聲學(xué)基礎(chǔ)byqianws課件

聲學(xué)基礎(chǔ)

廣州中麥電子2005年10月“聲學(xué)基礎(chǔ)”研究的內(nèi)容聲源聲信號(hào)及其特征調(diào)音臺(tái)處理設(shè)備功放音箱聲場(chǎng)聽(tīng)眾聲音傳播理論建筑聲學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)心理聲學(xué)音質(zhì)評(píng)價(jià)1.聲信號(hào)及其特征2.聲音傳播理論3.建筑聲學(xué)4.聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)5.心理聲學(xué)6.音質(zhì)評(píng)價(jià)振幅與頻率振幅：用相應(yīng)參考電平來(lái)衡量（電子或聲音的），振幅大則電平（音量）大，反之亦然；單位dB。1.聲信號(hào)及其特征振幅與頻率頻率：指的是音調(diào)（聲音每秒振動(dòng)的次數(shù)），用Hz計(jì)量。1.聲信號(hào)及其特征頻率響應(yīng)：指可聞?lì)l率范圍內(nèi)的幅度變化，用于判斷一種器材（如音箱、功放、調(diào)音臺(tái)）還原信號(hào)的平滑度。電聲設(shè)備的頻率響應(yīng)振幅與頻率1.聲信號(hào)及其特征時(shí)間與頻率延時(shí)與頻率的關(guān)系1.聲信號(hào)及其特征同一音箱的三個(gè)頻率的重放時(shí)間與頻率1.聲信號(hào)及其特征相位響應(yīng)：表示相位隨頻率的變化關(guān)系，用度數(shù)表示。電聲設(shè)備的相位響應(yīng)圖時(shí)間與頻率1.聲信號(hào)及其特征

典型音箱的相位響應(yīng)圖，能明顯看到低頻的延時(shí)，時(shí)間與頻率1.聲信號(hào)及其特征

優(yōu)質(zhì)音箱的相位響應(yīng)圖，低頻延時(shí)要小得多。時(shí)間與頻率1.聲信號(hào)及其特征相位響應(yīng)的意義：人耳對(duì)時(shí)間偏移是非常敏感的（雖然它們很?。?，如果我們聽(tīng)兩套頻響非常相似的音響系統(tǒng)，它們聽(tīng)起來(lái)是不完全一樣的，因?yàn)椴煌l率之間的時(shí)間偏移不一樣。這是鮮為人知的，但非常重要。時(shí)間與頻率1.聲信號(hào)及其特征人聲信號(hào)語(yǔ)言：基音130－350Hz，包括全部泛音130－4000Hz。演唱：基音80－1100Hz，包括全部泛音80－8000Hz。分為男低音、男中音、男高音、女中音、女高音五個(gè)聲部。聲壓級(jí)：正常講話時(shí)與講話人相距1米處的平均聲壓級(jí)為65－69dB。動(dòng)態(tài)范圍：語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)范圍（最大聲壓級(jí)與最小聲壓級(jí)之差值）為30－40dB。1.聲信號(hào)及其特征音樂(lè)信號(hào)樂(lè)器頻率范圍：基音16－4000Hz，包括全部泛音16－16000Hz。聲壓級(jí)：15－18件樂(lè)器的樂(lè)隊(duì)演出時(shí)，離聲源10米處的平均聲壓級(jí)約為95dB。動(dòng)態(tài)范圍：一般樂(lè)隊(duì)的動(dòng)態(tài)范圍為40－60dB，大型交響樂(lè)隊(duì)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到100dB。高質(zhì)量的音響系統(tǒng)（音樂(lè)重放）的頻率響應(yīng)范圍應(yīng)不小于40－16000Hz，信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)不小于50－55dB。1.聲信號(hào)及其特征速度、波長(zhǎng)與頻率λ＝ν/f式中ν——聲音速度，單位m/s；ｆ——頻率，單位Hz；

λ——波長(zhǎng)，單位m。1.聲信號(hào)及其特征聲音傳播理論自由聲場(chǎng)中的聲音傳播聲壓級(jí)的疊加混響時(shí)間室內(nèi)聲場(chǎng)的結(jié)構(gòu)指向性揚(yáng)聲器的直達(dá)聲場(chǎng)和混響聲場(chǎng)聲波的干涉幾種典型的聲學(xué)缺陷自由聲場(chǎng)中的聲音傳播平方反比定律：位于自由聲場(chǎng)中的一個(gè)點(diǎn)聲源產(chǎn)生的聲壓級(jí)在離開(kāi)聲源的距離每增加一倍就減小6dB。大氣吸收對(duì)聲音傳播的影響：高頻衰減。

體育館、體育場(chǎng)、藝術(shù)廣場(chǎng)等大型擴(kuò)聲場(chǎng)所。濕度對(duì)聲音傳播的影響：干燥空氣中的衰減比潮濕空氣中的衰減要大。室內(nèi)游泳池和室外擴(kuò)聲系統(tǒng)。2.聲音傳播理論聲壓級(jí)的疊加聲壓級(jí)疊加列線計(jì)算圖：2.聲音傳播理論混響時(shí)間RT60對(duì)音質(zhì)的影響：混響時(shí)間短，有利于清晰度的提高，但過(guò)短時(shí)則會(huì)感到聲音干澀和響度變?nèi)?；混響時(shí)間長(zhǎng)，有利于聲音的豐滿度，但過(guò)長(zhǎng)則會(huì)使聲音渾濁、清晰度降低并且使聲音沒(méi)有方向性。

混響時(shí)間2.聲音傳播理論各類廳堂混響時(shí)間的最佳值：混響時(shí)間2.聲音傳播理論指向性揚(yáng)聲器的直達(dá)聲場(chǎng)和混響聲場(chǎng)臨界距離Dc：沿著聲源軸線方向的直達(dá)聲聲能D與混響聲聲能R相等的距離，即D/R=1（0dB）。Dc=0.14√QR

式中Q——揚(yáng)聲器的指向性因子；

R——房間常數(shù)（即房間的吸聲量），R=Sa/(1-a)，單位m。揚(yáng)聲器的Q值越高、房間的吸聲越好，則Dc越大。臨界距離之內(nèi)，聲音清晰度高；超過(guò)臨界距離的區(qū)域，隨著距離的增加，聲音的清晰度越來(lái)越差。

提高清晰度的有效措施：增大臨界距離。————22.聲音傳播理論聲波的干涉聲波在傳播過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生兩個(gè)相干的、有一固定延時(shí)的寬頻帶音頻信號(hào)合成的情況，合成后的信號(hào)在有些頻率上振幅相減、有些頻率上振幅相加，這種現(xiàn)象叫聲波的干涉。聲波干涉的結(jié)果造成頻率響應(yīng)特性出現(xiàn)“峰”和“谷”的波動(dòng)，其形狀像“梳子”，因此又稱為梳狀濾波器特性。2.聲音傳播理論聲波的干涉2.聲音傳播理論梳狀濾波器效應(yīng)帶來(lái)的問(wèn)題：使系統(tǒng)的頻響特性變得不平坦，系統(tǒng)音質(zhì)發(fā)生變調(diào)；增強(qiáng)的頻率容易引起聲反饋，降低了系統(tǒng)傳聲增益。如何改正梳狀濾波器特性？

用圖示均衡器進(jìn)行頻率補(bǔ)償？聲波的干涉2.聲音傳播理論降低梳狀濾波器影響的方法：改進(jìn)廳堂的聲學(xué)設(shè)計(jì)——最根本的措施；在多聲源系統(tǒng)中，利用延時(shí)器減小時(shí)間差并盡量減小延遲信號(hào)的振幅；采用集中供聲方法減少聲源之間的聲波干涉；揚(yáng)聲器組成揚(yáng)聲器陣列中的高音單元盡量緊靠在一起，減少高頻聲波的行程差。聲波的干涉2.聲音傳播理論幾種典型的聲學(xué)缺陷聲聚焦：弧形的表面將反射的聲音聚集起來(lái)，產(chǎn)生霳音。聲共振：當(dāng)廳堂中低頻聲有較大聲壓級(jí)時(shí)，裝飾結(jié)構(gòu)中的板或空腔受到激發(fā)而產(chǎn)生共振。聲陰影：廳堂中某些聽(tīng)音區(qū)被建筑物遮擋，達(dá)到聲無(wú)法傳播到此，只能聽(tīng)到混響聲和部分反射聲。顫動(dòng)回聲：多發(fā)生在室內(nèi)的一對(duì)平行墻之間，一個(gè)聲音在兩墻壁間來(lái)回發(fā)射產(chǎn)生多個(gè)這樣的聲音。聲染色：由于某種原因造成聲音中的某一頻率得到過(guò)份加強(qiáng)或減弱時(shí)，將破壞房間內(nèi)聲音的均勻性。

······2.聲音傳播理論聲信號(hào)及其特征聲音傳播理論建筑聲學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)心理聲學(xué)音質(zhì)評(píng)價(jià)建筑聲學(xué)建筑聲學(xué)的必要性多孔吸聲材料共振吸聲結(jié)構(gòu)聲波擴(kuò)散體建筑聲學(xué)的必要性室內(nèi)觀眾區(qū)聽(tīng)到的聲音除了直達(dá)聲，還有經(jīng)過(guò)反射的近次反射聲和混響聲，這些聲音的相互作用形成了系統(tǒng)的音質(zhì)效果。要獲得良好的音響效果除必需有良好性能的音響器材和合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)外，還需具備良好的聲音傳輸條件——建聲設(shè)計(jì)。交通工具公路司機(jī)電聲系統(tǒng)建聲條件技術(shù)人員3.建筑聲學(xué)多孔吸聲材料多孔吸聲材料包括纖維材料和顆粒材料。纖維材料有：玻璃棉、超細(xì)玻璃棉、礦棉等無(wú)機(jī)纖維制品，棉、毛、麻等有機(jī)纖維織物。顆粒材料有：膨脹珍珠巖、微孔磚板等塊、板制品。多孔吸聲材料一般有良好的中高頻吸聲性能。3.建筑聲學(xué)共振吸聲結(jié)構(gòu)共振吸聲結(jié)構(gòu)包括穿孔板、薄膜吸聲結(jié)構(gòu)。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)具有較好的中頻吸聲特性。3.建筑聲學(xué)聲波擴(kuò)散體在墻面或聲波反射強(qiáng)烈的地方設(shè)置聲波擴(kuò)散體/面，使聲波產(chǎn)生漫反射和分散室內(nèi)的共振頻率。改善聲音的“染色”失真和顫動(dòng)回聲。3.建筑聲學(xué)聲信號(hào)及其特征聲音傳播理論建筑聲學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)心理聲學(xué)音質(zhì)評(píng)價(jià)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)：研究聲音響度與聲壓級(jí)關(guān)系的科學(xué)。等響曲線：聲信號(hào)及其特征聲音傳播理論建筑聲學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)心理聲學(xué)音質(zhì)評(píng)價(jià)心理聲學(xué)心理聲學(xué)：研究耳朵與人腦結(jié)合對(duì)聽(tīng)覺(jué)激勵(lì)的反應(yīng)。聲音的掩蔽和哈斯效應(yīng)：

——大的聲音掩蔽柔和的聲音，頻率較低的聲音掩蔽頻率較高的聲音；

——如果兩個(gè)聲壓級(jí)相同的聲音不同時(shí)到達(dá)耳朵，那么先到達(dá)的聲音可掩蔽后到達(dá)的聲音。哈斯效應(yīng)心理聲學(xué)聲信號(hào)及其特征聲音傳播理論建筑聲學(xué)聽(tīng)覺(jué)生理學(xué)心理聲學(xué)音質(zhì)評(píng)價(jià)音質(zhì)評(píng)價(jià)聲音的客觀測(cè)量：頻率響應(yīng)曲線、最大聲壓級(jí)、聲場(chǎng)不均勻度、傳聲增益、失真度、混響時(shí)間等。

精確、客觀，能用數(shù)據(jù)表示聲音的特性；

不能完全表達(dá)主觀聽(tīng)覺(jué)的結(jié)果。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)：聲音的豐滿度、柔和度、層次感、明亮感、圓潤(rùn)度、平衡度等。

反映聲音的音色、音調(diào)和音量的綜合聽(tīng)覺(jué)效果；

是比客觀測(cè)量更為重要的一種評(píng)價(jià)方法。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)各頻段對(duì)音質(zhì)的影響：低頻（150Hz以下），是聲音的基礎(chǔ)部分，決定聲音的豐滿度。中低頻（150-500Hz），是聲音的結(jié)構(gòu)部分，決定聲音的力度和低音的硬度。中高音（500-4000Hz），是聲音信息和聲音清晰度的主要來(lái)源部分，它還決定聲音的明亮度。高音（4000-12000Hz），是影響聲音音色的主要部分，是聲音的細(xì)節(jié)所在。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：A、聲音寬—聲音窄：聲音寬表示頻帶寬、失真小、線性好、動(dòng)態(tài)范圍大且分布均勻、混響合適，聽(tīng)感豐滿舒適、音域?qū)拸V。聲音窄表示頻帶窄，高、低音欠缺，中頻過(guò)分突出，混響偏小。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：B、聲音亮—聲音暗：聲音亮又稱明朗度或明亮度好，在整個(gè)音頻范圍內(nèi)，低、中音適度，高音充足，有豐富的諧音和緩慢的諧音衰變過(guò)程。同時(shí)混響合適，失真小，瞬態(tài)響應(yīng)好。聽(tīng)感聲音明亮清晰、有活躍感和親切感。聲音暗是指缺少高頻及中高頻，尤其在5K—6KHz以上有明顯的衰減，中、高頻混響不足，聽(tīng)感聲音暗淡無(wú)光彩。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：C、聲音厚—聲音?。▎危郝曇艉袷侵嘎曇艉駥?shí)有力，低音豐滿，高音不缺，低頻、中頻能量充足，尤其是在100—500Hz頻段內(nèi)的聲音出得來(lái)，且混響合適，失真小，聽(tīng)感聲音厚實(shí)有力。聲音薄是指音色單薄、缺乏力度，共鳴差，混響不足，尤其缺乏50ms以內(nèi)的近次反射聲，諧波不多，聲能平均強(qiáng)度弱。

音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：D、聲音圓—聲音扁：聲音圓是指音質(zhì)純真，失真極小，有一定得力度和亮度。頻帶寬，低音不渾，中音不硬，高音不刺耳，瞬態(tài)響應(yīng)好，混響合適，聽(tīng)感豐滿、明亮、清晰、圓潤(rùn)，保真度高。聲音扁是指音質(zhì)不純，聲音單薄，失真大，頻帶窄，混響不足。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：E、聲音透—聲音糊（聲音清晰—聲音渾濁）：聲音透是指聲音透明度好，解析力強(qiáng)，有層次，清晰明亮，失真很小，瞬態(tài)響應(yīng)好，頻帶寬而均勻，中高頻混響充分，低音不含糊，且有力度，聽(tīng)感鮮明、悅耳。聲音糊是指聲音含糊不清、渾濁，有互調(diào)失真，低音過(guò)多，具有諧振峰，缺乏中、高音，低音混響過(guò)大。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：F、聲音實(shí)---聲音空：聲音實(shí)是指聲音結(jié)實(shí)、中低頻平均聲級(jí)較大，高頻及中高頻不缺，直達(dá)聲比例較強(qiáng)，混響適度，失真小，聲音厚實(shí)、明亮。聲音空是指混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，直達(dá)聲比例過(guò)小，主音不突出，清晰度差，聲像模糊。

音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：G、聲音柔—聲音尖：聲音柔是指低頻及中低頻能量充足，聲音厚實(shí)、松弛，響度適中，混響時(shí)間稍長(zhǎng)，失真小，瞬態(tài)響應(yīng)好，中高頻、高頻適量，頻響均勻，聽(tīng)感柔和，音色豐富。聲音尖是頻率響應(yīng)不均勻，高音過(guò)強(qiáng)且有諧振峰，失真較大，聲音刺耳。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：H、聲音潤(rùn)—聲音干聲音潤(rùn)是指頻響寬而均勻，失真小，有一定的響度和亮度，混響聲與直達(dá)聲比例合適，聽(tīng)感舒適流暢。聲音干是指聲音干涸，不流暢，頻響不均勻，混響時(shí)間短，尤其缺乏中高頻混響。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：I、聲音軟—聲音硬聲音軟具有雙重意義，好的方面是指聲音失真小，阻尼好，混響適當(dāng)，低頻、中低頻較好，聲音松弛，聽(tīng)感柔軟舒適。不好的方面是缺乏中高音，主音不夠突出，沒(méi)有力度。聲音硬是指缺乏低音，中高音偏多，但中高音衰減過(guò)快，混響不足，有明顯互調(diào)失真，瞬態(tài)響應(yīng)不好，阻尼差有過(guò)載現(xiàn)象。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：J、聲音粗—聲音細(xì)聲音粗是指低頻強(qiáng)，力度大，中高頻較弱，音色粗糙，明朗和混響感都較差。聲音細(xì)是指響度不足，聲音纖細(xì)無(wú)力，缺乏低頻，中高頻和高頻偏多，混響不足。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：K、聲音脆—聲音發(fā)毛—聲音發(fā)沙—聲音發(fā)炸—聲音發(fā)破共同的特征均為頻響不均勻，中高頻、高頻過(guò)多，有諧波失真和互調(diào)失真，瞬態(tài)響應(yīng)不好，阻尼差，有過(guò)載和寄生震蕩。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：L、

聲音嗡（烘）--聲音悶—聲音渾共同的特征均為頻響不均勻，高頻、中高頻不足，低頻過(guò)重且有諧振峰及失真和聲染色現(xiàn)象，嚴(yán)重影響清晰度。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：M、聲音散—聲音飄—聲音裂共同特征是頻響不均勻，缺乏中音，混響過(guò)大，直達(dá)聲不足，音色不圓潤(rùn)、不結(jié)實(shí)，清晰度和整體感差。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：N、聲音抖—聲音顫—聲音跳聲音有顫抖、跳動(dòng)、重疊聲。破壞了清晰度，一般由信號(hào)源及聽(tīng)音環(huán)境不良引起。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：O、融合、平衡、諧和在頻率響應(yīng)寬、失真小、信噪比高、動(dòng)態(tài)范圍大的條件下，歌唱或樂(lè)隊(duì)各個(gè)聲部無(wú)論是音量、音調(diào)的均勻度、混響度都比較諧和、平衡，整個(gè)音場(chǎng)有機(jī)的融合在一起，顯示出聲音的整體感和群感。音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)：P、整體感