3声音的基本性质2

1、声音传播的基本特征,声波的反射与透射 声波在传播路径上常会遇到各种各样的“障碍物”。例如，声波从一种媒质进入另一种媒质时，后者对前一种媒质所传的声波来讲就是一种障碍物。 众所周知，当投掷一个物体时，物体碰到一块挡板以后就会弹了回来；但是如果在声的传播路径上放置一块挡板，则一般地讲来，会有一部分声波反射回来，同时也有一部分声波会透射过去。例如，一垛普通的砖墙既可以隔掉部分声音，但又不能把全部的声音都隔掉；一垛木板墙将有更多的声音被透射进去。声波的这种反射、透射现象也是声传播的一个重要特征。,声波的绕射,波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的绕射或衍射,一切波都能发生绕射，其程度与波长、障碍物

2、的大小有关。,只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.,声音的散射： 当声波波长大于障碍物尺寸但在10倍以内时，障碍物会化成一个声源使声波向四周散射，这种现象叫声波的散射。 例一：声源处于人的背后时，由于人耳壳的遮蔽作用，声源中低频音会绕过耳廊使人听到，而声源中的高频音则在人耳处形成声影区使其减弱。 例二：音乐会时，后排座的听众听到的低频强、高频弱，即是因为低频可绕射，而高频音散射的原因。,干涉(interference)为两波重叠时组成新 合成波的现象。波的重叠原理两波在同一介质中传播，相向行进而重叠时，重叠范围内介质的质点同时受到两个波的作用

3、。若波的振幅不大，此时重叠范围内介质质点的振动位移等于各别波动所造成位移的矢量和，称为波的重叠原理。,频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波。,波的干涉：,声音的指向性与覆盖面积：,高频 声音指向性很强 覆盖角度窄小、射程远、穿透力强 中频 有一定指向性 覆盖面积比较容易控制 低频 指向性不明显 向四面辐射、声功能损失大、传播距离近,声音的共振与共鸣,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。 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

4、特殊地增大到最高峰值，这种现象叫共振。,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。 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，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。,例三：小提琴 共鸣箱较小 共振频率高 为256-1100Hz 大提琴 共鸣箱增大 共鸣频率低 为110-400Hz 贝斯提琴 共鸣箱最大 共振频率更低 为80-350 Hz 例四：萨克斯箱 左右手指

5、全按下 共振腔容积最大 共振频率低 发低音 右手指抬起 共振腔容积缩小 共振频率提高 发中音 双手全抬起 共振腔体最小 共振频率最高 发高音,声音的掩蔽现象与解决,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。,如铜管乐器掩盖木管乐器、木管乐器掩盖弦乐器。 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。 从音乐结构上解决。要有合理的和声、配器，使各声部间平衡。 从声场音响上解决。 a、对不同音源选择最适合表现这种乐器音色特性的话筒。 b、选择拾取音源的最佳距离、高度、角度。 c、在调音台上进行

6、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。,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。 解决：减少中频输入，适当增加高低频尤其是低频音输出。,现象三：低频率声音掩盖高频声音。 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。 解决：适当降低低频音，增加高频音。 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,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传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。 声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生

7、理 心理活动。,1、构成人耳听觉特性的要素,构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波 构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色,响度：是人耳对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） 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 dB 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dB 窃窃私语：2035 女 高 音：35105 男高音：4095 小 提 琴：40100

8、交响乐：80 dB 小 鼓：55105 打 雷：120 dB 教师讲话：5060 飞机起飞（3m处）：140 dB,音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，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。 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： a、人耳听觉的频率范围：20Hz20KHz，其中7003000Hz为最灵敏区 b、语言的频率范围是10010 KHz 音乐的频率范围是5015 KHz 音调与声压（振幅）的关系： a、1K2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升 b、

9、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降,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。 影响音色的因素： a、结构不同：弦、簧片、金属 b、质料、质地不同、金属、人体、电子 c、激发位置不同：气息、声带、口形、吹奏或拉奏方法 d、力度大小不同，p、f（弱、强）影响音色 e、共鸣体（箱、腔）大小不同：影响单元色的泛音结构 f、振动体的弹性：影响音色的始振特性和衰减特性 声带：儿童富有弹性、音色清脆明亮 成人声带松弛、音色苍老 哨片：软始振性慢、衰减也慢 硬始振性快、力度大、衰减也

10、快,2、颅骨效应,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 音源人体颅骨大脑（小实验：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。 现象一：听自己的声音，有两个途径，频带宽，音色好。 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。,3、鸡尾酒会效应：,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”。 原理：人耳的选择功能 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。 应用：使用强指向性话筒在现场来同步录

11、音。,4、回音壁效应 ：,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”。 应用：舞台上方、侧方、后方的声音反射板即是利用这一原理把演员的声音集中向直达声弱的区域进行反射。,5、哈斯效应：,一个声场中的二个相同声源，在传入人耳的时间差在50ms以内时，人耳无法明显辨别出它们的方位。那个声源的声音先入，那么人就感觉到声音即由此方位传来。这种先入为主的听觉特性叫哈斯效应。,现象一：两侧声源A、B与人耳距离相同时，人们感觉声音由前方来，俗称“假立体声”-德。波艾效应 现象二：当距离A声源略近时，实际应是A音大，B音小的两个声源，但人们往往只感觉到所有声音均由A输出，这种错觉现象即是“哈斯效应”。 现象三：将近点A的声音加以延时，使它迟于B声源进入人