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1、专业音响技术人员培训(系统) 声学基础 l 声音的概念和特性；声音的构成与作用；声音的传播规律以及人耳的听觉特征。l 声音的构成、传播过程和方式以及人耳听觉的主观感受。声音的物理学知识与应用。一、声音的基础知识 l 声音是世界上很重要的物理现象，与日常生活、工作、学习关系密切，它的存在又极其普遍。l 自然：风声、雨、雷声、心跳、水流l 工业：车、船、机、工厂l 人文：语言、音乐、歌声l 1、定义：声音是粒子运动的结果，即物体振动产生的声波，通过介质对人耳产生的感觉叫声音。l 2、声音的分类与应用分类 l 研究声音的学科叫声学，按研究对象不同，可分为：l 语言声学：研究人的发音结构与方法等生理声
2、学l 音乐声学：研究音乐与声音的关系l 研究乐器结构、制作、音域、音色器乐声学l 研究发声、气息、共鸣等声乐声学l 研究音律关系、数据及使用音乐律学l 电子声学：研究通过电子电路把声音进行各种特性的加工处理l 建筑声学：研究厅堂建筑设计与声学关系l 噪 声 学：研究噪声的危害与利用应用 l 声 纳：水下军事：蝙蝠 （利用声音的波长与反射）l 超 声 波：工程爆破 （利用大于20KHz声波刺激）l 声 控：电子工业l 语音识别：刑侦、保密 （利用音色的频谱曲线）l 音乐医疗：调节心神、缓解情绪 （利用音乐声学的暗示作用）l 次 低 声：军事（利用低于20Hz的次低声波振动频率干扰人体固定的共振频
3、率（3-17Hz） 噪声及危害 l 噪 声：人们主观不需要的声音l 听觉阈限：20-20KHz （超过55分贝即产生不舒服感）l 不 需 要：学习与环境噪声l 午休与唱歌l 危害l 人体：影响寿命、损坏内脏、扰乱新陈代谢l 神经：头晕、失眠、衰弱、易产生疲劳、降低工作效l 1、声音的传播过程l （自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。2、声音的传送（人为状态）： l 有线传送（1806年贝尔发明电话） 无线（1844年，电报发明）有线载波（一线传多种信息） 光纤与光缆
4、（速度：10GB/S） 3、声音的记录保存： l 留声机 磁带机 光盘 硬盘（固态记录）l 留声机：1877年爱迪生发明，唱片直径30cm，轨迹纹路0.1mm，贮存量15分钟。l 磁带：模拟信号破坏性记录存新去就，需机械系统支持。l CD：直径12cm，轨迹纹路1.2微米，贮存量T=74分钟。l DVD：直径12cm，轨迹纹路0.6微米，贮存量T=120分钟。l 硬盘：非破坏性记录，可移位贮存，开放式非线形，大容量、可外挂、任意编辑、升级空间大。固态记录，利用距阵来记录、拾取，利用地址码选取。声音的物理特性 l 1、声音的构成及关系l 客观：振幅（大、小）；频率（快、慢）；谐波l 主观：响度；
5、音调（音高）；音色（音品）l 振幅：声波的振动幅度，它的大小影响人耳对声音强弱的感觉强度（即响度）单位：分贝（dB）l 频率：声波每秒钟振动的次数。它直接影响人耳对声音高低（音调）的感觉。单位：赫兹（Hz）l 谐波：指声波的波形。包括瞬间状态。它直接影响人们对声音音质差异（音色）的感觉。（如乐器不同，相同的“i”听觉则不相同。）2、声音的传播 l 直达声：是室内任一点直接接收到声源发出的声音。l 它是接收声音的主体，又叫主达声，不受空间界面影响，其声强基本上是与听点到声源间距离的平方成反比衰减。l 早期反射声：指延迟直达声50ms以内到达听声点的反射声，对声音起到增强作用；在大空间内，因反射距
6、离远，易形成回声，产生空间感。 l 混响声：声波经室内界面的多次反射，迟于早期反射声到达听点的声音，直至声源停止发声，但由于多次反射，听点仍能听到，故又称余声，影响声音的清晰度。l 混响时间：在一个声场中，一个声音的声压级衰减60dB所需要的时间，用T60来表示。单位：秒（s）l T60=0.16V/Sa (赛宾公式)l V：声场总容积 l S：声场的表面积 l a：声场的建筑装饰材料的平均吸声系数。l 例：某段音乐的声压级为90dB，此时中止音乐，音乐声逐渐减弱，当其声压级从90dB降至30dB时可需时1.2秒，那么，此房间的混响时间为1.2秒。 3、声音的指向性与覆盖面积： l 高频 声音
7、指向性很强 覆盖角度窄小、射程远、穿透力强l 中频 有一定指向性 覆盖面积比较容易控制l 低频 指向性不明显 向四面辐射、声功能损失大、传播距离近4、声音的共振与共鸣 l 声音的振动和传播过程中，有一种很重要的物理现象共振，也叫共鸣。l 定义：当策动力变化的频率跟物体的固有频率相一致时，振动的振幅就会特殊地增大到最高峰值，这种现象叫共振。l 例一：部队行军步伐的振动频率与桥梁的固有振动频率相一致时，会因共振的产生而坍桥。l 例二：暖水瓶接水，听到的声音会由低频逐渐变成高频率声音。水流击水产生的声音频宽很宽，即有低频、又有高频。刚接时瓶的空间大固有振动频率低，水流击水的低频音产生共振，低频加强，
8、快满时，水瓶的空间变小，共振腔变小，共振频率提高，与水流击水产生的高频音产生共振，高频加强，即听到高频音。 l 例三：小提琴 共鸣箱较小 共振频率高 为256-1100Hzl 大提琴 共鸣箱增大 共鸣频率低 为110-400Hzl 贝斯提琴 共鸣箱最大 共振频率更低 为80-350 Hzl 例四：萨克斯箱 l 左右手指全按下 共振腔容积最大 共振频率低 发低音l 右手指抬起 共振腔容积缩小 共振频率提高 发中音l 双手全抬起 共振腔体最小 共振频率最高 发高音5、声音的掩蔽现象与解决l 当不同频率的声音在同一声场中传递，各频率之间会发生掩蔽现象。 现象一：声音能量大的掩盖声音能量小的。l 如铜
9、管乐器掩盖木管乐器、木管乐器掩盖弦乐器。l 解决：从乐队编制解决。要求有合理的声部和乐器分配，调整好各声部之间、各种乐器之间声功能的平衡。l 从音乐结构上解决。要有合理的和声、配器，使各声部间平衡。l 从声场音响上解决。l a、对不同音源选择最适合表现这种乐器音色特性的话筒。l b、选择拾取音源的最佳距离、高度、角度。l c、在调音台上进行音频信号电平的处理。现象二：中频声音掩盖高频和低频声音。 l 原因：人耳对7003000Hz的中频率声音听觉最为灵敏，在声音强度相同的情况下，优于并强于对高、低声音的听觉。l 解决：减少中频输入，适当增加高低频尤其是低频音输出。l 现象三：高频率声音掩盖低频
10、声音。l 如：板胡、京胡、笛子等高音乐器掩盖贝斯提琴、大提琴、巴松等低音乐器。l 原因：高频音声波较短、指向性强、穿透力强、射程远，对人耳刺激明显，低频音有绕射特性，散射强，功能损失大。l 解决：适当降低高频音，增加低频音。l 对不同的乐器拾音时选择合适话筒，掌握好距离角度。人耳的听觉特征l 振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。l 声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理心理活动。1、构成人耳听觉特性的要素l 构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波l 构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色 l 响度：是人耳对
11、声音强弱的感觉程度。它首先决定于声音的振幅，其次是频率。声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲线叫等响度曲线。单位：分贝（dB）l 与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0120 dBl 与频率的关系：a、45KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dBl 窃窃私语：2035 l 女 高 音：35105 男高音：4095l 小 提 琴：40100 交响乐：80 dBl 小 鼓：55105 打 雷：120 dBl 教师讲话：5060 飞机起飞（3m处）：140 dBl 音调（音高）：是人耳对声音
12、高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。l 频率越高，人耳感觉的音调随之升高，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。音调单位：美（mei）音调与频率的关系：l a、人耳听觉的频率范围：20Hz20KHz，其中7003000Hz为最灵敏区l b、语言的频率范围范围是10010 KHz l 音乐的频率范围是5015 KHz l 音调与声压（振幅）的关系：l a、1K2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升l b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降l 音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。它与声音的频
13、谱结构、包络和波形有关。发音体的泛音结构不同频率特性曲线、种类不同造成音色结构的不同。l 影响音色的因素：l a、结构不同：弦、簧片、金属l b、质料、质地不同、金属、人体、电子l c、激发位置不同：气息、声带、口形、吹奏或拉奏方法l d、力度大小不同，p、f（弱、强）影响音色l e、共鸣体（箱、腔）大小不同：影响单元色的泛音结构l f、振动体的弹性：影响音色的始振特性和衰减特性l 声带：儿童富有弹性、音色清脆明亮l 成人声带松弛、音色苍老l 哨片：软始振性慢、衰减也慢l 硬始振性快、力度大、衰减也快2、颅骨效应l 声音从音源传入大脑有两个途径， 一是 音源空间人耳大脑，另一途径是 音源人体颅
14、骨大脑（双手堵耳，发声，仍可听见）通过颅骨传导声音的现象叫颅骨效应。l 现象一：听自己的声音，有两个途径，频带宽，音色好。l 现象二：手表、钟摆声音仍可通过牙齿和颅骨传递到人的大脑神经。 l 应用：当练唱一首新歌时，对音高音调旋律无法准确掌握时，大声唱干扰环境、小声唱自我感觉不明显，可用双手掩耳来练唱，可清晰感觉自己声带发声的旋律，准确的音高和声音结构的细节部分。根据自我感觉来调解发声状态，即通过甲状软骨、早环软骨和披裂肌肉的配合来调解声带的收放，从而调整音高和音色。3、鸡尾酒会效应： l 在嘈杂的声场中，人可以把自己的听力集中在某一个人的谈话中，而把其他人的声音都推到背景杂声中，此现象叫“鸡尾酒会效应”。l 原理：人耳的选择功能l 人耳通过两耳拾取音源的距离差、时间差、频率差就可以辨别出不同方位的声音，以此调解听觉神经来选择不同方位的声源。l 应用：使用强指向性话筒在现场来同步录音。 4、回音壁效应 ：l 在某一声场中，视觉看不到声源而听觉却能听到声音，这种现象就是声波传播的特殊反射作用的结果，被称谓“回音壁效应”。l 应用：舞台上方、侧方、后方的声音反射板即是利用这一原理
