重要的常用音频常识

1、第一章 概述3一 音响的含义3二 音响调音员的定义3三 音响专业的定义3四 音响技术的特点3五 音响系统的组成41 音源42 调音台53 房间均衡器64 功率放大器65 音箱66 效果器6第二章 基本知识和专业名词8一 声音的物理特性81 声音的产生82 声速与波长83 反射、折射和透射84 声波的衍射和散射95 声波干涉106 声音的频带及频谱117 语言和音乐的特性11二、声学研究及声音评价131 音域划分132 频谱与听感133 声功率、声强和声压164 声压级、声强级和声功率级175 声源的指向性17四 听觉理论181 频率学说182 行波学说183 共鸣学说184 齐射说18第三章

2、听觉的基本特性20一、听觉的刺激20二、听觉的生理机制20三 响度21四 音调23五 音色24六 声音的混和与掩蔽241 共鸣242 强化与干涉243 差音与和音244 声音的掩蔽245 听觉的疲劳与听力丧失25七 哈斯效应25八 方向感25九 多普勒效应26十 噪声对清晰度的影响26十一 响度级27十二 计权27第四章房间的声学特性29一 概括29二 室内的声学过程29三 室内混响29四 早期反射声30五 房间的简正方式33五 传输响应33六、与房间形状有关的特殊声学现象34第一章 概述一 音响的含义音响，在 97 年之前还没有人对音响一词作出比较全面、规范的解释。日本的词典上有音响一词，它

3、的解释是：音、响、音响学、声学的意思；近代词典上解释为：“音响效、演奏效果”（又作声音解释）；我国辞源辞海上没有这个词。有些小词典上也解释为“音响效果”。一般英语的AUDIO现在都译为“音响”，其解释为“音频的、听觉的、可闻的”，和 AUDILE 的解释大致相同。我国录音师协会对音响的含义的解释如下:音响是经过加工修饰的达到一定电声指标的、满足特定环境需要的声响，是现代科学技术和艺术相结合的产物。二 音响调音员的定义中华人民共和国劳动和社会保障部 2000 年 6 号令规定，国家实行先培训后上岗的就业制度，用人单位招用该工种（职业）人员，必须从取得相应职业资格证书的人员中录取。音响调音员工 种

4、已经在 1999 年前，68 个工种必须持证上岗文件中做了强制性规定。 音响调音员的职业代码为：6190305。音响调音员的定义为：歌舞厅、节目制作间及音乐文艺演出、公众场所所运用专用设备，对声源的音量、音调、音色进行调控的人员。三 音响专业的定义音响专业是一种艺术加技术的专业，涉及艺术、美学、电声学、音乐声学、建筑声学、心理声学、生理声学等多学科的边缘学科的专业。四 音响技术的特点音响和与之相关的、为其研究发展服务的学科和与之关系密切的工程技术及调音技术，都和 现代和电子技术、计算机技术、精密加工技术、半导体技术、化工技术、冶金技术、人体工程技 术有着千丝万缕的联系。同时，由于音响产品的特殊

5、性，又要求从事音响行业的人员有一定的艺术和音乐修养，还要有双好耳朵。可以这样说，音响产品是世界上为数极少的、仅靠技术指标不 能定其优劣的产品。从事与音响有关的职业也不是仅靠科学技术知识就能胜任的职业。与声音有关的一些理论是相当抽象的，而实用音响技术要求又必须相对简单和具体。就实用而言，要求丛业者具有一定的艺术修养，要有一双好耳朵，能对声音有一定的认识。从事音响行业的人，就是要通过自己对声音的认识，利用自己所掌握的技术，创造出大多数人都认可的好声音，这可以说是最主要的一个特点吧。五 音响系统的组成为了使大家有一个形象的认识，这里把音响系统比喻成一条链子，称音响链，如图一所示：图 1 最简单的专业

6、音响系统方框图除去 EQ 和 EFF 之后，整个系统将变成最基本的音响系统，它也能工作。图 2 最基本的音响系统方框图1 音源这条链的头是各种音源，可分为三类，一是 CD机、影碟机、卡座等，它们向调音台提供幅度为 1V 左右的线路电平信号；另一类是话筒，通过它将人声和乐器声转变成电信号送入调音台，这类信号的幅度一般都很低，只有几个毫伏到几十个毫伏，要用屏蔽效果好的专用信号线传输。第三类是电声或电子乐器，它们直接输出 1V 左右的线路电平，在这一点上与第一类音源相同。2 调音台调音台是音响链的核心，这是一种有若干路相同输入单元，能同时接受多路信号的集放大、处理、混合、分配为一身的音频处理器材，这

7、里仅粗略地介绍一下它的作用。图3 典型调音台（1）、放大：是将各种不同的信号按需要进行放大，使其达到一定的电平值。（2）、处理：主要是对各种信号按需要进行比例调节和频率均衡，即对各种信号的强弱和高、中、低音进行调节，使总的节目听起来均衡悦耳。（3）、混合：是将多路信号混合成一路或两路，信号输出一般要求音响的配置以两声道的形式为标准形式。（4）、分配：在普通的扩音系统中，主要是按需要把未经混合的某一路或几路信号取一部分送入别的音频处理器材进行处理，或者将已混合的信号分出一路或几路作其它用。（例如录音、返听、辅助、监听）。3 房间均衡器也叫图形均衡器。它的作用是改善音响系统自身的频率响应，以适应厅

8、堂的建声特点，使系统能稳定的工作，并在厅堂里取得较好的音响效果。图4 典型图示均衡器4 功率放大器它是把来自前级的线路信号进行功率放大（高电压约数十伏，大电流约数安培），将音频信号馈入扬声器（即音箱）。5 音箱是音响链的最后一个环节，它是一个换能设备，将电信号转变成扬声器振膜的振动，从而使人耳听到响亮的声音。6 效果器在普通的专业音响系统中的作用是美化声音，主要是人声。由于调音台具有信号分配功能，调音师可以将欲美化的声音在混合之前取一些出来通过专门的接口送往效果器，效 果器对这个声音进行处理后又将它通过调音台上专门的接口回送并与调音台总输出信号混合，这 样音箱就播放了含有经过处理的信号。对人声

9、来说，主要是混响效果信号。这种人工效果可以对 进入调音台的任何一路或多路信号进行处理，十分灵活。以上就完成了对一个最简单，但又实用的专业音响系统的介绍，任何大的或复杂的系统，都是在这样的系统中派生出来的。例如，下面是常见的系统组成图：图5 典型音响系统图下面我们再来归纳一下声音的走向：各种强弱不等的声音信号进入调音台以后，得到不同程度的放大，放大后的声音信号经过调 音师的处理各自以适当的强度进行混合，混合后的信号再加上效果器送来的效果信号全部混合后就成为调音台输出的总信号，总信号进入房间均衡器（或数字处理器的分频前均衡）后进行了一次加工（这次加工的依据是音响系统所处厅堂的建声特点），然后由功放

10、将信号进行放大，最后推动音箱发声。需要强调，效果器自身并不产生信号，而是由调音台向它提供所需的激励信号，至于什么信号需要美化，由调音师决定。第二章 声学基本知识和专业名词一 声音的物理特性1 声音的产生声音是由物体振动引起空气的波动，传到耳膜，经过听觉神经听到声音。声源：发生声音的振动源叫声源。 声波：由声源引起媒质的振动形成声波。 声场：声波传播的空间叫作声场。声音在空气中是以一疏一密的纵波传播的。为什么叫“纵波”，因为它进行方向和传播方向一致2 声速与波长声波在单位时间内传播的距离称为声速，常用符号“C”表示，单位是米/秒（M/S）。一般来说声速只和传播媒质及其状态有关，在标准大气压下和温

11、度为 20摄氏度 时，空气中的声速为 344 米/秒；15摄氏度时为340 米/秒，工程计算一般取 344 米/秒（因为温度和湿度对声速影响比较大，温度每增加 1摄氏度，声速增加0.5米）。如果声波在水中传播，声速约为 1485 米/秒，在海水中 1500 米/秒，在木材中为 3320 米/秒，在钢材中则为 5000 米/秒。 声速在室内声学设计和扩声技术中应用很多，一般以毫秒计算，即千分之一秒，1S/1000，简写 MS。 声波振动一周所传播的距离为波长，常用符号“”表示，单位是米（M）。声波的波长与声速和频率有关。早期反射声都控制在 50MS 以内，在常温下 50MS 所传播的距离为 34

12、0M*0.05=17M，要记牢这个数 值，它是一个界限，50MS 以内的早期反射声，有助于加强直达声。人耳能明显地分辨出来超过 50MS 的反射声，因此超过50MS的反射声会严重影响清晰度。这也是较大厅堂后场补声音响经常要用延时器的原因。声音波长于声速和频率的关系如下：=C/f 其中：f 为频率，C为声音的传播速度，为相应频率声音的波长。由此可见，相同条件下，频率越高，波长越短。例如，常温空气中，频率为 20HZ 声波的波长为 17.20米，频率为 5 千赫的声波波长为 0.0688 米。3 反射、折射和透射声音在传播过程中，遇到墙壁等障碍物时，一部分声波在分界面处将改变传播方向返回到原来的媒

13、质 中去，而另一部分声波则以新的传播方向进入到新的媒质中去，并在新的媒质中继续向前传播。这种就是 声波的反射和折射现象。声波的反射和折射同样满足反射和折射定理，声波在室内的的多次反射是形成混 响的主要原因。声透射则是指声波在多层媒质中传播经历了分界面的多次折射后，透过中间各层到达最后一种媒质的现象。4 声波的衍射和散射声波遇到墙壁或其它障碍物时还会在边角上沿着物体的边缘而“弯曲”传播，这种现象被称为声绕射（或声衍射）。研究表明，衍射的程度取决于声波的波长与障碍物线度的相对大小，即波长对障碍物线度的 比值越大，衍射愈强，反之亦然。如果障碍物的线度比波长大许多，虽然还有衍射现象，但是在障碍物的 边

14、缘附近将形成一个明显的没有声波的区域（声影区）。通常认为物体线度小于5时，入射声波基本上会绕过物体；相当于 510时还有一些绕射；接近于 30时，几乎完全被遮挡。图 1。1。1 所示的几个例子可以帮我们了解声绕射出现的一些情况。abcd 声波的绕射现象示意图图 a中，障碍物好比是卡拉 OK 厅中的一根柱子，会在它后面的客人的视线完全被柱子所遮挡，但仍然可以听到来自舞台上的大部分声音。这是因为波长随频率高低而有很大的差异，只有那些频率较高，波长比柱子直径小很多的声波，才会在柱子后面形成声影区。例如，坐标在直径 1 米的圆柱后面，对于 1700 赫（=0.2 米）以上的高频声波有明显的遮挡作用。至

15、于大部分频率较低，波长与柱子直径接近或大得多 的声波，由于声绕射现象的存在，柱子几乎不起遮挡作用。另一方面，利用柱面反射声音，只有声波长小于或者接近柱子直径的声波，才会被有效地反射。例如，要使 200 赫以上频率的声波有效地反射，柱面的尺度至少要 1.7 米左右。当然，柱面对声音的反射程度和它的表面有关，但这里只谈尺度关系。图 b 中，障碍物好比一座高大的围墙，对于波长比围墙尺寸小得多的声音，能够产生明显的声影区。当然墙边上还会出现一些绕射现象，但只限于局部范围。和上面情况成对照的是，当声波通过一个洞孔时往往会产生明显的衍射现象，洞口好象是一个新的点 声源，如图 c 所示，这是由于声波波长比洞

16、孔尺寸大得多的缘故。但是光的波长则要比洞孔尺寸小得多，所以光通过洞孔时是一束光线。当然如果声波的频率很高，在通过洞孔时也会出现类似于光束的声束，它带有很强的方向性，如图 d 所示。声波在传播路径上遇到线度比其波长大的障碍物时就会产生散射。在有障碍物的声场中，散射的强弱 与障碍物的线度对波长的比值有关。障碍物越大，或波长越短，则散射越强。散射与衍射在本质上是一回 事，衍射是指一束声波会绕到物体背面的现象，而散射是指波束方向会在物体表面散乱。散射对于保证声 场的均匀有重要的作用。5 声波干涉两个频率相同、振动方向相同且步调一致的声源发出的声波相互迭加时就会出现干涉现象。如果它们 的相位相同，两声波

17、迭加后其声压加强，反之，如果它们的相位相反，两声波迭加后便会相互减弱，甚至 完全抵消。由于声波的干涉作用，常使空间的声场出现固定的分布，形成波峰和波谷，即出现我们通常所 说的驻波，这种现象通常被成为梳状滤波效应。造成声波干涉的条件是经常可以遇到的，我们不妨以两只扬声器播放同频率声音的情况为例来说明：（1）当两只扬声器在同相位状态下振动发声时，由于等距关系，声波到达两扬声器之间中轴线上的各点时总是处在同相位状态，于是来自两只扬声器的声波在该处相互加强。（2）当两只扬声器在反相位状态下振动发声时，情况正好相反，声波到达两扬声器之间中轴线上的各点时总是处在反相位状态，于是来自两只扬声器的声波在该处相

18、互抵消，导致两只扬声器还不如一只扬声器响的奇怪现象。这就告诉我们，连接音箱和功放时一定要保持它们正负极性的一致，否则就会出现上面的第二种情况。当然，对于立体声系统而言这样的结果往往还会导致声像定位不准，即声源“飘忽”的感觉。 在厅堂内由于墙壁反射也会出现声波的干涉现象，例如，从声源发出的直射波和来自墙壁或平顶的反射波在空间各点要相互干涉。这种干涉现象会引起空间各点声场的很大差异， 有些地方声波会加强，有些地方声波会减弱，甚至完全抵消而成“死点”。好在语言和音乐是由许多频率组成的复合声，可以有“此起彼伏”，“填平补齐”的效果，使干涉效应不太明显。但是，由于不同频率信 号所产生的干涉效果不同，即某

19、些频率的信号是相互加强的，而另一些频率的信号是相互减弱的，所以常常导致房间传输特性的不均匀。较差的房间频率响应特性会导致房间内不同的地点声音大小有很大差别，极大地影响声场的均匀度；会导致在房间内某些地点的频率响应会出现较大的波峰，而这些波峰正是引起“啸叫”的罪魁祸首之一，通常这种“啸叫”很难通过扩声系统的电子设备来解决而成为永久问题，从而导致整个房间“有效增益”很低。在这种情况下即使再好的设备组成的扩声系统也很难有比较响亮的声音。一些大中型扩声场所为了减小声干涉的影响，会装饰一些尺寸一般比低频声的波长还要大许多，形状也不规则的物体，再加上厅内又许多门窗等形状不规则的物体，来 “打乱”和“破坏”

20、引起干涉的条件，因而干涉现象也步不那么严重了。6 声音的频带及频谱声音是由发生体的机械振动产生的，并不是所有的机械振动都可以产生可以听闻的声音。经典理论认为，只有频率在20Hz至20000Hz（20KHz）之间的机械振动才能发出人类可以听闻的声音。低于20Hz的“声音”叫次生，高于20000 Hz的声音叫超生。一般地说次声和超生是我们听不到的。因此我们把20Hz20KHz的频率叫做“声频”同时把“20Hz20KHz”的整个频率叫做“声频带”。由频率单一的振动所形成的声音叫做“纯音”，由不只一个频率复合的振动所形成的声音叫作“复音”。自然界的大多数声音都是“复音”。各种声音都包含着特定的频率成分

21、，而且各种成分的强度也不尽相同。针对这种情况，我们说每一种声音都有自己的频谱。声音的频谱简称“声谱”。研究发现一个声音之所以不同于另一个声音就是因为他们的声谱不同。右图a是1KHz的纯音的声谱，它只是一条谱线，谱线在横坐标上的位置代表它的频率，在高度的位置代表它的强度。通常这样的纯音是由仪器发生出来的。图b是短笛的某一音阶的声谱，它有许多谱线，表明它是有多个频率不同的振动所形成，可见属于复音。复音中的每一条谱线为一个分量。在复音中，频率最低的分量称为基因分量，其余的称为泛音分量。一般地说，所有泛音分量都是基音分量的整数倍。图c是钢琴的同一音阶的声谱，它也是许多条谱线，是一个复音，但其结构同短笛

22、声谱显然不同。当短笛和钢琴在演奏同一音乐信号时我们之所以能很容易区分出这个时钢琴声那个是短笛声正是由此造成的。以上声谱都是离散的，即每条谱线之间有一定的间隔。另外有的声谱是连续的，其谱线密密麻麻地连成一片。噪声及语言中的辅音都具有连续的声谱。如图d是普通话与原的声谱，由于它是连续的，我们只画出它的包罗线。由普通话的声谱可见，说话的声音大概包括从100Hz到5KHz之间的振动，而主要的分量在300Hz到3KHz之间。7 语言和音乐的特性语言和音乐都是由频率不同、强度不等的许多声音分量组成的，它们在发声过程中不断地变化着。歌 声和音乐都包含了许多分音（谐波），分音强度的相对关系确定了音色。而乐音的

23、音调则是由这种复音中 频率最低的基音所确定的。此外，描述一个乐音还要有另外一些量，例如颤音、持续时间以及音的建立过 程和衰变过程，它们反映了乐音的瞬态特性。语言的频率范围比较窄，其基音频率在 130350 赫范围内，但其分音以及一些非周期性谐音分量的频率可 达 8 千赫。歌声的基频范围较宽，从 80 赫到 11 千赫。在声音中分成五个声部，即男低音、男中音、男高 音、女低音和女高音；它们的基频范围分别为 82294 赫（E2 D4）、110392 赫（A2 G4）、147523 赫（D3 C5）、196698 赫（G3 F5）和 2621047 赫（C4 C6）。在乐器中管风琴具有最宽的基音范

24、围，约从 16赫延伸到 9 千赫。其次是钢琴，它的基音范围为 27。54136 赫。有些乐器，特别是打击乐器能产生更高 频率的声音，其余大部分乐器则在 164 千赫范围内，但是在低频端下限实际为 30 赫，更低的器乐声是很少遇到的。民族乐器的基音范围大约在 1002 千赫之间。因为所有的乐器都要产生高次谐波，所以音乐中 有用的频率范围大约可以扩展到 15 千20 千赫。此外还应注意，对于音乐而言几乎所有的频率范围都同样 重要，重放音乐时不能抑制或忽略某些频率范围。对于音乐重放，一般认为与音质有关的频率范围是 5010 千赫，而重要的是 1005 千赫。由于语言和音乐的大小都是随时变化的，为了描

25、述语言和音乐的瞬时变化范围，我们引入了动态范围 这一概念。所谓动态范围就是指声源发声的最强值与最弱值之间的幅度差。它是声源的重要特色之一。二、声学研究及声音评价1 音域划分在人耳的听觉范围内，即在20Hz20KHz的频段内，声音的频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。习惯上将声音分为超低音、低音、中低音、中高音、高音几个音域。另一种划分方法是按频率每升高一倍作为一个倍频程或频带，这样就有/=2其中为参考频率，为与参考频率比较的声音频率。N为倍频程的数值。当n=1时，称为1倍频程；当n=1/3时，称为1/3倍频程。这种做法，既方便了数学运算，又符合人耳辨别音调的特点。2 频谱与听感各种不同频段

26、有各自的音色特点。高音频段HF：620KHz这个频段的声音幅度影响音色的表现力。如果这个频段的泛音幅度比较丰满，那么音色的个性表现良好，音色的解析能力 强，音色的彩色比较鲜明。这个频段在声音的成分中幅度不是很大，也就是说，强度不是很大，但是它对音色的影响很大，也就是说，强度不是很大，但是它对音色的影响奶大，所以说它很宝贵、很重要比如，一把小提琴拉出a'-440Hz的声音，双簧管也吹出a'-440Hz的声音，它们的音高一样，音强也可以一样，但是一听就能年出哪个声音是小提琴，哪个声音是双簧管，其原因就是，它们各自的高频泛音成分各不相同。一首歌曲也是一样，例如韦唯演唱一首“爱的奉献”

27、，田震也演唱一首“爱的奉献”。两首歌调一样，响度也一样，而人们一听使知哪个是田震唱的，哪个是韦唯唱的。这就说明，两个歌手各自的高频泛音不同，高频成分的幅度不同，所以说两个人的音色个性也就不同。如果这个频段成分过小了，那么音色的个性就减色了，韵味也就失掉了，声音就有些尖噪，出现沙哑声，有些刺耳的感觉了。因此，高频段成分不要过量。然而又绝对不能没有，否则声音会失去个性。中高音频段MID HF：600Hz6KHz这个频段是人耳听觉比较灵敏的频段，它影响音色的明亮度、清晰度、透明度。如果这个频段的音色成分太少了，则音色会变和黯淡了，朦朦胧胧的好像声音被罩上一层面纱一样；如果这频段成分过高了，音色就变得

28、尖利，显得呆板、发楞。中低音频段MID LF：200600Hz这个频段是人声和主要乐器的主音区基音的频段。这个频段音色比较丰满，则音色将显得比较圆润、有力度。因为基音频率丰满了，音色的表现力度就强，强度就大，声音也变强了。如果这个频段缺乏，其音色会变得软弱无力、空虚，音色发散，高低音不合拢；而如果这段频率过强，其音色就会变得生硬、不自然。因为基音成分过强，相对泛音的强度就变弱了，所以音色缺乏润滑性。低音频段LF：20200Hz如果低音频段比较丰满，则音色会变得混厚，有空间感，因为整房间都有共振频率，而且都是低频区域；如果这个频率成分多了，会使人自然联想到房间的空间声音传播状态。如果这个频率的成

29、分缺乏，音色就会显得苍白、单薄，失去了根音乏力；如果这个频率的成分在音色中过多了，单元就会显得浑浊不清了，因而降低了语音的清晰度。1620KHz频率这段频率范围实际上对于人耳的听觉器官来说，已经听不到了，因为人耳听觉的最高频率是15.1KHz。但是，人可以通过人体和头骨、颅骨将感受到的1620KHz频率的声波传递给大脑的听觉脑区，因而感受到这个声波的存在。这段频率影响音色的韵味、色彩、感情味。如果音响系统的频率响应范围达不到这个频率范围，那么音色的韵味将会失落；而如果棕段频率过强，则给人一种宇宙声的感觉，一种幻觉，一种神秘莫测的感觉，使人有一种不稳定的感觉。因为这些频率大多数是基音的不谐和音频

30、率，所以会产生一种不安定的感受。这段频率在音色当中强度很小。但是很重要，是音色的表现力部分，也是常常被人们忽略的部分，甚至有些人根本感觉不到它的存在。1216KHz频率这是人耳可以听到的高频率声波，是音色最富于表现力的部分，是一些高音乐器和高音打击乐器的高频泛音频段，例如镲、铃、铃鼓、沙锤、铜刷、三角铁等打击乐器的高频泛音，可给人一种“金光四射”的感觉，强烈地表现了各种乐器的个性。如果这段频率成分不足，则音色将会会失掉色彩，失去个性；而如果这段频率成分过强，如激励器激励过强，音色会产生“毛刺”般尖噪、刺耳的高频噪声，对此频段应给予一定的适当的衰减。1012KHz频率这是高音木管乐器的高音铜管乐

31、器的高频泛音频段，例如长笛、双簧管、小号、短笛等高音管乐器的金属声非常强烈。如果这段频率缺乏，则音色将会失去光泽，失去个性；如果这段频率过强，则会产生尖噪，刺耳的感觉。810KHz频率这段频率s音非常明显，影响音色的清晰度和透明度。如果这频率成分缺少，音色则变得平平淡淡；如果这段频率成分过多，音色则变得尖锐。68KHz频率这段频率影响音色的明亮度，这是人耳听觉敏感的频率，影响音色清晰度。如果这段频率成分缺少，则音色会变得暗淡；如果这段频率成分过强，则音色显得齿音严重。56KHz频率这段频率最影响语音的清晰度、可懂度。如果这段频率成分不足，则音色显得含糊不清；如果此段频率成分过强，则音色变得锋利

32、，易使人产生听觉上的疲劳感。45KHz频率这段频率对乐器的表面响度有影响。如果这段频率成分幅度大了，乐器的响度就会提高；如果这段频率强度变小了，会使人听觉感到这种乐器与人耳的距离变远了；如果这段频率强度提高了，则会使人感觉乐器与人耳的距离变近了。4KHz频率这个频率的穿透力很强。人耳耳腔的谐振频率是14KHz所以人耳对这个频率也是非常敏感的。如果空虚频率成分过少，听觉能力会变差，语音显得模糊不清了。如果这个频率成分过强了，则会产生咳声的感觉，例如当收音机接收电台频率不正时，播音员常发出的咳音声。23KHz频率这段频率是影响声音明亮度最敏感的频段，如果这段频率成分丰富，则音色的明亮度会增强，如果

33、这段频率幅度不足，则音色将会变得朦朦胧胧；而如果这段频率成分过强，音色就会显得呆板、发硬、不自然。12KHz频率这段频率范围通透感明显，顺畅感强。如果这段频率缺乏，音色则松散且音色脱节；如果这段频率过强，音色则有跳跃感。800Hz频率这个频率幅度影响音色的力度。如果这个频率丰满，音色会显得强劲有力；如果这个频率不足，音色将会显得松弛，也就是800Hz以下的成分特性表现突出了，低频成分就明显；而如果这个频率过多了，则会产生喉音感。人人都有一个喉腔，人人都有一定的喉音，如果音色中的喉音成分过多了，则会失掉语音的个性、失掉音色美感。因此，音响师把这个频率称为“危险频率”，要谨慎使用。500Hz1KH

34、z频率这段频率是人声的基音频率区域，是一个重要的频率范围。如果这段频率丰满，人声的轮廓明朗，整体感好；如果这段频率幅度不足，语音会产生一种收缩感；如果这段频率过强，语音就会产生一种向前凸出的感觉，使语音产生一种提前进人人耳的听觉感受。300500Hz频率这段频率是语音的主要音区频率。这段频率的幅度丰满，语音有力度。如果这段频率幅度不足，声音会显得空洞、不坚实；如果这段频率幅度过强，音色会变得单调，相对来说低频成分少了，高频成分也少了，语音会变成像电话中声音的音色一样，显得很单调。150300Hz频率这段频率影响声音的力度，尤其是男声声音的力度。这段频率是男声声音的低频基音频率，同时也是乐音中和

35、弦的根音频率。如果这段频率成分缺乏，音色会显得发软、发飘，语音则会变得软绵绵；如果这段频率成分过强，声音会变得生硬而不自然，且没有特色。100150Hz频率这段频率影响音色的丰满度。如果这段频率成分增强，就会产生一种房间共鸣的空间感、混厚感；如果这段频率成分缺少，音色会变得单薄、苍白；如果这段频率成分过强，音色将会显得浑浊，语音的清晰度变差。60100Hz这段频率影响声音的混厚感，是低音的基音区。如果这段频率很丰满，音色会显得厚实、混厚感强。如果这段频率不足，音色会变得无力；而如果这段频率过强，音色会出现低频共振声，有轰鸣声的感觉。2060Hz频率这段频率影响音色的空间感，这是因为乐音的基音大

36、多在这段频率以上。这段频率是房间或厅堂的谐振频率。如果这段频率表现的充分，会使人产生一种置身于大厅之中的感受；如果这段频率缺乏，音色会变得空虚；而如果这段频率过强，会产生一种嗡嗡的低频共振的声音，严重地影响了语音的清晰度和可懂度。3 声功率、声强和声压声源的声功率是指声源在单位时间内辐射的总能量。单位为W“瓦”。工程中常将可听频率范围内或指定频段内的声功率，称为频带声功率，使用时应注意他和声源声功率的区别。声源种类声功率喷气飞机10KW汽锤1W汽车0.1W钢琴2Mw女高音0.001W0.0072W对话0.00002W声强是指波阵面上单位面积在单位时间内通过的平均声功率，记做I，单位:“W/m”

37、平面波的波阵面处处相等，理论上声音传输无限远也不衰减；球面波的波阵面面积为，R为离开声源的距离。所以它的强度与距离的平方成反比的关系，成为“平方反比关系”公式即：由公式可以看出，当离开声源的距离增大一倍，声强就减小为原来的四分之一。声压指声波在空气中传播时，会使空气质层的压强在大气静压强附近起伏变化，某处有声波时的总压强与没有声波时的静压强之间的差值，定义为帕斯卡，记做P，单位:“1牛/m”。4 声压级、声强级和声功率级由于人们听到的各种声音的大小差别非常的大，比如人们正常讲话的声功率约为W，强大的火箭的噪声的功率可达W，两者相差十多个数量级。若采用线性标度来衡量它们是十分不方便的。另外，人耳

38、在产生声音的感觉时，对声音的大小的主观感觉大致和声强的对数值成正比。基于这两个原因，声学中普遍采用对数坐标来衡量声压、声压级和声功率，所得的对数值分别称为声压级、声强级和声功率级，以贝尔（BL）或分贝“dB”为单位。将人耳朵能听到的最小声音定位0dB,称为最低可听阈；当声音超过120dB时人耳就感觉到疼痛了，一般将120dB定义为疼痛阈。两列大小相等的非相干波在某处相遇，组合后总声压级不是变为单个波的2倍，而是增加3dB。在点声源声场中，离开点声源的距离加倍后，声压级下降6dB。5 声源的指向性由于点声源的线度远小于声波的波长（最高频率声波20KHz的波长为1.7cm），它向各个方向辐射的声强

39、是相同的，也就是没有方向性 。但是，当声源振动面的线度与声波波长差不多或大于声波波长时，这种声源就可以看成是一组点声源的组合，总声场是各个点声源共同作用的结果，而这些声源又是相干的，结果总声场中有些地方声音加强，有些地方声音减小，使得这种声源具有明显的指向性。例如，人们通过口腔发的口声，在频率为500Hz以下时，因声波波长较大（500Hz声波波长为68cm，远大于口腔和声带的宽度），讲话者前方的声压近似地遵从平方反比关系。但在4000Hz频率以上（4000Hz 声波的波长为8.5cm），口唇的线度可与声波波长相比拟，这种频率上的口声有了明显的指向性。正是由于这种原因，当我们在使用近讲话筒（如S

40、HURE的SM58）演唱时，当话筒离嘴稍远一点时，音箱扩出来的声音马上显很单薄，我们把话筒贴到嘴边时声音就很浑厚。四 听觉理论 声波是听觉器官的适宜刺激，但声波如何产生听觉？人耳怎样分辨不同频率的声音？等等，对此学者们提出了各种不同学说，其中影响较大的理论有：1 频率学说 以W卢瑟福（WRutherford）为代表的频率学说认为，基底膜的工作与电话的机制相类似。当有刺激时，整个基底膜产生振动，所有的毛细胞对每个声音都有反应，将机械振动转换为相应频率、振幅与相位的神经电位活动。声波频率决定神经冲动的频率形成音调感觉。兴奋的毛细胞数量多少决定音响的大小，振动的不同形式决定音色。 2 行波学说 生理

41、学家GV贝凯西（GVonB6k6sy）于20世纪40年代提出了行波学说。他认为声波传到人耳，引起了整个基底膜的振动，振动从耳蜗底端向顶端移动。基底膜上各部位的振幅并木相同。频率越高，最大振幅部位越接近蜗底；频率越低，最大振幅越接近蜗顶。最大振幅所在的位置决定了音高。贝凯西曾在一系列实验中观察到与上述假设相似的现象。但用损毁法实验，部分地切断动物不同部位的听神经，并没有发现听觉缺失。另外，行波学说无法解释500HZ以下的声音对基底膜的影响。500HZ以下的声音在基底膜的各个部位均引起了相同的反应。3 共鸣学说 1857年，赫尔姆霍茨提出耳蜗是一排在空间上对不同频率调谐的分析器，在基底膜上每一根长

42、短不同的纤维都与不同的频率相调谐。他认为基底膜的纤维在感受声波振动时，由于其长短不同，蜗底端较窄，蜗顶端较宽，对不同频率的声音产生共鸣。对高频率声音，短纤维与之发生共鸣作出反应；对低频率声音，长纤维与之发生共鸣作出反应。基底膜上有24000条纤维，分别对应不同频率的声音。但是，以后的科学研究发现，基底膜是由相互交织在一起的纤维组成的，因此每一根横纤维作为一种共鸣器对不同的频率单独发生反应看来是不可能的。4 齐射说 20世纪40年代末，EG韦弗（EGWever）提出了齐射说。他认为对于低频的声音即400HZ以下的声音，单个听神经纤维可以发放相应频率的冲动。对于400HZ以上的声音，单个神经纤维就

43、无法反应，于是听神经内具有不同兴奋时相的许多神经纤维协同活动，以轮班或接力的形式联合齐射，对高频声音作出反应。但当声波频率超过5000HZ时，听神经就不再产生同步放电。因此，齐射说只能对5000HZ以下的声音的听觉进行解释。人耳的非线性效应排频效应 复合效应 人耳声音定位机理双耳效应 耳壳效应方向性听声试验声强差影响 时间差影响 德*怶埃效应 第三章 听觉的基本特性所谓听觉就是人们对声音的主观反应。我们知道，任何复杂的声音都可以用声音的三个物理量来描述： 幅度（声强或声压）、频率和相位。但对于人耳的感觉来说，声音是用另外三个量来描述的，即响度、音 调和音色，这就是我们通常所说的“声音三要素”。

44、此外，人耳还能分辨出声音的方向和到达人耳的距离 等。听觉是人通过听觉器官对外界声音刺激的反映，是仅次于视觉的重要感觉。听觉理论是综合了声学和生理学而产生的一种专门学科。我们评判一个音响系统的好坏还主要是靠听的，所以听觉理论也非常重要。一、听觉的刺激听觉的刺激是声音，它产生于物体的振动。物体振动时能量通过媒质传递到人耳，从而产生听觉。声波在不同媒体（空气、水或其他媒体）中传递的速度不同。当声波的振动频率为2020000HZ（赫兹）时，便引起听觉，通常把这段频率范围称为可听声谱。低于每秒20次的声波和高于每秒20000次的声波人都听不到。    声波有三种物

45、理属性：频率（波长）、强度和纯度，它们别引起听觉的三种心理感觉，即音高、音响和音色。声波的频率是指在单位时间里周期性振动的次数，它决定音高听觉属性。声波的强度是指振动的幅度，它决定音响听觉属性。声波的纯度是指波形是否由单一频率的周期振动构成，它决定音色听觉属性。一般把声音分为纯音和复合音。纯音是单一的正弦振动波，是最简单的声波。复合音是由若干正弦声波合成的复合声波。复合音中各纯音的频率成简单整数比，而该复合音的振动波仍呈周期性，称为乐音。若该复合音的振动无周期性规律，称为噪音。在听觉上，乐音感觉和谐，噪音则感觉不和谐。二、听觉的生理机制在听觉系统中，耳既是一个接受器，又是一个分析器，它在把外界

46、复杂的声音信号转变成内在的神经信息的编码过程中起着重要的作用。    （一）耳的构造和功能    耳由外耳、中耳和内耳三部分组成。外耳搜集声音刺激，中耳将声音的振动传送到内耳，内耳的感受器将振动的机械能转化为神经能。    外耳包括耳廓和耳道，它们主要起收集声波的作用。    中耳包括鼓膜、听小骨系统和卵圆窗。声波从耳道传至鼓膜引起鼓膜振动。鼓膜与锤骨、砧骨和镫骨组成的听小骨系统相连，它们再将声波传到卵圆窗。由于耳膜的面积比卵圆窗大20

47、倍，振动传到卵圆窗时，声压约提高了2030倍。这条声波传导途径为生理传导。另外还有空气传导和骨传导。空气传导是鼓膜振动引起中耳内空气振动，再经卵圆窗传至内耳。骨传导是振动由颅骨传入内耳。    内耳由前庭器官和耳蜗构成。耳蜗又分三部分：鼓阶、中阶和前庭阶。基底膜在鼓阶和中阶之间，它在卵圆窗的一端最窄，在蜗顶一端最宽。基底膜上分布大量听觉感受器一科蒂氏器官，它由支持细胞和末端有细毛的毛细胞组成，听神经便由此发出。听神经的兴奋是由基底膜的位移刺激了毛细胞而产生动作电位，引起神经冲动，由传入神经传导至大脑皮层颞叶的听觉中枢而产生听觉。三 响度声音的响度与声波的

48、振幅（声压）有关，对于同一频率的信号而言，声压越大，响度也越大。但是人 耳对不同频率的声音的响度感觉（灵敏度）是不一样的，也就是说，对于频率不同而声压相同的声音，会 感觉到不同的响度。在 3 4 千赫频率范围内的声音容易被感觉（灵敏度较高），而较低或较高频率范围内的声音就不容易被感觉。描述等响度条件下声压级与频率的关系曲线称为等响度曲线。自由场纯音等响曲线（GB4963-85）120100806040201101009080706050403020MAF02031.56312525050010002k4k8k12.5k频率（HZ）正常人耳的等响曲线图中横坐标表示不同频率的纯音信号，单位是赫兹（

49、赫）；纵坐标表示相应声波的振幅大小（声压级）， 单位是分贝（dB）；图中的曲线就是等响度曲线，单位是方响（PHONO）。在同一条等响度曲线上的不同 频率、不同声压级的纯音信号，给人的响度感觉是一样的。例如：50 分贝/100 赫的纯音和 40 分贝/1 千赫的纯音等响，因为两者位于同一条等响曲线上，也就是说要想让 100 赫的低音和 40 分贝/1 千赫的中音听起来一样响，就必须让 100 赫的信号比 1 千赫大 10 分贝。从图中我们可以得出以下几点简单的结论：1、 人耳对不同频率声音的灵敏度是不一样的。具体来讲，对于 3 4 千赫声音的灵敏度较高，随着频率向 3 4 千赫两端升高和降低，总

50、的趋势是灵敏度降低。2、 人耳对不同频率声音的灵敏度还与声压的大小有关，随着声压的降低，人耳对低频和高频的灵敏度都要降低，特别是对低频声更为明显。这就是为什么当我们将音量开得较小（即在低声压级情况下）时，即使节目中已有较多低音成份，但听起来仍感到低音不足，一旦把音量开大（声压级大致在 80 分贝以上），就会感到低音比较丰富的道理。由等响曲线可知，若声音以低于原始声（录音时）的声压级重放，由需要通过均衡器来提升低音和高音以保证原有的音色平衡。例如一个乐队演奏，假如低频声和高频声都以 100 分贝左右录音，因为这时的 等响度曲线差不多是平直的，所以低音和高音听起来有差不多的响度。如果重放时的声压级

51、较低，例如 50 分贝，这时 50 赫的声音刚刚能听到，而 1 千赫的声音听起来却有 50 方响，其它不同频率的声音都有不同 的响度级，因此听起来就感觉到低频声和高频声都损失了，也就是原来的音色已经改变了。这时要想让 50 赫的声音听起来与 1 千赫的声音有大致相同的响度，必须将其提升 20 分贝左右。由此可见，等响度曲线 是我们使用均衡器的重要依据之一。四 音调音调又称音高，是人耳对声音调子高低的主观评价尺度。音调的高低主要决定于频率，频率越高，音调越高，频率越低，音调越低。但是音调和振幅的大小也有一定的关系。人耳对音调变化的感受不是线性关系，而是对数关系。也就是说，音调感觉是由于频率的相对

52、变化而 形成的，即不论原来频率是多少，相同倍数的频率变化对人耳总是产生相同音调变化的感觉。例如把频率 增加一倍，比如从 100 赫变为 200 赫或从 1 千赫变为 2 千赫，音调变化在听觉感受上都是一样的，即提高了所谓的“八度音”，又称为“倍频程”。正是因为音调变化和频率相对变化的对数（或倍数）成正比，所以在表示频率的曲线图中，频率坐标常采用对数尺度，图形均衡器中的中心常按“1/2 倍频程”或“1/3频程”设定的原因也是如此。乐器每发出一个音，这个音除具有基频 f0 外，还有与 f0 成整数倍关系的谐波。每个音的音调感觉由f0 决定，而各次谐波则决定乐音的音色。有时 f0 的振幅甚至比头几次

53、谐波（如 f1、f2、f3）的振幅还小些，但 f0 决定音调的作用丝毫没有减弱。人耳对音调的感觉也受振幅的影响。当振幅较大时，耳膜受到较大的刺激而有变形，从而影响到神经对音调的感受。一般来说，响度增加时，人耳感到音调有所降低，频率愈低，感到降低愈多。五 音色人耳除对响度和音调有明显的辨别能力外，还能准确判断声音的音色。不同乐器的频率构成大不相同， 比如，小提琴和钢琴即使演奏同样高音的音符，人们还是能迅速分辨出哪个是钢琴的声音，哪个是小提琴 的声音，而不至于相互混淆。这是因为它们在演奏同一音符时基音虽然相同，但它们的谐波成分（泛音） 不论是在数量上、频率上还是强度上都是非常不同的缘故。正是由于这

54、些谐波的不同组成，才赋予每种乐 器特有的音色。音色主要和声音的频率结构有关。事实上，乐器的振动绝大多数都不是简单的简谐振动， 而是由许多个不同的简振动叠加而成的，并且这些简谐振动的振动频率之间满足整倍数关系。其中，最低 的一个频率称为基频，基频对就应的简谐波称为基波，频率是基频整数倍的简谐波称为谐波，在音乐词汇 中被称为泛音。正是由于谐波的不同组成比例，才赋于各种乐器、人声以特有的音色。如果没有谐波成分， 单纯的基音简谐信号是没有音乐感的。在传声过程中，为了使声音逼真，必须尽量保持原来的音色。如果声音中某些频率成份被放大或缩小， 就会引起音色的变化。有时为了某种特殊的需要，利用均衡器对音色作适

55、当的调整也是可以的。由此可见 均衡器能对音色作一些必要的修饰和调整。这是均衡器使用的又一重要依据。六 声音的混合与掩蔽 1 共鸣 由声波的作用而引起的共振现象叫共鸣。产生共鸣的物体的振动叫受迫振动。产生共鸣的条件是振动物体的振动频率与邻近物体的固有频率相同，这样才会产生共鸣。例如，将两个频率相同的音叉邻近而置，敲击其中一个，另一个也会振动发音。 2 强化与干涉 当两个声波振动频率相同、相位相反时，它们的相互作用使得合成声波振幅减小，音响减弱。当两个声波振动频率相同、相位相同时，它们的相互作用使人感觉音响增强了。如果两个频率相近的声波相互作用，其结果是交替地发生强化与干涉，合成波的振幅产生周期性的变化，人将听到一种音响有起伏的拍音。 3 差音与和音 当振幅大致相同、频率相差30HZ以上的两个声波进行相互作用时，可以听到差音与和音。差音是两个声波频率之差的音调，和音是两个声波频率之和的音调。辨别差音与和音需经一定的训练。 4 声音的掩蔽 两个声音同时到达耳朵相混合时，人只能感觉到其中一个声音的现象叫声音的掩蔽。起干扰作用的叫掩蔽音，想要听到的叫被掩蔽音。声音的掩蔽分三类：一是纯音对纯音的掩蔽。研究发现，掩蔽音强度高，掩蔽效果好；掩蔽