调音基础培训资料-PPT课件.pptx
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1、调音师培训教材调音基础声学基础电子学基础建筑声学基础术语系统集成指标系统设计调音基础第第1节节 声音的物理特性声音的物理特性一、声波,声音及声音的分类一、声波,声音及声音的分类二、二、 声波的基本参数声波的基本参数三、声音的特性参数三、声音的特性参数四、声音的传播四、声音的传播一、一、 声波,声音及声音的分类声波,声音及声音的分类 声波与声音是两个有联系,又有区别的概念。 1.声波 物体的振动会引起周围媒质质点由近及远的波动,称之为声波。引起声波的物体称为声源。传播声波的物质称为媒质。声波波及的空间范围称为声场。 2.声音 声音是声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受. 可见, 声音是由
2、声源振动, 声波传播和听觉感受3个环节所形成的.扬声器发声时,会引起周围空气的振动而产生声波,其传播方向与空气质点振动方向相同。因而,声波是一种纵波.(1) 语音,即语言的声音,是语言符号系统的载体。语音,即语言的声音,是语言符号系统的载体。(2) 音乐是指有旋律的乐曲。音乐是指有旋律的乐曲。 (3) 效果声,是指自然界中发生的有特殊效果的声音,例如:效果声,是指自然界中发生的有特殊效果的声音,例如:汽车声、鼓掌声、风雨声、打雷声、鸟鸣声等。汽车声、鼓掌声、风雨声、打雷声、鸟鸣声等。(4) 噪声,即噪音。噪声,即噪音。 (5) 合成声音,由计算机通过一种专门定义的语言来驱动一合成声音,由计算机
3、通过一种专门定义的语言来驱动一些预制的语言或音乐合成器产生,如些预制的语言或音乐合成器产生,如MIDI 声音。声音。 3.声音的分类声音的分类 二、二、 声波的基本参数声波的基本参数 1.声波的频率 声波的频率就是声源振动的频率,即每秒钟内来回往复振动的次数。频率的单位通常用Hz(赫兹)来表示,简称赫。声波的频率对人耳的听觉感受影响很明显。按照声波的频率不同,声音可以分为次声波、超声波、人耳可听声三种。 人耳可听频率范围(听域)为20Hz20KHz, 20KHz为超声。 声音频率分布声音频率分布超声波超声波女性语音女性语音电话语音电话语音调幅广播调幅广播(AM)调频广播调频广播(FM)高级音响
4、高级音响男性语音男性语音 2. 声波的周期 一个声波完成一次振动所需要的时间称为周期,用符号T表示,单位通常为秒(s)。周期与频率是互为倒数关系。 3.声波的波长 声波的波长是指声波在一个周期的时间内传播的距离。 c=f 4.声波的振幅 声波的振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离。5.声波的相位 描述信号波形变化的度量,单位度(相角),波形循环一周即为360度波长波长三、声音的特性参数三、声音的特性参数1.声压和声压级有声音存在时,大气压强会有微弱的起伏 变化,我们将 此压强的变化量称为声压声压,以p表示,单位为a,a=1N/m2使大多数人产生听觉现象的最低声压是10-5 Pa用r表示实验证
5、明:人耳对声音强弱的感觉是与声压的对数成正比的,这就是著名的韦伯定律。因此引入声压级声压级的概念,定义为: Lp=20lg(P/Pr) 常见声源的声压级常见声源的声压级典型生源感受程度声压(Pa)声压级(dB)气动锤、机场跑道不能容忍雷声、动力工具震耳重型车辆、机床很响繁华街道、工厂车间、乐队响一般办公室内对话一般寂静办公室内的低声谈话轻自己的呼吸声微弱2001402012021002*10-1802*10-2602*10-3402*10-4202*10-502.声强与声强级单位时间内通过与指定方向垂直的媒质单位面积的声能量称为声强,用表示单位:m2人耳对声波强弱的感受大致上和声强(或声压)的
6、对数成正比例。为适应人耳听觉这一特性及计算方便,我们常将两个声波的强度(或声压)之比取对数来表示其声波的强弱,并用dB来表示。例如,一个声波的强度为IA,另一个声波的强度比IA强1000倍,则这两个声波的强度差别用dB表示为10lg(I2/I1)= 10lg(1000I1/I1)=30 dB与基准声压相对应,人耳可以感受的最低声强为10-12W/m2,我们称之为基准声强,用Ir 表示。我们将待测声强与基准声强的比值取对数,称为声强级声强级,用符号表示10lg(I/Ir) I是声强, Ir 是基准声强,为10-12m声强和声压都可以表示声场中声音的强弱。但声强指的是单位面积上穿过的声能,而声压是
7、单位面积上的力。在实际使用中,声强不易直接测试,但通常可以用测得的声压来换算。声强与声压的平方成正比。四、声音的传播四、声音的传播1.1.声波的反射声波的反射 声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时,会声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时,会产生反射现象。例如声波在空气中传播时,若遇产生反射现象。例如声波在空气中传播时,若遇到坚硬的墙壁,一部分声波将反射。到坚硬的墙壁,一部分声波将反射。2.2.声波的衍射声波的衍射 当声波遇到障碍物时,会有一部分声波绕过障当声波遇到障碍物时,会有一部分声波绕过障碍物而继续向前传播,这种现象称为绕射碍物而继续向前传播,这种现象称为绕射, 又称又称衍射。绕射的程
8、度取决于声波的波长与障碍物衍射。绕射的程度取决于声波的波长与障碍物大小之间的关系。大小之间的关系。频率越高越难产生衍射频率越高越难产生衍射;当障碍物的尺寸小于当障碍物的尺寸小于5时,声波时,声波会绕过障碍物;会绕过障碍物;当障碍物的尺寸为当障碍物的尺寸为510时,一时,一部分声波会绕过障碍物;部分声波会绕过障碍物;当障碍物的尺寸接近当障碍物的尺寸接近30时,声波时,声波几乎完全会被障碍物遮挡。几乎完全会被障碍物遮挡。第第2节节 人耳的听觉特性人耳的听觉特性一、人耳的听觉范围一、人耳的听觉范围二、二、声音三要素声音三要素三、人类的听觉效应三、人类的听觉效应声波是在弹性媒质中传播的一种机械波,然而
9、并非所有声波都能被人耳所感知(听觉)时,即使人耳能感知到声音,其感觉也各有不同,因为人的听感是一个非常复杂的物理生理心理过程。这说明,声音虽然由振动产生而客观存在,但是它给予人的主观感受却与客观实际上有一定差距,甚至还可能会产生“错觉”,这就是本节所要讨论的人的听觉特性。一、人耳的听觉范围一、人耳的听觉范围1. 频率范围:20Hz-20kHz2. 声压级的范围人耳对不同频率的声音在相同声压时的感觉不同听阈:210-5 Pa(0dB)痛阈:2101 Pa(120dB)超声波是指任何声波或振动,其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20千赫。超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域,比如金属探伤、
10、工件清洗、医学透视等。频率小于20Hz(赫兹)的声波叫做次声波。次声波不容易衰减,不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长,因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。二、二、声音三要素声音三要素人对声音的感知有响度、音调和音色响度、音调和音色三个主观听感要素,三者共同决定了声音的音质音质。人的主观听感要素与声波的客观物理量:声压、频率和频谱成分之间既有着密不可分的联系,又有一定的区别,体现了人类听感是个复杂的生理与心理的运动过程。1. 响度人耳对声音强弱的主观感觉称为响度响度(单位(单位sonesone)。它是与声波振幅这个物理量相对应的心理量。决定响度的因素主要是作用在
11、人耳的声压或声强大小,但两者并不成正比,且同样的声压在不同样的声压在不同频率时,感觉的响度也不同同频率时,感觉的响度也不同。声学上采用响度级响度级表示和区别不同的响度:频率为1kHz、声压级为40dB时的响度为1宋。将一个声音与1kHz的纯音作比较,当听起来两者一样响时,这时1kHz的纯音的声压级数声压级数值就是这个声音的响度级,单位是方(phon)。等响曲线等响曲线是反映人耳对声压的主观感觉的曲线。是反映人耳对声压的主观感觉的曲线。等响度曲线的特性及应用表明了不同频率的声波产生同样响度时所需要的声压(声强)级数。低声压级时,人耳对中频( 3kHz-5kHz )的响度响度感觉感觉最灵敏,而在此
12、范围之外的响度感觉逐渐变弱。随着响度的增加,频率对响度的影响越来越小,达到100方时,各频率的声压级几乎相同。高保真扩音机都装有等响度(响度(loudnessloudness)控制电)控制电路路,音量小时,按照等响曲线提升低、高频,反之则不提升。2.音调也称音高,是人耳对声音调子高低的主观感觉。主要取决于声音的频率,随着频率的增多而增高,但它与频率成对数关系。对不同的频段,人耳对音调的辨别能力不同,中频段最灵敏,高频段和低频段较差。对于1kHz左右的声音,可分辨2-3Hz的变化。音高音高频率频率唱名唱名键盘键盘位置关系位置关系3.3.音色音色人耳对声源发声特色发声特色的主观感觉。它是人的听觉上
13、区别具有同样响度和音调的两个声音之所以不同的声音要素,也称为音品音品。音色是有声音波形的谐波频谱频谱结构和包络包络决定的低频泛音丰富,音色浑厚、坚实、有力低频泛音丰富,音色浑厚、坚实、有力中频泛音丰富,音色圆润、和谐、自然中频泛音丰富,音色圆润、和谐、自然高频泛音丰富,音色明亮、清透、纯净高频泛音丰富,音色明亮、清透、纯净Hz30100605002002k1k8k4k16k最低音域低音域中音低域中音域中音高域高音低域高音域高音高域最高音域深沉感重感浓厚感力度感明亮感透亮感锐利感清脆感纤细感301505005k16kHz低频段中低频段中高频段高频段浑浊生硬尖刺单薄乏力散飘暗淡沉闷音域分类频率音域
14、听感特性频段分类过分加强过分衰减各频段声音对听觉的影响各频段声音对听觉的影响三、人类的听觉效应.掩蔽效应掩蔽效应 人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音(称为掩蔽声)的存在人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音(称为掩蔽声)的存在而降低的现象,称为掩蔽效应。而降低的现象,称为掩蔽效应。听阈的提高听阈的提高听阈的提高的分贝数,称为掩蔽量听阈的提高的分贝数,称为掩蔽量提高后的听阈称为掩蔽阈提高后的听阈称为掩蔽阈频率相近的纯音掩蔽效果显著;频率相近的纯音掩蔽效果显著;掩蔽音的声压级越高,掩蔽量越大,掩蔽的频率范围越宽;掩蔽音的声压级越高,掩蔽量越大,掩蔽的频率范围越宽;低频音对高频音掩蔽作用大,
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