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声学概论

作者:思威特来源:思威特智能科技 浏览次数: 日期:2019年8月5日 15:38
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摘要:

声学是声音的科学,研究它的产生、传播、接收和效应。 声音原始是指人耳能察觉到的空气中传播的振动振动现象,频率在20Hz到20KHz之间。现代已经使其范围扩大,频率可在20Hz以下的次声或20KHz的超声。

一、人耳对声音的感觉表征于三种特征:(1)声音的响度;响度相当于声音的“大小”

2)声音的音调;音调相当于声音的高低;(3)声音的音色;音色相当于声音的品质。

二:声音的振动表征于三种特征:

1)振幅;

2)频率;

3)频谱(即声音的各个谐波部分)。

声感觉和声振动的三种特征有密切的关系。前者是主观感觉,后者是客观的量度。但前者和后者不是一一对应的;声音的响度:不仅决定于振幅的大小而且也决定于频率的高低。振幅单一地决定着声强度,但并不能单一的决定响度,声强度仅说明声音具有能量,而声响度则说明听觉神经被刺激的程度。事实上,很强的声不一定就很响。因为人耳所能听到的频率范围是从16赫兹到20000赫兹左右。频率超出这一范围以外的声音是不可闻的。

从广义来说,声不但包括可闻的振动也包括不可闻的振动。频率低于16赫兹的振动称为次声振动,高于20千赫兹的振动称为超声振动。不可闻的振动可能很强,但是它的响度总是等于零。同理,音调和频率也不是完全相对应的。当然,音调的高低主要是决定于频率的高低。但是,事实上当振幅有很大变化时,尽管在客观上频率并没有改变,但是在主观上音调则好像是变了一些。人耳对于不同频率的声音又完全不同的灵敏度。对于正常的人来说,在16赫兹以下和20000赫兹以上的声音都不会听到。在16赫兹至20000赫兹范围内,虽然可以听得到,但灵敏度也大不相同。最灵敏的区域是1000至3000赫兹之间。人耳在这一区域的灵敏度是非常之高的。音色决定于声音的频谱成分。所谓频谱,就是把一个复杂的声音分解为多个简谐(正弦)振动的综合而得到的。

视频谱特性之不同,复杂的声音可分为两种类型:

一种是具有连续谱的声音。

另一种是具有线状谱的声音。

前者相当于非周期性的振动,振动的能量连续地分布于一个相当广阔的频率范围。

后者多半是相当于周期性的(但非正弦的)振动,能量分布于各个谐波频率的分量。前者产生一种噪声(没有一定音调的)的感觉,而后者则产生一种乐音的感觉。

人耳对于不同频率的声音又完全不同的灵敏度。对于正常的人来说,在16赫兹以下和20000赫兹以上的声音都不会听到。

16赫兹至20000赫兹范围内,虽然可以听得到,但灵敏度也大不相同。

最灵敏的区域是1000至3000赫兹之间。人耳在这一区域的灵敏度是非常之高的。只有当声强度超过某一最小值时人耳才有可能有所感觉,这一最小值称为闻阀。

相反,很强的声音(无论是可闻的或不可闻的)会在耳中引起一种压力的感觉,甚至感到痛苦。相当于开始有这种感觉的声强度称为痛阀。

痛阀声强度对闻阀声强度的比值称为动态范围。

  音调的高低主要决定于频率但是和振幅的大小也有一定的关系,这是因为,当振幅很大时,声音对于人耳鼓膜的刺激可能使它涨大或变形,使它的重心移动而影响到神经上的感觉。

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