音响技术人员声学基础入门培训(1)

音响技术人员声学基础入门培训（1）

作者：九里弹峰

文章提供：中国音响第一网

人耳的听觉特征

1、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听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。

2、声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理、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

⑴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：0——120 dB 与频率的关系：a、4—5KHz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：20——35

●女高音：35——105 男高音：40——95

●小提琴：40——100 交响乐：80 dB

●小鼓：55——105 打雷：120 dB

●教师讲话：50——60 飞机起飞（3m处）：140 dB

⑵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：20Hz——20KHz，其中700——3000Hz为最灵敏区

b、语言的频率范围范围是100——10 KHz

音乐的频率范围是50——15 KHz

音调与声压（振幅）的关系：

a、1K——2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升

b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降

⑶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。

声音的物理特性

声音的构成及关系

客观：振幅（大、小）；频率（快、慢）；谐波

主观：响度；音调（音高）；音色（音品）

振幅：声波的振动幅度，它的大小影响人耳对声音强弱的感觉强度（即响度）单位：分贝（dB）频率：声波每秒钟振动的次数。它直接影响人耳对声音高低（音调）的感觉。单位：赫兹（Hz）谐波：指声波的波形。包括瞬间状态。它直接影响人们对声音音质差异（音色）的感觉。（如乐器不同，相同的“i”听觉则不相同。）

2、声音的传播

⑴直达声：是室内任一点直接接收到声源发出的声音。

它是接收声音的主体，又叫主达声，不受空间界面影响，其声强基本上是与听点到声源间距离的平方成反比衰减。

⑵早期反射声：指延迟直达声50ms以内到达听声点的反射声，对声音起到增强作用；在大空间内，因反射距离远，易形成回声，产生空间感。

⑶混响声：声波经室内界面的多次反射，迟于早期反射声到达听点的声音，直至声源停止发声，但由于多次反射，听点仍能听到，故又称余声，影响声音的清晰度。

混响时间：在一个声场中，一个声音的声压级衰减60dB所需要的时间，用T60来表示。单位：秒（s）

T60=0.16V/Sa (赛宾公式)

V：声场总容积 S：声场的表面积 a：声场的建筑装饰材料的平均吸声系数。

例：某段音乐的声压级为90dB，此时中止音乐，音乐声逐渐减弱，当其声压级从90dB降至30dB时可需时1.2秒，那么，此房间的混响时间为1.2秒。

3、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

4、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。

5、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：⑴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。

⑵从音乐结构上解决。要有合理的和声、配器，使各声部间平衡。

⑶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700——3000Hz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：高频率声音掩盖低频声音。

如：板胡、京胡、笛子等高音乐器掩盖贝斯提琴、大提琴、巴松等低音乐器。

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：适当降低高频音，增加低频音。

对不同的乐器拾音时选择合适话筒，掌握好距离角度。

基础巩固与学习

1、人耳能听到的频率范围是20Hz—20KHz。

2、声音三要素是指音强、音高、音色。

3、音强对应的客观评价尺度是振幅，音高对应的客观评价尺度是频率，音色对应的客观评

价尺度是频谱。

4、声波的最大瞬时值称为振幅；一秒内振动的次数称为频率；音色是由所发声音的波形所

确定的。人们区别具有相同频率和相同幅度的两个不同声音的主观感觉，称为音色。5、声音三要素中，主要与声音的频率有关的要素称为音高（音调）：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。

6、人耳感受到声剌激的响度与声振动的频率有关。

7、人耳对高声压级声音感觉的响度与频率的关系不大。

8、人耳对不同频率的听觉特性是对中音最敏感，其次是高音，频率越低越不敏感。

9、人耳对中频段（700Hz~3KHz）的声音最为灵敏。人耳对高频（8KHz以上）和低频段（100Hz

以下）的声音感觉较迟钝。

10、人耳对低声压级声音感觉的响度与频率的关系很大。

11、不同频率声波的指向性特点为高音指向性强，低音指向性弱。

12、高、中、低音的传播指向特性为：①高频，声音指向性很强，覆盖角度窄小、射

程远、穿透力强；②中频有一定指向性，覆盖面积比较容易控制；③低频，指向性不明显，向四面辐射、声功能损失大、传播距离近。

13、不同频率声波的绕射能力为低音容易绕射，高音不易绕射。

14、音箱布局通常的做法是高音音箱挂高，并调好角度；低音音箱靠近地面。

15、频率的高频段决定声音的色彩。

16、频率的中高频段决定声音的明亮度，清晰度。

17、频率的低频段决定声音的浑厚度，丰满度。

18、频率的中低频段决定声音的结实有力。

19、声波在不同物质中传播，其速度快慢依次为金属>木材>水>空气。声音在空气中传

播速度约为340m/s。

20、在室内某一点听到声音到达人耳的先后次序为直达声、早期反射声、混响声。

21、直达声是指室内任一点直接接收到声源发出的声音。

22、室内早期反射声指只经过一次反射，进入听耳的反射声，早期反射声的效果是给人

以亲切感。

23、室内混响声是由反射声引起的。声波经室内界面的多次反射，迟于早期反射声到达

听点的声音，直至声源停止发声，混响声可以延长声音的持续时间，提高声音的丰满度。

但由于多次反射，听点仍能听到，故又称余声，影响声音的清晰度。

24、声音信号由稳态下降60dB所需的时间，称为混响时间。房间混响时间过长，会

出现声音混浊；房间混响时间过短，会出现声音发干。

25、人耳分辨两个声音的最小时间间隔是50ms。回声是由声反射引起的。回声的产生

是由于反射声与直达声相差50ms以上，在空间较大的地方，因反射距离远，易形成回声（时间差），产生空间感。如：在礼堂某坐位听到台上讲话变成两个重复的声音，其可能原因是由于反射声与直达声相差50ms以上。

26、声源在距离大于一定数值的两个平行界面间产生反射而形成一系列回声，称为颤动

回声。颤动回声的产生是由于声音在两个平行光墙之间来回反射。两面平行墙表面加扩散体或改变平行角度，可以解决颤动回声的缺陷。

27、在大型剧场中，最易听到回声的坐位是前座。解决大型剧场前座观众听到回声的主

要方法是观众席后墙加强吸声。

28、由于室内频率响应的变化，使原信号频谱有了某种改变，称为声染色。声染色现象

对扩声产生不利影响。

29、两个波源的频率相同或相近，发出的波相遇叠加时，便有可能产生波的干涉。两个

在同一直线上沿相反方向传播的波，若振幅、频率相同，在两个波源的连线上便会出现驻波。驻波形成的条件是反向传播、振幅相同、频率相等、相位差为0或恒定。

30、室内听音存在死点，是由于室内声源产生干涉现象或形成驻波。厅堂内某些位置由

于声干涉，使某些频率相互抵消，声压级降低很多，称为死点

31、由声波的扰动引起的媒质局部压强发生变化，叫做声压。声压级的单位为dB。

扩音设备的认识与了解（入门篇）

任何一套专业系统的组成都必需要一个合理、专业的配置过程。而配置的基础便是建立在你是否对设备的信号流程、操作使用、基本原理有一定认识。

一、信号流程及对设备的认识。

一套专业扩声系统的组成，都必需经过以下设备进行配置：（仅从信号流程的角度去体会与分析）

音源——调音台——周边——功放——音箱

在从信号流程的过程中，我们去体会一下一套专业扩声设备的工作原理：

音源输出信号后入调音台，经调音台信号电平调整处理后再入周边设备，经周边设备进行信号加工或处理后进入功放，功放将信号电平放大，传输到音箱，音频电流通过音圈时，产生磁场作用，纸盒产生振动，从而发出声音。

如何使用是建立在对设备的了解程度之上，因此先要对设备进行一定的认识与了解。在这个学习过程中，要多问多思考，在有实物的参照情况下理解扩声系统的组成及它的信号流程。

音源：通俗的理解就是能把信号供给调音台等的设备。能常分二大类，一是固定设备音频播放机（碟机、卡座、MD）。二是流动式拾音设备（话筒——动圈、电容）

调音台：是把音源或其它效果设备进行信号加工、处理、分配、混合输出、电平控制、总输出或辅助输出的一种设备。它相当于人脑，是控制整系统的信号变化。

周边：通俗的理解就是指调音台信号输出或输入后的一些信号加工、处理的设备。如效果器、均衡器、分频器等。它的作用主要是对声场或整个系统的音频信号进行加工、处理。

功放：全称功率放大器。它是以定阻进行工作的。专业的功放通常是8欧、4欧、2欧阻抗状态下工作的。它与音箱的阻抗相辅相成。

音箱：有源音箱与无源音箱。无源音箱也就是全频音箱与固定某范围内频率音箱为主，分为三分频、二分频、超低频、号角等等。当然，也有一些按特定需求而设计的音箱如：监听（返听）音箱等。