFeB(釹鐵硼)，此前用鐵氧體在充磁時,有先充磁後裝配的，也有先裝配好後充磁的。後蓋a.形成磁回路b.支撐整個主體，有的加上塾圈華司導(dǎo)磁作用，可調(diào)整磁路間空隙，使用高導(dǎo)磁材料(如SPCC)振膜振動系統(tǒng)的主要部件。厚度，材質(zhì)，振動的有效面積，形狀音圈動力部分，音圈的直流電阻，綫徑，高度(左手定則判斷其運(yùn)動方向)喇叭的結(jié)構(gòu)介紹磁鐵62喇叭的結(jié)構(gòu)介紹壓邊圈固定件,容易解決高頻附近的谷點底板注意焊錫溫度，擊穿電壓，可耐氧化時間絨紙(調(diào)音紙)a.藍(lán)框阻尼b.開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孔的末端也可得到相同的效果喇叭的結(jié)構(gòu)介紹壓邊圈在單體後方框架裝上具音箱性阻力的布料,是63喇叭功能參數(shù)A）

頻響-頻響曲綫，指隨頻率之增益變化曲綫。B）

F0-喇叭振動部份之諧振頻率。C）

靈敏度-在1kHz時在指定輸入電壓時喇叭所產(chǎn)生輸出訊號高低。D）

直流阻抗-主要是音圈的電阻，還有震蕩回路中的容抗、感抗。E）

失真度-輸入喇叭訊號與喇叭訊號輸出之誤差比率。F）額定功率-喇叭承受的連續(xù)功率。H）最高功率-喇叭承受的最高瞬間功率。I）相位-喇叭正負(fù)兩極之連接。J）尺吋-喇叭之直徑及高度。喇叭功能參數(shù)A）頻響-頻響曲綫，指隨頻率之增益64揚(yáng)聲器的電阻抗特性揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有8Ω、16Ω、32Ω、64Ω、75Ω、150Ω等等，一般人以為揚(yáng)聲器的阻值是一個純阻或一個恒定值，其實場聲器的阻值是隨頻率而改變的，在不同的頻率點它的阻值有所不同，若將各點的阻值連成的曲綫(見圖1)。揚(yáng)聲器的電阻抗特性揚(yáng)聲器的額定阻抗一般有8Ω、16Ω、3265

ImpedanceOhm01632486480

FrequencyHz501002005001k2k5k10k2020k揚(yáng)聲器的電阻抗(Z)圖1Fo諧振頻率DC電阻Zmax(Fo時阻抗)ImpedanceOhm01632486480Frequ66不同頻率之振動控掣區(qū)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)量對振動起著主要作用，質(zhì)量愈大，振幅則愈小，因此這一振動區(qū)稱為質(zhì)量控制區(qū)或慣性控制區(qū)。彈性控制區(qū)：當(dāng)工作頻率f＜＜共振頻率fo，系統(tǒng)的彈性對振動起著主要作用，彈性愈大（順性愈?。?，振幅則愈小，因此這振動區(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)。力阻控制區(qū)：當(dāng)f=fo系統(tǒng)的振動主要受力阻控制，這一振動區(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。不同頻率之振動控掣區(qū)質(zhì)量控制區(qū)：當(dāng)工作頻率f＞＞共振頻率67揚(yáng)聲器的電阻相等電路揚(yáng)聲器的電阻抗Z之公式:

Z=Re+jωL+揚(yáng)聲器的電阻相等電路揚(yáng)聲器的電阻抗Z之公式:Z=Re68一般振膜選用之材料PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯polyethyleneterephthalatePEI:聚醚洗亞胺polyethyleneimidePEN:聚苯二甲酸乙二酯polyethylenenaphthalate

一般振膜選用之材料PET：聚對苯二甲酸乙二醇酯69PI：聚酰亞胺

商品名稱Kapton

LCP:液晶高分子、液晶聚合物、液晶聚脂

LiquidCrystalPolyster;LiquidCrystalPolymerPEEK:聚醚酮

PolyrtheretherketonePI：聚酰亞胺70PC:聚碳酸酯

PolycarbonatePPS:聚苯硫醚、聚苯乙烯硫化物

PolyphenylenesulphidePAR:聚芳酯

PC:聚碳酸酯71(三)設(shè)計應(yīng)用及理論支持部分(三)72喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元零件名參數(shù)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，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)感方面擁有個性化的特長.喇叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲音的關(guān)係喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元零件名參數(shù)和聲音的關(guān)係振膜直徑73喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元部件名參數(shù)和聲音的關(guān)係音箱體容積越大低音高越好，全體的聲壓也會上升形狀立方體會在內(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，聲音會變得不夠圓潤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，透過率低的話高頻響應(yīng)會變差?？讖?厚度孔徑和厚度會造成面板柵格的共振，也會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，低音的力量會減弱喇叭零件/結(jié)構(gòu)設(shè)計和聲音的關(guān)係喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–喇叭單元部件名參數(shù)和聲音的關(guān)係音箱體容74耳機(jī)的主要設(shè)計和他的特點方式①密封型②開放型③耳部探針形構(gòu)造優(yōu)點對外部噪聲作出屏閉可以產(chǎn)生全方向定位的音場不會對周圍環(huán)境造成噪音

公害能夠解決由於“密封”而造成的諸多問題由於和周圍的環(huán)境音場產(chǎn)生會成,因此能緩和異常定位感耳廓,外耳道不會產(chǎn)生影響振幅,相位及頻響曲綫較平坦,(在播放時可以自由補(bǔ)償.)→適合於Hi-Fi和評測儀器缺點有耳廓,外耳道的影響有受到噪聲沖擊的危險性變成單聲道及無聲時心理上產(chǎn)生不安的感覺基本同左對周圍環(huán)境造成噪聲

公害使用人造頭部,把耳朵的個體差異通用化是困難的喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–耳機(jī)之基本結(jié)構(gòu)耳機(jī)的主要設(shè)計和他的特點方式①密封型②開放型③耳部探針形構(gòu)造75用小型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重低音的原因：振膜產(chǎn)生上下運(yùn)動時，

低音區(qū)音壓=運(yùn)動的空氣量×(加速度)2由於外耳道是密封的，運(yùn)動的空氣質(zhì)量只要較少就夠了小而輕的振膜運(yùn)動較快2）聲場在頭內(nèi)能夠定位的原因：無論使用何種形式，音源是在耳朵的旁邊，因此聲音會在頭內(nèi)定位，要對立體聲揚(yáng)進(jìn)行評價比較困難。模擬錄音利用人造頭部,使用插入耳朵中的麥克風(fēng)來錄音的手法。用耳機(jī)聽取,能夠再現(xiàn)錄音時的立體聲音場。錄音源能夠深入空間音場和耳朵的傳達(dá)系毀(信息)空間音場G(t)=A(t)★H(t)★g(t)向耳朵的傳達(dá)系數(shù)g(t)麥克風(fēng)信號G(t)=錄音源人工頭部磁鋼振膜與一般的喇叭相比明顯有利A(t)H(t)喇叭設(shè)計中的應(yīng)用–耳機(jī)的特長用小型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重低音的原因：由於外耳道是密封的，運(yùn)動的76失真失真分為諧波失真，互調(diào)失真和瞬態(tài)失真三種，指在聲音回放的過程中，增加了原信號沒有的成分而導(dǎo)致的失真。

諧波失真：是指喇叭重放後的聲音比原有信號源多出許多額外的諧波成分，此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻?；フ{(diào)失真：是一種非綫性失真，它是兩個以上的頻率分量按一定比例混合，各個頻率信號之間互相調(diào)制，通過放音設(shè)備後產(chǎn)生新增加的非綫性信號，該信號包括各種信號之間的和及差的信號。瞬態(tài)失真：瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號突然加到喇叭時由於喇叭的反映較慢，使信號產(chǎn)生失真。失真失真分為諧波失真，互調(diào)失真和瞬態(tài)失真三種，指在聲77諧波失真是指音箱(耳機(jī))在工作過程中，由於會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象而導(dǎo)致音箱重放聲音時產(chǎn)生矢真，但由於不可避免地會出現(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），這樣在聲音信號中不再只有基頻信號，而是還包括由諧波及其倍頻成分，這些倍頻信號將導(dǎo)致音箱放音時產(chǎn)生失真。對於普通音箱允許一定諧波信號成分存在，但必須是以對聲音基頻信號輸出不產(chǎn)生大的影響為前提條件。

失真聲壓2f3f4f5f6f7f…….f:基本波高頻波失真的結(jié)構(gòu)有害成分諧波失真是指音箱(耳機(jī))在工作過程中，由於會產(chǎn)生諧振78二次諧波及相應(yīng)的偶數(shù)次諧波失