电声工程学专题知识专业知识讲座

~~~目录~~~11.什么是声音?

—1)人的“五种感觉”脑“声音”如果不用音响心理学是说不清的！器官感觉检知项眼视觉映像鼻嗅觉气味耳听觉声音口(舌)味觉味道皮肤触觉触感“声音”受到五种感觉的影响2从其他器官传来的刺激人类的耳朵是超高性能的FFT!1.什么是声音?

—2)检知声音的原理以电脉冲信号形式传播音源耳廓对判断声音方向性非常重要空气震动鼓膜后，通过耳小骨变换成电脉冲信号外耳道耳廓内耳道耳小骨鼓膜神经大脑大脑进行FFT分析(频率分析)→(以声音的形式认知)3

波（音）的基本形式:

V=f×λ(音速)(频率数)(波长)

在空气中的传播速度

V<m/s>≈331.5+0.61t[℃]≈340[m/s]at4℃①“声音”是纵波(波的振动方向与前进方向相同)②“声音”是疏密波(在介质中振动以反复“疏密”的形式进行传播)“声音”被变换成电子信号,成为横波的信号(正弦波)来使用1.什么是声音?

—3)物理定义密密疏变换成电信号++-4名称单位定义使用实例频率：fHZ声音每秒的振动次数→声音的高低声音频率特性(f特性)相位频率特性

v=fλ1/3oct频率特性声压：S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是绝对值)相位：фDegradian声音在时间上的相对错位周期：Tsec波的间隔(=1/f)波长：λm波的长度(=v/f)倍频OCT频率的2倍或1/21.什么是声音?

—4)表示声音的物理参数重要的是根据目的用各种参数来表达“声音”！5两者通过数学方法等价变换，根据用途分别使用在时间领域的表现在频率领域的表现矩形波响应脉冲响应残响特性频谱分析相位频率分析组延迟特性1.什么是声音?

—5)声音在数学上的定义振幅-aatH(t)=aSinωT傅立叶变换应用实例振幅faH(f)=a反傅立叶变换Fourier6各音区的物理量和能得到的信息音区频率数(Hz)波长(m)主要音源能得到期的主要信息重低音20~5017~6.8墙壁的振动空间内的固定波音响空间的大小(宽阔度)环境状态气氛(身体感受到的低音)[重低音]低音50~2006.8~1.7中音200~2K1.7m~170m物体的基本振动孔穴共振发音体的大小,结构高音2K~15K170m~23m物体的共鸣物体的分割振动音色从音色变化到发音体的材质、种类.超高音15K~100K23m~3.4m气氛(空气感、余韵)1.什么是声音?

—6)音区和信息“声音”会随着频率数而性质、特长发生变化，因此重要的是掌握它！7声音三要素大小高低质感声音的表现词汇好←→不好大小有迫力乏力高低单纯有杂音明亮暗淡清澈浑浊正常走调定位性好定位性差形象明确形象模糊有扩展性无扩展性（空间信息）定位声音的表现方式随地域、民族、人种而有不同的词汇最理想的是能在公司内及相关公司间统一表达方式实施比较困难：理解对方词汇的真正含义公司内部评论词汇的统一切换到物理量非常重要！1.什么是声音?

—7)表达声音的语言(音色)声音的形象（举例）82.声音的性质—1)增强与减弱(相位干涉)声音随着时间轴的错位(相位干涉),波形会发生改变,因此相位的管理非常重要!振幅振幅振幅振幅振幅振幅tttttt正相逆相波形增强波形减弱92.声音的性质—2)反射与吸音“反射”与“吸音”是反关系反射平面越硬,反射越强越往低音区(波长较长)越容易反射吸音与上述相反固定波在相对的平面上产生共鸣的波(不好的影响)防止产生固定波的要点是不造成平行面!不同素材的反射、吸音特性D=λ/2×n(整数倍)D残响室混凝土木材地毯吸音材料无声室毛越长吸音效果越好f反射率10.50102.声音的性质—3)回折效果回折—在音源之外的尖角部位作为起点,产生二次音源的现象为防止回折效果,不制作尖角！在原来的声音A上加上二次音源的声音B,原来的声音A产生紊乱由于相位干涉,

频响产生紊乱在时间轴上的错位引起声音形象的紊乱(形状、位置、立体声场)二次音源的弊端d1d1BA音箱音源二次音源在尖角处产生二次音源听者圆角处不产生回折波113.听音的方式—1)同响度波形名称(全世界有三种)同响度波形Fletcher-Manson波形(1933年)Robinson-Dadson波形(1955年)要点

人耳的灵敏度根据频率的不同而不同,

对高音及低音区灵敏度差音量越低,这种感觉越强烈

响度效果对应于音量，动态对频响进行补偿是必要的!频率数声压123.听音的方式—2)感觉方向感的方法如果是同一球面内则d1与d2应一致.→两耳间时间差与声压差相符.“耳廓”的作用是认知声音的上下、前后方向.两者之差在大脑内计算,判断音源方向(也可以互相置换)人类的耳朵是超高性能的“音源探测器”！d1’d2d1d2’tLvLtRvR时间差：Δt=tL-tR=声压差：Δv=vL-vR=logd1-d2vRvL340d1d2耳廓AB水平面内上下、前后方向133.听音的方式—3)HASS效果（先行音效果）△t音源方向认知＜1msecA与B的合成音(例如C)1~30msec定位A(不合成B)50msec＜A和B的声音各自

分离,分别听见B成为A的混响如有2个音源,听音对音源方向的认知是根据到达时间差来判断从A、B两个音源来的到达时间差[应用实例]

在音乐厅中的分别使用

控制音源定位是：Δt<30msec

要增加混响：Δt>50msecABdAdBC定义Δt=dB-dA340HASS效果和声音定位的关系环绕声属于“HASS效果”与“时间差◎声音差转换”的应用技术先行音效果143.听音的方式—4)“掩蔽”和“鸡尾酒会效果”掩蔽现象要听取的对象被更高水平的不需要的声音(噪声)掩盖住的现象.人耳会自动地调整灵敏度和进行带宽过滤！容易检知的信号单纯音(正弦波)

人的声音(听熟的声音)

固有音(乐器声)虽然音乐的细节被噪声干扰,但还是能听见,对象音完全被噪声掩盖而无法听到鸡尾酒会效果把通常无法识别的比背景噪声低的声音分辨出来的人类的特有的辨别机能（音乐信号等）噪声噪声音乐噪声对象声音对象声音音压音压音压fff15表达基本波的整数倍的频率数.一般来讲奇数次的失真是损坏音质的有害成分。嗽叭、放大器的设计不光是要对全高频波失真(T.H.D),还要对奇数次失真进行控制是非常重要的!决定乐器的音色的重要成分.3.听音的方式

—5)高频波失真和倍音高频波失真倍音要点应该通过以上的频率分析决定必需的播放带宽！倍音的数量倍音的强度分布的结构时间变化协调的不协调倍音的比例单元音(母音、子音的构成素音)例：吉他的音响特性声压2f3f4f5f6f7f…….f:基本波f高频波失真的结构有害成分参数163.听音方式—6)乐器的音域各种乐器的基本波形成分的音域173.听音方式

—7)人类耳朵一般的检知界限(辨别界限)项目一般值应用场合单信号频率特性基本频20~20KHZCD,DAT,(简易:FM,CS)高频20~100KHZSACD噪音水平5~130PHON各种音量设定失真偶数次2~3%以上倍音是使乐器发出的声音更优美的一种成分奇数次约0.1%以上奇数次即使是7次、9次也是有害的频率偏差1~1.5dB以上各种EQ规格急剧的波峰波谷1/7OCT以上1/3OCT频率响应解析抖晃度0.15%以上CS,录音机规格双信号水平差0.5dB以上立体声左右声道水平差规格分离度15dB以上分离度、漏音度规格决定电子仪器的性能的时候，在理解本表的基础上再进行设定是非常重要的！

184.喇叭设计中的应用–1)喇叭单元零件名参数和声音的关系振膜直径越大越有利于低音区播放,但不容易产生高音区,频响也较慢形状(曲面)圆角比直线型的刚性高,高输入方面较强,也较少失真形状(深度)越深的话高输入方面越强,高音较好,方向性则是浅的较好材质要根据各自的目的而选择纸,金属,塑料等(调节声音的自由度最佳的是纸质)压边形状上弯,下弯和廉价波形相比,线性好,音质优良.材质根据音质,性能等目的而分别使用聚氨酯泡沫,布,橡胶等材质弹波柔软性越高频响越好,相反输入耐受度/强度需要强化变位量越大,输入输出的线性越好/输入耐受度也越大线圈直径越大散热效果越好,输入耐受度也变大,但不容易产生高音.线径越细频响越好,可以延伸到高音区,但输入耐受度变小磁钢磁力越高效率越好(音压越高)→可以制作出小型轻型的喇叭材质输入输出的线性,和低音区的质感方面拥有个性化的特长.铜帽有无盖在杆上的铜帽能使高音区延展,大幅度减少失真,但中音变薄喇叭零件/结构设计和声音的关联194.喇叭设计中的应用–2)喇叭周边部件部件名参数和声音的关系音箱体容积越大低音区越好,全体的声压也会上升形状立方体会在内部产生固定波→要下功夫处理,外观上有尖角的话,由于回折效应会产生多余的声音方式密封型:只要保证容量,喇叭的特性就能正常发挥,低音反射型:利用低音反射管的共振,使用权低音增强的方式.后部负载型:使喇叭后部的声音在后部负载内积极共鸣增强低音区的方式.吸音料体积虽然能吸收内部固定音,但加得太多的话,声音会变得不够圆润材料刚性使各面不产生共振,重要的是强度面板栅格开口率如果是塑料和金属,至少要达到40%以上,即使是布制的,透过率低的话高音区会很差.孔径,厚度孔径和厚度会造成面板栅格的共振,也会影响方向性安装密封音箱体内部的空气如果有泄漏,由于相位干涉会造成低音区恶化固定如果不牢固地安装在坚固的隔板上的话,低音的力量会变弱主要的喇叭周边的零件/结构设计和声音的关系204.喇叭设计中的应用–3)耳机的基本结构耳机的主要方式和他的特点方式①密封型②开放型③耳部探针形构造优点针对外部噪声的抗干扰性好可以产生全方向定位的音场不会对周围环境造成噪音

公害能够解决由于“密封”而造成的诸多问题由于和周围的环境音场产生会成,因此能缓和异常定位感耳廓,外耳道不会产生影响振幅,相位及频响曲线较平坦,(在播放时可以自由补偿.)→适合于Hi-Fi和评测仪器缺点有耳廓,外耳道的影响有受到噪声冲击的危险性变成单声道及无声时心理上产生不安的感觉基本同左对周围环境造成噪声

公害使用人造头部,把耳朵的个体差异通用化是困难的.利用本装置录音的信号源是本系统专用的214.喇叭设计中的应用–4)耳机的特长用小型的驱动结构产生重低音的原因振膜产生上下运动时,

低音区音压=运动的空气量×(加速度)2由于外耳道是密封的，运动的空气质量只要较少就够了小而轻的振膜运动较快2）声场在头内能够定位的原因无认使用何种形式,音源是在耳朵的旁边,因此声音会在头内定位,要对立体声场进行评价比较困难.模拟录音利用人造头部,使用插入耳朵中的麦克风来录音的手法.用耳机听取,能够再现录音时的立体声音场.录音源能够深入空间音场和耳朵的传达系数(信息)空间音场G(t)=A(t)★H(t)★g(t)向耳朵的传达系数g(t)麦克风信号G(t)=录音源人造头部磁钢振膜与一般的喇叭相比明显有利A(t)H(t)225.关于评价音质

—1)正确进行音质评价评价的目的(好坏/喜恶)顾客方面使用方法检查被评价对象的物理数据评价基准的选择(用一对比较法)与用户方面配合小组的选定同一个评价会,多次实施(排除人的不安定因素)用雷达图分析平均点分别用统计手法对因素进行分析.(分散分析,