声学基础01

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我是靠谱客的博主刻苦奇迹，最近开发中收集的这篇文章主要介绍声学基础01，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

声音的产生与传播

传播过程：声音是空气分子的振动。"声源"引起空气分子相应的振动，传入人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音
"声波"是从声源向四周立体扩散的一组疏密波，空气分子并不是从声源一直跑到您的耳朵，而是在它本来的位置振动，从而引起与它相邻的空气分子随之振动，声音就是这样从声源很快地向外传播的，声音在空气中的传播速度是330米/秒。举例子的话，麦浪的运动跟声波很相似，粒子的振动方向与波的运动方向是平行的。波需要通过介质来传播，声波的传播介质是空气分子，所以，真空里声音是不能传播的。
疏密波：由介质体积变化而产生，并靠介质的扩张与收缩而传递，质点振动与波的前进方向一致(纵波); 在某一瞬间沿波的传播方向形成一疏一密的分布
声波是横波还是纵波？：声音在空气中传播是纵波(介质决定),在固体/液体中传播是（横波+纵波）,因为传递到人耳的是纵波

分贝、声功率级、声强级、声压级

分贝：指两个相同的物理量（例如A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20），单位为dB。其中，A0是基准量（或参考值）；A1是被量度量
声功率级（dB）：声功率的单位是W
声强级（dB）：声强的单位是W/m^2
声压级（dB）：声压单位是Pa

音调/音色/响度

频率—音调
声音信号每秒钟变化或振动的次数，频率越高、振动就越快，声音的音调就越高。
音色
是指不同的声音的频率表现在波形方面总是有与众不同的特性。主要由其谐音的多寡及各谐音的相对强度所决定。
响度
声音在人耳中感受的强弱程度，主要由声音的幅度和频率所决定。入耳感受声音强弱的程度与声波功率的大小不成线性正比关系，而是与声波功率比值的对数成正比，即声音强度增加100倍，人耳感受到声音的响度只增加了20分贝(Lw=10lg(W/Wo) Wo为基准声功率)。
对声强相同的声音，人耳感受1000至4000赫兹之间频率的声音最响，超出此频率范围的声音，其响度随频率的降低或上升将减小，直到20赫兹以下或20千赫兹以上时响度为零，即在音频范围以外，物体的振幅再大，入耳也听不到其声响。

声音效果影响因素

声场不均匀度
房间听音区域的最大声压级与最小声压级之差，要求各处音量不能相差太多，声场均匀意味着听音区域音质的一致性好。

声源指向性因数(Q)
声源位于房间的不同位置时，由于界面反射而使声级增加的倍数。如音箱在空中用挂时，指向性因数(Q)等于1；位于一面墙或地面上时，Q等于2；位于两墙面交线上时，Q等于4；位于三面墙角时，Q等于8。

反相
两个相同声音信号相位相差为180度的情况。音响系统有左右声道之间反相、真实相位(即输入信号与输出信号之间相位)反相、话筒之间相位反相和多只音箱组成的阵列中部分音箱反相等四种情况。反相可导致声短路(即声音之间互相抵消，音量减小)、声像失去定位和低音浑浊等现象，对再现声音造成破坏。

信噪比
信号噪声比的简称，信号平均功率与噪声平均功率的比值，信噪比越高，系统本底噪声越小，较弱的细节声音信号就不容易被噪声所淹没，设备的动态范围也会相应提高。

相位失真
频率相位失真的简称，由于不同频率的音频信号通过电路时的相移不同，以及由于音箱发出不同频率的声音到达听音者的时间顺序不同等，改变了声源声音各频率成分之间的相位(即时间)关系，输出的声音信号波形不再与原来的声音波形相同。相位失真会对再现声音的音色(改变了基波与谐波的相位关系)和声像定位(声音的前后、左右顺序发生混乱)产生一定影响，并导致低音模糊、高音层次变差等问题，在立体声放音系统中，相位失真对还原的声像定位影响尤为严重。它是一种不容忽视的失真现象，故在音响系统中要尽量减少相位失真。

谐波失真THD
非线性失真的一种，信号通过重放设备后产生新谐波分量的波形失真，以输出信号中的谐波成分与总输出声音信号之比来表示失真的大小。研究表明，奇次谐波对声音音色破坏最大，如三次谐波使声音变尖，五次谐波产生金属感，七次及以上奇次谐波会产生极尖锐刺耳的声音；而偶次谐波则不同，如二次谐波比基频高八度，听起来不但没有不和谐感，反而能够使音色更丰富，现代激励器就是利用这个特性，人为地给声音增加了偶次谐波成分，从而改善了再现声音音色。但任何严重的谐波失真都会使声音发劈、发破、发毛、发炸，要尽量减少音响设备的谐波失真。

削波
亦称切顶，由于音频信号过强或动态范围过大，超过线性区而造成的一种信号的峰值顶部被齐齐地切去的现象。削波现象导致信号削波失真，削波失真不仅会破坏音质。避免的方法是适当调整信号电平，保证音响系统中各设备的削波(峰值显示)在最大声音信号。

清晰度、可懂度
一个或几个发言人说话，经过音响系统后，被听音者听清楚的语言所占百分比。室内清晰度指脉冲响应中有益声能(对清晰度有帮助的声能，取直达声能和50毫秒以内的反射声能)占全部声能的比例。

声谱
声音频谱的简称，指构成某一声音的幅值(或相位)随频率分布的图形。

声级
与人们对声音强弱的主观感觉相一致的物理量，单位为分贝。0分贝并不意味着没有声音，而是可听到的起点，声强每增加10分贝，其声级就增加10分贝，房间的本底噪声的声级大约为40分贝，正常对话为70分贝，交响乐高潮时为90分贝，人的痛阈声级为120分贝。

听觉定位
人耳判断声源的方向和远近的功能，人耳确定声源远近的准确度较差，而确定声源方向却相当准确。听觉定位是由双耳效应引起的，声源发出的声音到达两耳时，会产生音量差和时间差，频率高予1400赫兹时，强度差起主要作用，低于1400赫兹时，则时间差起主要作用。人耳对声源方向的辨别，在水平方向上比垂直方向上好。

音频频段的划分
在音质评价和音响系统调整个通常要将音频范围分为若干个频段，不同频段声音信号的提升与衰减对于听音评价者来说，主现听音感受有所不同，根据不同要求，音频频段可以分为3段、4段和7段等，最多将音频分为极低音、低音、中低音、中音、中高音、高音和极高音等7个频段。
极低音的频率范围是20至40赫兹——负责声音的重度，这个频率的多寡决定了声音的沉重感，合适时声音强而有九能控制雷声、低音鼓、贝司和管风琴的声音，过度提升会使声音含混不清。
低音的频率范围是40至150赫兹——负责声音的宽度，吉他和鼓等低音乐器位于此频段，过度提升会使声音变得松软，听起来有拖长的感觉，合适时低音张弛得宜，不足时声音单薄、欠丰满。
中低音的频率范围是150至500赫兹——负责声音的力度，人声位于这个频段，这个频段不足时，演唱声会被音乐声淹没，声音软绵绵，过强时会使低音生硬，合适时低音有力度且硬朗。
中音的频率范围是500至2K赫兹——负责声音的亮度，包含大多数乐器低次谐波和泛音，过强时，会产生类似电话中听到的声音，但小军鼓等打击乐的特征音就在此范围合适时透彻明亮，不足时声音朦陇。
中高音的频率范围是2K赫兹——负责声音的透明度，为人类听音最敏感的部分，弦乐器的特征音(如拉弦乐弓与弦的磨擦声、弹拨乐手指触弦的声音)位于此频段，过强时会掩蔽语音声音的识别，不足时声音穿透力下降。
高音的频率范围是5K至10K赫兹——负责声音的脆度，影响声音的距离感、亲切感和色彩感，过强时会使木管乐(如短笛、长笛)和小提琴的声音突出，语言的齿音明显。
极高音频率范围是10K至20K赫兹——负责声音的纤细度，合适时三角铁和立镣的声音金属感剔透逼真，沙锤的节奏清晰可辨，不足时声音的细节听不到。

驻波
两列传播方向相反的声被迭加干涉产生的声音起伏变化的现象。声音在介质界面(如墙壁)上，入射波发生反射，反射波与人射波迭加，以及两声源发出的声音相遇等都会形成驻波，驻波是引起声音在空间传播时声染色(亦称音染)现象的主要原因。

哈斯效应
双声源系统的一个效应，两个声源中的一个声源延时时间在5至35毫秒以内时，听音者感觉声音来自先到达的声源，另一个声源好象并不存在。若延时为5毫秒，则感觉声音逐步向先到的音箱偏移；若延时为30至50毫秒，则可感觉有一个滞后声源的存在。

劳氏效应
一种假立体声效应，将信号延时后反相叠加在直达声信号上，立即就会产生明显的空间印象，声音似乎来自四面八方，听音者有置于乐队之中的感受。

近讲效应
亦称球面波效应，声源距话筒很近时，低音成分逐步增加，距离越近，低音加重越显著。在使用时，可以利用此效应来增加声音的温暖感和柔和感，但若演唱或演奏时不断交化与话筒间距离，则会使音色改变较大，故应确定一个使用距离。在调音时，音响师要根据不同音乐的要求，有控制地应用或利用好话筒的近讲效应。

声短路
振动方向相反的一个或几个声波在空间相遇后相互抵消或损耗的现象，无障板扬声器和音箱反相时都会产生声短路，声短路不仅会使音箱放音音量受到损失，还会造成音质不良和立体声声像失去定位等一系列问题。

听觉疲劳
人们在强烈声音环境经过一段时间后，会出现听阈提高的现象，即听力有所下降。如果这种情况持续时间不长，则在安静环境中停留一段时间，听力就会逐渐恢复，这种听阈暂时提高，事后可以恢复的现象称为听觉疲劳。

稳态特性
对平稳声音的再现能力，声音从时间上可以分为稳态和瞬态，起始段和衰减段之间为稳定段，稳定段是声音的基本特征，不同声源稳态阶段所占比例有所不同，吹奏乐和拉弦乐的稳定段较长，打击乐较短。

主观评价
根据人耳的听音结果对声音进行评价的方法，是音质评价的重要方面，可以对音质做出定性评价，具有简便易行的特点，但评价结果带有一定的个人主观色彩，对评价者的听力水平要求较高。