音频知识一)

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1、1 音频知识(一)音频知识(一) 技术一部电子课雒喜贤 2009-3-24 2 本讲主要内容本讲主要内容 ? 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 ? EQ频率均衡器的解释EQ频率均衡器的解释 ? 有关谐波失真有关谐波失真 ? 声压级和响度声压级和响度 3 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 ?在乐理中,音调的高低变化是和频率的倍频成正比例。在乐理中,音调的高低变化是和频率的倍频成正比例。 ?在乐理中,一个八度,相当于一个频率的倍频程,英文标记为 “octave”,简写“OCT”。 举例:电路常见的滤波器曲线衰减特性,一阶为6dB/OCT,二阶 为12dB/OCT;相对为20dB/DEC和40dB/

2、DEC。 在乐理中,一个八度,相当于一个频率的倍频程,英文标记为 “octave”,简写“OCT”。 举例:电路常见的滤波器曲线衰减特性,一阶为6dB/OCT,二阶 为12dB/OCT;相对为20dB/DEC和40dB/DEC。 ?人耳的可听频率范围为2020kHz,共有10个倍频程。如下:人耳的可听频率范围为2020kHz,共有10个倍频程。如下: 20-40, 40-80, 80-160, 160-320, 320-640 640-1.28k 1.28k-2.56k, 2.56k-5.12k, 5.12k-10.24k, 10.24k-20.4k 20-40, 40-80, 80-160,

3、 160-320, 320-640 640-1.28k 1.28k-2.56k, 2.56k-5.12k, 5.12k-10.24k, 10.24k-20.4k 4 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 举例举例1:我们常用的音频频响曲线的横坐标使用对数刻度, 而不用线性刻度,是因为对数刻度更能直观表达人耳的频响 感知特性。(并非是因为对数刻度便于表达) :我们常用的音频频响曲线的横坐标使用对数刻度, 而不用线性刻度,是因为对数刻度更能直观表达人耳的频响 感知特性。(并非是因为对数刻度便于表达)。 对数刻度 线性刻度 5 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 举例举例2:EMI测试的横坐标常用线性刻度

4、来表示,可以更加清楚的 观察各频点的辐射强度 :EMI测试的横坐标常用线性刻度来表示,可以更加清楚的 观察各频点的辐射强度。 线性刻度 对数刻度 6 ?在西洋乐理中,一个八度音被分为在西洋乐理中,一个八度音被分为12音阶,这就是国际上著名的 音乐律学 音阶,这就是国际上著名的 音乐律学“音乐十二平均律音乐十二平均律”。 ?音乐十二平均律的等比系数为 举例:1、1000Hz2000Hz为一个八度(一个倍频程)。 2、按十二平均律,可由12个音阶组成,分别为: 10001.0595=1059.5Hz (1) 1059.51.0595=1122.5Hz (2) 1122.51.05951189.3H

5、z (3) . (410) 1782.41.05951888.4Hz (11) 1888.41.05952000.7Hz (12) 音乐十二平均律的等比系数为 举例:1、1000Hz2000Hz为一个八度(一个倍频程)。 2、按十二平均律,可由12个音阶组成,分别为: 10001.0595=1059.5Hz (1) 1059.51.0595=1122.5Hz (2) 1122.51.05951189.3Hz (3) . (410) 1782.41.05951888.4Hz (11) 1888.41.05952000.7Hz (12) 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 1.05952k 12 7

6、 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 ?国际音准国际音准“a1”调为调为440Hz,所有乐器定调都依此频率为基准。,所有乐器定调都依此频率为基准。 ?C.D.E.F.G.A.B.c(1.2.3.4.5.6.7.i)与频率的关系。)与频率的关系。 440Hz C-D,D-E,F-G,G-A,A-B各相差2个半音,有2510个半音,E- F,B-c各相差1个半音,有212个半音,总计12个半音,这就 是音乐12平均律的具体解释。 C-D,D-E,F-G,G-A,A-B各相差2个半音,有2510个半音,E- F,B-c各相差1个半音,有212个半音,总计12个半音,这就 是音乐12平均律的具体解释。

7、8 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 举例:一个全音的倍数为1.05951.05951.12254。由此可计算出 个音名与频率的对应关系:因a440Hz,其余音名与频率计算 如下: b 440Hz1.12254493.9 c493.91.0595523.3 c5292261.6 d261.61.12254293.7 e293.71.12254329.7 f329.71.0595349.3 g349.31.12254392.1 a392.11.12254440.1 举例:一个全音的倍数为1.05951.05951.12254。由此可计算出 个音名与频率的对应关系:因a440Hz,其余音名与频率计

8、算 如下: b 440Hz1.12254493.9 c493.91.0595523.3 c5292261.6 d261.61.12254293.7 e293.71.12254329.7 f329.71.0595349.3 g349.31.12254392.1 a392.11.12254440.1 都是2倍关系 9 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 ?中国古代音乐的描述方法 1、中国古代基本音阶为 “宫、商、角、徵、羽”,称为“五音”。 “五音”对应西方乐器的音调为“1、2、3、5、6”。 (1.2.3.5.6) 2、取一简单物体用來定音高时(如竹管、丝弦),则它的长度与频率 成反比例关系。 3

9、、五音音阶采用著名的“三分损益法”计算而来: 中国古代音乐的描述方法 1、中国古代基本音阶为 “宫、商、角、徵、羽”,称为“五音”。 “五音”对应西方乐器的音调为“1、2、3、5、6”。 (1.2.3.5.6) 2、取一简单物体用來定音高时(如竹管、丝弦),则它的长度与频率 成反比例关系。 3、五音音阶采用著名的“三分损益法”计算而来: “宫”音 81;(以九九八十一为基准)西方音名 E=82.4 “徵”音 (由宫三分损一而来):81 * 2/3 = 54;西方音名 A,=55 “商”音 (由徵三分益一而来):54 * 4/3 = 72;西方音名 D=73.4 “羽”音 (由商三分损一而来):

10、72 * 2/3 = 48;西方音名 G,=49.9 “角”音 (由羽三分益一而来):48 * 4/3 = 64;西方音名 C=65.4 “宫”音 81;(以九九八十一为基准)西方音名 E=82.4 “徵”音 (由宫三分损一而来):81 * 2/3 = 54;西方音名 A,=55 “商”音 (由徵三分益一而来):54 * 4/3 = 72;西方音名 D=73.4 “羽”音 (由商三分损一而来):72 * 2/3 = 48;西方音名 G,=49.9 “角”音 (由羽三分益一而来):48 * 4/3 = 64;西方音名 C=65.4 10 音乐与频率的关系音乐与频率的关系 ? 正宗中国古乐曲,是没

11、有“4”和“7”两个音阶的。比如,江南小调茉莉 花即是古曲之一,它全曲若用唱名哼出,只有“1.2.3.5.6”,全无“4.7”两音。 正宗中国古乐曲,是没有“4”和“7”两个音阶的。比如,江南小调茉莉 花即是古曲之一,它全曲若用唱名哼出,只有“1.2.3.5.6”,全无“4.7”两音。 古曲无4、7音现代曲有4、7音 11 EQ(equalizer)均衡器的解释 ? 专业录音用30段EQ均衡器频点分布原理专业录音用30段EQ均衡器频点分布原理 1、从、从20Hz20kHz共有共有10个倍频程。个倍频程。 2、每个倍频程等比三等分,即、每个倍频程等比三等分,即1/3OCT, 3、f020Hz(起

12、始频点)(起始频点) f120Hz1.2625.2Hz f225.21.2631.8Hz f331.81.2640.1Hz f440.11.2650.5Hz f2912.6k1.2615.9k f3015.9k1.2620.03kHz 1.262k 3 12 EQ(equalizer)均衡器的解释 ?常用15段EQ均衡器频点分布原理常用15段EQ均衡器频点分布原理 1、每两个倍频程等比三等分,即、每两个倍频程等比三等分,即2/3OCT, 2、取、取f125Hz f2251.5839.5Hz f3=401.5863.2Hz f4=631.5899.5Hz f14=6.39k1.5810.1kHz

13、 f1510.1k1.5815.9kHz 1.584k 3 13 EQ(equalizer)均衡器的解释 ?n段EQ均衡器的频点计算及实例。 1、确定起始频率f1,终止频率fn。 2、乡邻频率点的倍数为 n段EQ均衡器的频点计算及实例。 1、确定起始频率f1,终止频率fn。 2、乡邻频率点的倍数为 说明说明:在专业音响领域,对于7段、8段均衡器,部分乡邻 频点的k值根据实际需求,可能不同,即非规则频点分布。 :在专业音响领域,对于7段、8段均衡器,部分乡邻 频点的k值根据实际需求,可能不同,即非规则频点分布。 f80Hz250Hz600Hz1k Hz4k Hz10k Hz16k HzDV73/

14、63 f80Hz190Hz450Hz1.1kHz2.6kHz6.3kHz16k Hz标准分布 f80Hz250Hz500Hz1kHz3.3kHz8kHz13.5k Hz专业扩声 1)-(n fn/f1k = 举例: 14 EQ(equalizer)均衡器的解释 K2.5 K2 K2.5/2.7 常见产品频点分布实例常见产品频点分布实例 15 EQ(equalizer)均衡器的解释 ?举例:TDA7415 Datasheet EQ采样频点分布举例:TDA7415 Datasheet EQ采样频点分布: K2.5 16 EQ(equalizer)均衡器的解释 ?EQ频率均衡器中的Q值(Qualit

15、y factor)EQ频率均衡器中的Q值(Quality factor) 1、在、在LC振荡电路中,振荡电路中,Q值是对相应曲线峰值尖锐度的衡量,为中心频率除以值是对相应曲线峰值尖锐度的衡量,为中心频率除以3dB带宽。带宽。 2、在均衡器上,、在均衡器上,Q值的含义同电子学的定义类似:当调节某个频点增益时,对乡邻两边频率成分 增益影响的程度。 即: 值的含义同电子学的定义类似:当调节某个频点增益时,对乡邻两边频率成分 增益影响的程度。 即:Q=fc/BW 其中其中fc 为中心频率,为中心频率, BW为以为以fc为中心的带宽为中心的带宽,f2f1BW= 橙色Q值大于蓝色Q值 TDA7415 低音Q值曲线 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1Q2Q3Q4 17 EQ(equalizer)均衡器的解释 ?Q值与分频点数量的关系Q值与分频点数量的关系 1、对于、对于1/3

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