那个软件在播放Glory荣耀格斗:淺談聲音的基本性質

2017-06-07  來自: 好彩3开奖时间 瀏覽次數:420

好彩3开奖时间 www.vndkp.com 一、聲音是如何形成的
  語言、歌唱、音樂和音響效果以及自然界的各種聲音,都是由物體振動產生的。例如我們講話時,如果將手放在喉部,就會感到咽喉部在振動。人的發聲器官(聲帶),樂器的弦、擊打面、薄膜等,當它們振動時,都會使周圍的空氣質點隨著振動而造成疏密變化,形成疏密波,即聲波。
物體振動產生的聲音,必須由空缺或其他媒質的傳播,才能使我們聽到。沒有空氣或其他媒質,我們就聽不到聲音。月球上沒有空缺,所以月球是"無聲的世界"。
  那末,空氣又是怎樣傳播聲音的呢?我們還以敲鼓為例來說明。我們敲鼓的時候,鼓膜產生振動,使鼓膜平面發生凸凹變化。當鼓膜凸起進,如圖所示,鼓膜上面A處的空氣受到鼓膜的壓擠而密度變大,形成密部。這部分密度大的空氣就會壓擠鄰近B處的空氣,使B處的空氣有變成密部的趨勢。但鼓膜很快又凹下去,如圖所示,它的表面形成一個空隙,A處空氣密度變小,形成疏部。這時,B處的空氣正在受到壓擠變成密部,并且有使C處空氣變成密部的趨勢。當鼓膜再一次凸起時,如圖所示,
  A處空氣又受到鼓膜壓擠重新變成密部,B處空氣在壓擠C處空氣的過程中,自己密度變小成為疏部,C處空氣變成了密部。就這樣,鼓膜來回地振動,變使密部和疏部很快地由一個氣層傳到另一個氣層。這樣振動的空氣向四面八方傳開就形成了聲波。實際上空氣質點只是在原地附近振動,并沒有隨著聲音傳播到遠處去,這就象我們向平靜的水面扔石子時,在水面激起了一圈圈向外擴展的水波一樣,水面上漂浮的落葉卻只是在原地上下振動而不隨著水波傳開。不過,水波和聲波是不同性質的兩種波。水波傳播時,水質點的振動方向是上下的,和水波傳播的方向互相垂直,這種波稱為橫波(嚴格地講,水波不完全是橫波);聲波傳播時,空氣質點的振動方向和聲波傳播的方向在一條直線上,這種波稱為縱波。
 聲波傳播到人耳后,人耳是怎樣聽到聲音的呢?
  我們知道,人耳是由外耳、中耳、內耳組成的如圖所示。
  外耳和中耳之間一層薄膜,叫做鼓膜。平常我們看到的耳朵就是外耳,它起著收集聲波的作用。聲波由外耳進來,使鼓膜產生相應的振動。這一振動再由中耳里的一組耳骨傳到內耳,刺激聽覺神經并傳給大腦,我們就聽到了聲音。
  媒質傳播聲音的速度大小和媒質的種類以及環境的溫度有關。在常溫下,在空氣中,聲音傳播的速度每秒約為340m;在鋼鐵中,聲音傳播的速度每秒約為5000m,比在空氣中快十五倍。
  為了便于說明聲音的特性,我們先看一下記錄聲音的簡便裝置。如果將一種稱為音叉的發音物體的一個臂上粘上一個細金屬針,然后用小槌敲擊半叉,并使細金屬針緊靠一塊熏有炭黑的玻璃片。如果這時將玻璃片用均勻的速度移動,金屬針就會在玻璃片上劃出音叉的振動痕跡如圖所示,也就是音叉振動的波形。
 人們根據聽到的聲音的不同,歸納出了聲音的三個特性,就是音調、響度和音色,而且找出了它們和發聲物體振動特性之間的關系。
二、聲音的三要素
1、音調
  各個物體振動有快有慢,例如細而短的琴弦振動比較快,粗而長的琴弦振動比較慢。在單位時間(每一秒鐘)內物體振動的次數,稱為頻率,單位為赫(茲)以HZ表示。例如某種物體的振動次數為每秒100次時,它的頻率就是100HZ。
  聲音的音調高低與物體振動的頻率高低有關。頻率高的聲音,叫做高音;頻率低的聲音,叫做低音如圖所示。
  在重放聲音中,當高音和低音分量適當時,聽起來就會感到聲音清晰而柔和,有自然的感覺。如管弦樂中失去了低音,則感到聲音尖銳刺耳;失去了高音,則感到聲音混濁不清,有煩躁的感覺。因此,擴音機的頻率范圍越寬越好。人耳所能聽到的聲音頻率范圍大約在16-2000HZ之間(這一范圍的頻率叫做聲頻或音頻)。
  聲頻設備所能通過的頻率范圍,叫做頻帶。通常擴音機都設有音調控制器,用來控制信號的頻率,改變重放聲音的音調。
2、響度
  聲音的大小就是響度,它決定于物體振動的幅度(即振幅)。如圖所示,
  振幅大,聲音就響;振幅小,聲音就輕。在擴音機上裝有音量控制器,可以改變聲音的響度大小。將音量控制器開大,揚聲器發出來的聲音就大,但聲音也不能調得過大,因為過大了就會增大失真,同時揚聲器也容易損壞。因此,必須根據聽聲人的感覺和擴音機輸出過載指示器的閃爍情況,來調節音量的大小。
3、音色
  用各種不同的樂器演奏同樣的一個樂音,雖然音調與響度都不一樣,但聽起來,它們各自的音色卻不一樣,這是由于物體振動所形成的聲波波形不相同的緣故。這種獨特的波形就決定了某種樂器(或某人的聲音)的特色,叫做音色或音品。自然界的聲音一般都是復合聲波,而不是單一正弦波的聲音。
 如圖所示的復合聲波,是由它的基波、二次諧波、三次諧波(幾次諧波就是它的頻率為基波頻率的幾倍)等所構成。各種物體所發出的每個聲音都有它特定的諧波,所以聲音的合成波形也不同。即使兩個聲音的基波與諧波的頻率完全一樣,然而由于兩者的基波與諧波之間的振幅比值不同,也會使合成后的聲波波形有所不同,使聲音也不同。這樣,就造成各種聲音的獨特音色,形成自然界各種各樣聲音的區別。
三、聲壓、聲壓級、聲功率和電平
  聲波引起空氣質點的振動,使大氣壓產生迅速的起伏。這種起伏,稱為聲壓。所以聲壓就是有聲波存在時,在單位面積上大氣壓的變化部分。聲壓(p)以Pa,即帕(斯卡)為單位,有時也有即微巴作單位。我們聽到的最弱的聲音聲壓為2×10-5Pa,即0.00002 Pa,最強的聲音的聲壓為20 Pa。
聲功率(W)是指聲源在單位時間內向外輻射出的總聲能,它表示聲源發聲能力的大小,以W(瓦)、mW(毫瓦)或uW(微瓦)為單位(1W=1000mW=1000000uW)。
  聲強是指單位面積上通過多少W的聲能,單位是W/m2(瓦/平方米)。
  聲強和聲功率通常不易直接測量,往往要根據測出的聲壓通過換算來求得。聲強和聲壓都是表示聲音大小的量,但兩者是有區別的,聲強是能量關系,而聲壓是壓強關系。為了計算上的方便,同時也符合人耳聽覺分辨能力的靈敏度要求,所以從最弱的聲音(2×10-5 Pa)到最強的聲音(20 Pa),按對數方式分成等級,以此作為衡量聲音大小的常用單位,這就是聲壓級。分級單位稱為dB(分貝)。聲壓p的聲壓級p為
  式中,pr為基準聲壓=2×10-5 Pa。聲信號和電信號的相對強弱,例如聲壓和電壓、聲功率和電功率的放大(增益)和減?。ㄋゼ酰┑牧慷伎捎胐B來表示,dB在錄音工程技術上是很重要的。在調音技術中,在調音臺和傳聲器的區配、傳聲器的選擇應用、聲源的處理等方面都常用到它。
求給定電壓、電流或電功率等電學量和聲壓、聲強、聲功率等聲學量的dB值時,通常都指定該量的一個數值作為基準值,以給定量數值相比,比值的常用對數值乘以10(電功率、聲功率、聲強時),或乘以20(聲壓、電壓、電流時)。即
現舉例如下:
  例一,電壓放大為100倍(即電壓比為100:1),改用dB表示,就等于20lg100=20×0=40dB。
  例二,功率放大為1000倍(即功率比為1000:1),改用dB表示,就等于10lg1000=10×3=30 dB。
  如果需要表示的量小于與其相比的量時(即比值小于1時),則dB數前要加一個負號。
四、聲頻信號的動態范圍
  雖然空氣振動所產生的聲音強度的最大值與最小值的差值(dB值)即動誠范圍是很大的,但由于人耳的生理所限制,縮小了可聽聲的動態范圍??商úǔび?7m-17mm,17 m(即頻率為20Hz)的聲音是人耳能聽見的低頻聲??商納狗段?×10-5Pa至20Pa,對1kHz聲音通常以聽覺下限2×10-5Pa為0dB,這時聽覺上限可達120 dB。即聽覺上限比下限高出106倍。然而,這些生理上對聲壓感受的上、下限,并不是廣播和電視專業中所選擇的上、下限。因120 dB已達痛閾,故上限選在+110 dB以下;又由于噪聲的原因,下限也不能選在零dB;它與錄音的環境噪聲有關,錄音室的噪聲一般規定不超過30 dB。同時,最小聲音信號應高于噪聲電平10 dB,這就是說,在廣播或電視專業中,聲音信號的動態范圍為110-(30+10)=70 dB?;蛘咚瞪糶藕諾謀浠段?,如語言為40-50 dB,音樂約90 dB,音響效果約100 dB或更大一些。特別是后兩者的動態范圍都和聽覺范圍相接近。這就出現了可用聲頻信號的動態范圍與實際聲源的動態范圍的巨大差別,這種差別使聲音的"層次"級數減少,降低了重放聲音的質量。以往聲頻信號的動態范圍只使用到70 dB,比實際聲源的動態范圍110 dB低得多,這樣就限制了原聲的質量。但目前激光唱片等數字設備的動態范圍已超過90 dB。
五、聽覺的主觀特征
  錄音和擴聲的最終目的,是給人們聽覺以原來聲音再現的感受。這種感覺特性,也是由人們聽覺主觀特征所決定的。也是我們必須經常研究的一個問題。
  聲壓和響度在不同頻率上相互關系是不同的。也就是說,相同聲壓不同頻率的聲音,在聽覺上的響度是不同的。另外,就是兩種不同頻率的"差額"給人聽覺上的感受也特別靈敏??蒲Ъ乙丫檬笛櫚姆椒ū冉狹巳碩愿髦制德噬羰導矢惺艿降南於?,得到了一個用方表示聲音響度級與頻率關系的曲線,稱為等響曲線,如圖所示。
 它是用1000Hz的純音作為參考頻率,并選定參考頻率的聲壓級,調節其它頻率的聲壓級,直到它們被認為響度相等為止。這樣,就可制作成圖表,以橫坐標表示頻率,縱坐標表示聲壓級(dB),表中間的曲線代表相等的響度級(方)。從響度級來看,這個圖表有以下的性質:
(1)兩個聲音的響度級(方)相同,但聲壓級不一定相同,它們與頻率有關,例如80Hz、70 dB的聲音是50方,而1000Hz、60 dB的聲音卻是60方;二者相比,前者大10 dB,而響度級卻小10方。相反,50Hz及500Hz的兩個聲音,如響度級都等于20方,而聲壓級則不相等,前者是64 dB,后者是25 dB。
(2)兩個聲音的響度級(方)及聲壓級(dB)只在1000Hz才相等,例如800-1000Hz這個范圍內,方值的變化和dB值的變化,是完全相等的。因此,在這個范圍內,可以用dB代表方。
(3)在響度級大于80方的強大聲音時,響度級只決定于聲壓級(dB)而與頻率無關。在此情況下,近似地認為方值與dB值相等?!?br/>  從圖表中可以看出,如果幾個不同頻率的聲音聲壓級都是50 dB時,人耳對50Hz的聲音是聽不到的,響度級近于0方;100Hz的聲音,響度級為20方,300Hz的聲音為40方;1000Hz的聲音為50方(聲壓級等于50 dB,二者相同)。對1000Hz來說,聲壓級每變化10 dB,響度級也改變了10方(在700-1500Hz時,大體上都如此)。但在低頻時,如聲壓級小于90 dB,方比dB變化得快,這些聲音的等響度曲線較密,因而,聲壓級變化3-4 dB時,響度級即變化10方。當頻率為50Hz、聲壓級為68 dB時,響度級為30方(相當于耳語的響度)。當聲壓級增加10 dB而變為78 dB時,則響度級相應地立即增加,從30方變為60方(相當于普通說話的響度)。
  聽覺的這些固有特點,對錄音工作者來說是極為重要的。因為相對地稍許加強低音,音量就會大大加強,反之,相對地稍許減弱低音,音量就會大大減弱。
  響度級和聲壓級之間的數值差越大,對聲音強弱變化經的感覺越弱,而且它的頻率也越低。因此,低頻區域音量的大小又與頻率有關。然而響度級大于80方時,聲音的響度級只決定于它的聲壓級,而與頻率無關,因而,可以近似地認為,方與dB相等。
  響度是聽聲音對聲波產生的一種主觀作用,也就是聽聲音對聲音強度的感受,但響度,主要是聲壓對耳膜產生的一種作用,當然,還有其它的因素。
所以,我們所聽到的聲音的響度,不僅與它的音調或頻率有關,而且還與它的振幅或聲壓級有關。
六、雙耳效應
  隨著寬銀幕立體聲電影、立體聲唱片和立體聲廣播的不斷發展,對如何提高空間錄音和放音的質量問題,就顯得特別重要和更加迫切了。
  為此,我們有必要進一步研究保存空間效應(環境真實感和遠近感)以提高錄音和放音質量的問題。
  正常人聽到聲音后,能判斷出聲源的遠近、前后、左右、上下的空間方位。這就是聽覺的方位感。
雙耳效應就是由于聲音到達人右耳和左耳時候,在時間和聲強方面存在著差別(絕對值是微小的)。在低頻上產生相位差,在高頻上產生聲壓級的差別。
  產生時間和聲壓級差別的原因是由于在大多數的情況下,人們的一只耳朵是處在比另一只耳朵距聲源較近的位置。
  方位感就是由于人的兩耳對同一聲源的聲壓級和相位有不同的感受,使神經系統對聲音方向產生了心理的判斷所造成的。實踐證明,人耳對方向的感受力的敏銳程度,與聲音信號的性質有關,人耳對噪音感覺較敏銳,而對純音感覺較遲鈍;單脈沖聲音的方向,比連續持久聲音的方向容易辨別。
對聲源空間位置的感受,不但與判斷聲音到達兩耳的相位和聲壓級有關,而且也與人的識別能力和經驗有關。
  對熟悉的聲音和熟悉的環境,判斷它的位置要準確些。

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