博世民用声学基础
声学基础傅建波
本底噪声
在厅堂声学设计中，本底噪声是指房间内部自身振动或外 来干扰而形成固有的噪声，大小仍以声压级dB的方式表示。
厅堂的本底噪声是建筑声学设计以及专业音响工程需要涉 及和控制的一个基本物理量，它的大小、处理方式对厅堂 的声学环境有着重要意义。 由于本底噪声主要来自于外界环境噪声和振动、设备噪声 和振动两个方面。在音响工程中，这两方面的内容都会不 同程度上的涉及：一是在建筑上进行隔声，二是在设备上 降低噪声。
扩声系统指标——效果
客观：A、够响吗？——声压级 B、所有人都能听到吗？——覆盖范围、均匀度 C、听得清楚吗？——清晰度 D、反馈回授吗？——传声增益 主观：声音好听吗？舒服吗？——音色、音质
厅堂扩声系统声学特性指标》GB50371-2006 表4.2.1文艺演出类扩声系统设计的声学特性指标
等 最大声压 级 级（dB）
系统 总噪 声级
NR20
以80~8000Hz的平均声压级 100~80 为0dB,在此频带内允许范围： 00Hz的 -4~+4dB；40~80Hz和 平均值≥ －8dB 8000~16000Hz允许在10~+4dB如图4.2.1-2
常见声源的声压级-分贝
窃窃私语：20dB~35dB 人声语言：30dB~80dB 女高音：35dB~105dB 男高音：40dB~95dB 小提琴：40dB~100dB 打击乐：55dB~105dB 交响乐：20dB~120dB
音色
音色又称音品，由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形 的基频所产生的听得最清楚的音称为基音，各次谐波的微小振 动所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音，具有谐波的 音称为复音。
声音的叠加
单频率的正弦波称为纯音，声音是由基波和高次谐波组成
声学基础知识
声学基础知识声学是物理学分支学科之一，是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的科学。
媒质包括物质各态(固体、液体和气体等)，可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质。
以下是由店铺整理关于声学知识的内容，希望大家喜欢!声学的领域介绍与光学相似，在不同的情况，依据其特点，运用不同的声学方法。
波动也称物理声学，是用波动理论研究声场的方法。
在声波波长与空间或物体的尺度数量级相近时，必须用波动声学分析。
主要是研究反射、折射、干涉、衍射、驻波、散射等现象。
在关闭空间(例如室内，周围有表面)或半关闭空间(例如在水下或大气中，有上、下界面)，反射波的互相干涉要形成一系列的固有振动(称为简正振动方式或简正波)。
简正方式理论是引用量子力学中本征值的概念并加以发展而形成的(注意到声波波长较大和速度小等特性)。
射线或称几何声学，它与几何光学相似。
主要是研究波长非常小(与空间或物体尺度比较)时，能量沿直线的传播，即忽略衍射现象，只考虑声线的反射、折射等问题。
这是在许多情况下都很有效的方法。
例如在研究室内反射面、在固体中作无损检测以及在液体中探测等时，都用声线概念。
统计主要研究波长非常小(与空间或物体比较)，在某一频率范围内简正振动方式很多，频率分布很密时，忽略相位关系，只考虑各简正方式的能量相加关系的问题。
赛宾公式就可用统计声学方法推导。
统计声学方法不限于在关闭或半关闭空间中使用。
在声波传输中，统计能量技术解决很多问题，就是一例。
分支可以归纳为如下几个方面：从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在20Hz～20000Hz的声波，它们涉及语言、音乐、房间音质、噪声等，分别对应于语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制;另外还涉及人的听觉和生物发声，对应有生理声学、心理声学和生物声学;还有人耳听不到的声音，一是频率高于可听声上限的，即频率超过20000Hz的声音，有“超声学”，频率超过500MHz的超声称为“特超声”，当它的波长约为10-8m量级时，已可与分子的大小相比拟，因而对应的“特超声学”也称为“微波声学”或“分子声学”。
声学基础知识
在背景噪声较强的情况下，利用一定的手段提高信号的信 噪比，可以使语言清晰度得以提高。
28
房间的特殊声学现象
声聚焦：由于室内存在的凹面，使部分区域的声音汇集在 某一个焦点上，从而造成室内声场分布不均匀的现象。
死点：由于声音的聚焦或干涉形成某点（或某区域）声音 严重不足的情况。 声影区：由于建筑物或折射的原因，造成声音不能辐射到 的区域。 声染色：由于房间频率相应的问题，原始声音在传播过程 中被赋予了额外的声音特征。
6
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
7
声音的三要素
响度
响度又称声强或音量，它表示的是声音能量的强弱程度，主要取决 于声波振幅的大小。响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围 为0dB—140dB。
音高
音高也称音调，表示人耳对声音调子高低的主观感受。客观上 音高大小主要取决于声波基频的高低，频率高则音调高，反之 则低，单位用赫兹(Hz)表示。
声音的中频主要包括中高频和中低频，中频成分多时， 声音表现有力、活跃清晰、透亮；中频成分过多，声音动态 出不来、浑浊有号角声，鸣声（500～800Hz）、电话声 （2～4kHz）、刺耳声（4～7kHz）、金属声（3～5kHz）； 中频成分适中，声音自然、中性、圆滑、悦耳，但声音可能 无活力、平淡；中频成分过少，声音圆润柔和，但是显得松 散。
30
频谱与音质的关系
在评价乐器或声音时，频谱结构在很大程度上决定声音的 音质。了解声音频谱与音质的内在关系，有助于声音的调 整和修饰。这对声音的前期处理喝后期加工都是十分必要 的。
频谱划分
高频段：7kHz以上
中低频段：500Hz~2kHz
中高频段：2kHz~7kHz
博世公共广播和语音报警系统产品线概览说明书
所有博世语音报警系统均为业界领先的公共广播和语音报警解决方案产品线概览2 | 公共广播和语音报警公共广播和语音报警系统源于博世博世智能建筑科技在公共广播和语音报警(PA/VA)解决方案领域拥有90多年的经验，开发了一系列可提供高品质语音和音乐的系统。
我们基于行业领先的技术，不断改进我们的系统。
我们将终端用户放在首位，采用非常直观的界面设计，使用户可以轻松地充分利用产品功能。
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博世PA/VA系统的语音报警功能可在紧急情况下提供清晰的指导和说明。
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声学基础培训.. 共84页
LI
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Xu Feng
点声源
计算从距离r1传播到距离r2时 的声强级或声压级衰减量
L 10lg r2 r1
声传播规律
Xu Feng
面声源
面声源的定义 车间内声波透过避面向外传播，大型机器设备振动表面 连续点阵列 不相干性
声传播规律
Xu Feng
面声源
接收点在一个面声源内部时，噪声级为一个恒定的值，而在面 声源外部，随着距离的增加，传播特性将逐渐向点声源靠拢
气流产生声波：笛子，高压气流，喷气发动机 应用：扬声器、传声器
声学基础知识
Xu Feng
声波的描述
声压：由振动引起的介质压力在平均压力的基础上面变化的部分
一般定义： p(x,t)P 0si nt (k)x
其中：p为声压，单位是帕(Pa)，
在空气中研究的声压范围一般在10-5~106Pa之间
显然，媒质中任一点的声压都是随时间变化的，每一时刻 的声压称为瞬时声压，而某段时间内瞬时声压的均方根值 称为有效声压,
频率：通常噪声都是由多种频率组成，用 f 表示
f ：次声波<20Hz<可听声<20000Hz<超生波
波长、频率、声速的关系
c f
声学基础知识
Xu Feng
声波的描述
声能量：声波在声场中产生的总能量
声功率：声源单位时间辐射的声能量，用表示，单位为瓦。
BOSCH广播系统方案说明
广播系统方案说明博世Praesideo是全数字化的公共广播系统，它可以满足专业用户对公共广播/紧急系统的所有要求。
系统把创新、先进的数字技术带入公共广播市场。
音频信号和控制信号的处理和通讯全部在数字域进行，因而比当前任何可用的公共广播和紧急系统更胜一筹。
数字信号处理使音频质量大幅提高。
Praesideo可以用PC进行设置，这样使安装和配置变得简单、方便。
用户友好的软件控制该系统配有用户友好软件，可以对所有系统功能进行设置。
软件以网络技术为基础，得到授权的用户可以不受时间和地点的限制自由地在网络中进行设置。
用户界面简单、准确，为配置系统提供了直观的环境。
该软件具有真实性检查功能，并且在用户退出配置过程的任何阶段之前，向其同志尚未设置的任何参数。
网络结构系统的架构建立在设备的菊链式连接上。
设备可放置在提供有网络连接的任何地方。
客户可以轻松地扩展系统，无需在网络控制器上添加任何电子设备。
由于这种网络架构，用户可以在开始阶段建立一个小的系统，以后随发展的需要，在已有的网络上加如新的设备，从而形成更大的系统。
由于重组、结构更改等，稍后需要进行的PA系统的修改同样如此。
使用环网结构，可以把系统配置成冗余的网络拓扑结构。
也可用Cobranet，将多个广播系统联系起来。
NetworkNetwork光纤接口光纤接口光纤接口Network网络控制Cobranet 接口Cobranet 接口Cobranet 接口网络控制器网络控制器光纤接口计算机机网络PC 呼叫站使用Cobranet接口，通过以太网连接多个系统分散控制系统的设计思想是分散控制各系统功能以及整个系统的处理。
外部接口、输入和输出可以位于网络中的任何位置。
所有的设备都可以处理音频输入和输出信号。
这样网络控制器可以集中于其他活动，如：广播的路由管线、对控制输入采取操作等。
因而比集中处理所有信号的系统有更快的反应。
由于每个新设备都增加了系统的全数字信号处理功能，所有该系统堪称完美。
博世EV在南非尽现完美音质
借 助 Ｑ Ｓ ｓ 统 ， 议 中 心 内 的 所有 会 议 厅 均 可 以 独立 —ｙ 系 会 使用 ， 开 会议 和 演 出 活 动 ： 可 以 自定 义 任 意 多 个 会 议 室 召 也
器的 ３ Ｄ虚 拟 场景 ，之 后通 过 与 南 非 的 销售 工 程 师 模 拟 现 场
效果。 微调 每 一 个 角 落 的设 备 ， 到 实现 “ 论 在 哪 一 个 角 落 直 无 都 能及 时 有 效地 接 收 到 清 晰音 质 ” 目标 。 的 公 信 ５０ ３ ０系 列 讨 论 表 决 系统 具 有 抗 手 机 干 扰 。 ８ 。 １ ０ 翻 转保 护 ， 拾音 距 离 远 ， 可插 拔 咪 杆 ， 置扬 声 器 等 特 点 。 内
Ｑ Ｃ公 Ｓｓ 网络 ０ 一Ｓ 司新 近 推 出 Ｑ— ｙ 系统 新 的配 套 产 品— — “
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唐 山紫 天 鹅 度假 村 会 议 系 统采 用 ＱＳ 产 品 Ｃ
唐 山紫 天 鹅 度 假 村 会 议 室 的主 控 系统 采 用 美 国 Ｑ Ｃ公 Ｓ 司 的大 型 网 络 音频 矩 阵 系 统 Ｑ Ｓｓ系统 。Ｑ Ｓｓ 统 是一 套 —ｙ —ｙ 系
手触屏。
鹅 颈式 两 种 传 声 器 。 呼 叫 站 面 板 配 备 了 ２０ ６ （ 辨 率 ） ４ｘ０ 分 的
中央处 理 单 元 来 完 成 音频 处 理 功 能 ， 最 小 型 号 单 机 处理 能 其
力 是其 他 同类 产 品 的 ５倍 在 本 次 项 目 中 ． 配 置 了 一 台 中 型 音 频 处 理 主 机 Ｃ Ｒ ３０ Ｏ Ｅ ０ ０在 二 层 主 机 房 ， Ｏ Ｅ ０ ０通 过 星 型 以太 网 连 接 Ｃ Ｒ ３０ 到 每一 个 会 议 室 ， 照 会 议 室 音 频 处 理要 求 （ 多 功 能厅 音 按 或 频 处 理 要求 ） ，实 时处 理 每 一 个 会 议 室 的 音 频输 入 和 输 出 信 号 。每个 会 议 室 中配 置 Ｉ Ｒ ＭＥ网 络音 频 接 口设 备 并 配 ／ ＦＡ Ｏ
音响工程师必备声学知识
音响工程师必备声学知识以下这些声学根底知识是工程师必须掌握和知道的，提供应各位阅读参考。
一些内装修材料比拟坚硬的房间内，当声源发声时，常会激发这个房间内的某些固有频率(或称简正频率)的声音，即出现民房间共振现象。
当发生共振现象时，声源中某些频率特别地加强加了。
例如，噪声能使灯罩或窗玻璃产生振动而发声，而且声音的音调一一定的。
说明物体被一外界干扰振动激发时，将按照客观存在本身所具有的共振频率之一而振动。
激发频率越接近物体的某一共振频率，共振响应就越大。
就一个管乐来说，是管中的空气柱在共振，其共振频率主要由空气柱的长度来决定。
在一个房间中，空气振动的共振频率由主要由房间的大小来决定。
此外，这种房间共振还表现为使某些频率(主要是低频)的声音在空间分布上很不均匀，即出现了在某些固定位置上的加强(峰)和某些固定位置上的减弱(谷)。
人的头和扬声器与低频声的波长相比是小的，这种情况下可视为无指向性点声源，但对高频声，就具有明显的指向性。
频率高，声波波长短，声源下面的声压比反面和侧面大得多，直达声声能就集中于辐射轴线附近，指向性强;而低频声，声源前后的声压变化不大。
实际上，演员在舞台上的对白或演唱，随频率的上下都带有指向性。
人在话讲时，并不是均匀地向四周辐声音的，而是下面最响，背后最轻，也即沿着嘴唇前面有一定的指向性，与发声者相同距离的前、后位置，对于较高频率的语言声，其响度的差异可达1倍以上。
因此，站在讲话者后面或侧面的人，由于直达声中缺少很重要的高频成分，很难清听懂。
如果适当地在讲话者的周围加设反射面，可以提高讲话者后面的清晰度，但高频声比低频声更容易被墙面材料和空气所吸收，所以在讲话者后面时听起来总是比拟差些。
所以，厅堂形状的设计、场声器位置的布置，都要考虑声源的指向性。
什么是混响时间?当室内声场到达稳态，声源停止发声后，声压级降低60dB所经历的时间称为混响时间，记作T60或RT，单位是秒(s)。
混响时间是目前音质设计中能定量估算的重要评价指标。
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我们身处的声场一般都是这种声场，声能既被反 射也被吸收。
25
声学基础
半混响场
家居、办公室、餐厅、大堂、车站 通道、浴室、音乐厅……
26
心理声学
27
心理声学
掩蔽效应
• 若干个不同响度的声音同时出现时，低 声压级的声学刺激可能听不到。
• 比如汽车开过你身边时，你暂时听不到 手机里对方的声音
28
心理声学
一週 + 0 時間 週期 T=1/f
8
f = Hz
低頻 : 20 - 250 Hz
波幅
中頻 : 250 - 3,000 Hz 高頻 : 3,000 - 20,000 Hz
音乐声学
乐器的频率范围
长号 大提琴 小提琴
9
为何你能辨别出不同的声音？
10
声学基础
谐波
TONE E (659 Hz)
100
300
混 响 时
间
容积
房间越大混响时间越长
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结 论
• 所以一套音响系统在不同建筑环境内的 音质表现是不同的
• 有的声音生硬、混浊、过于明亮、不均 匀
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音响的用途
• 好的音响系统是用来做什么的?
1. 是人们在公共场互相交流最简便的方式 2. 传播音乐的工具 3. 改善环境气氛
44
任何音响系统的终极任务
58
原 音 重 現
准确的重播原声场空气分子的振动
45
没有声音的 世界会是怎么样的?
46
要播放音乐，必须有三样东西
• 音 源 Sound Source • 音 源 处 理 Source Processor • 扬 声 器 系 统 Speaker System
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扬声器
• 承载功率 • 阻抗
48
功 放
6
声学基础
频率、波长、声速
一週 半週
f = Hz
+
压力 0
振幅
時間 距離 周期 波长
7
T=1/f = 音速 (340m) / f
声学基础
频率
每秒振动的周期數 = Hertz (Hz) 每秒40周 = 40 Hz 每秒10,000周 = 10 KiloHertz (10 kHz) 可聽到的頻率範圍 20 Hz - 20,000 Hz
音 源 信 号 处 理 设 备
扬 声 器
建筑物
38
建筑声学
建筑物影响音质
• 容积大小和几何形状 • 混响时间的大小
39
声音反射情况复杂
40
混响时间
声
压
级 0
60dB
时间
1.28s
• 一个声音在建筑物内声场强度衰减到原来的一百万分
之一，即衰减60dB所需要的时间，用符号T60表示
41
混响时间不同
结论
• 扬声器主要是用听来衡量 • 指标对客户并不重要
55
功放那个功率比较好？
品名 功放A
功
率
180w×2 8Ω 20Hz-20KHz,失真0.01％ 200w×2 8Ω 1KHz,失真0.01％
功放B
56
结论
• 指标只是参考的标准 • 听和实践操作才是考量的 依据
功率与声压
57
THANKS
20
声学基础
吸音
透射之声音 转换成热能
反射
物体吸收声音能力的大小，叫吸音系数
21
声学基础
隔墙有耳
能听见他们在说什么吗？？？
22
声学基础
声波的衍射现象 Diffraction
声波遇到障碍物后改变方向并绕过障碍物继续传播
23
声学基础
声场的概念
声波传播的空间或声学环境叫声场
24
声学基础
声场的分类—半混响场
3单元 （2寸、4.5寸、8寸）
60Hz-16KHz
100w
53
扬声器A （4Ω）
18dB 12dB 6dB 0dB 6dB 12dB 18dB
20Hz
100Hz
12KHz 20KHz
扬声器B （8Ω）
9dB 6dB 3dB 0dB 3dB 6dB 9dB
20Hz 60Hz
16KHz
20KHz
54
1.5M 1.5M
响度相同
左声源 声像
右声源
时间不相同
先
5ms
后
左耳
右耳
• 如果左边的声音比右边的声音早5毫秒到， 人耳感觉声像会偏向左边些；
31
心理声学
先入为主效应
1.5M 1.5M
左声源 声像
右声源
5ms
左耳
右耳
• 如果延时超过5毫秒，人耳会感觉声音完 全从左边来，并感觉左边响了10dB左右；
声像
1.5M 1.5M
响度相同
左声源 声像
右声源
时间相同
左耳
右耳
• 如果同强度的声音从左右同时到达，人 耳会感觉声音在当中发出，即声像；
29
心理声学
立体声原理
1.5M 1.5M
响度不相同
左声源 声像
右声源
时间相同
轻
左耳
右耳
响
• 如果两边的声强差超过14dB，声像就定 位于响的那边；
30
心理声学
先入为主效应
500
1K
2K
3K
5K
10K
TONE E (659 Hz)
100
300
500
1K
2K
3K
谐波决定音色
11
5K
10K
声学基础
波长
• 低频波长长—50Hz的波长为6.8米
• 中频波长较短—500Hz波长为0.68米
• 高频波长短—5000Hz的波长为0.068米
12
声学基础
声压
• 体现声音强度大小
• 以分贝dB-SPL为单位计量
距离每增加一倍声压级衰减6dB
16
声学基础
功率与声压
功率每增加一倍声压增加3dB
功率x2=原声压+3dB
返回
17
声学基础
声波的独立传播定律
两个声波在空间汇合后延续各自原来的方向传播
18
声学基础
声波的反射定律
入射角等于反射角
19
声学基础
反射类型
镜面反射 Specular
散反射Scattering
• 额定输出功率 • 负载阻抗
49
从用途来说功放主要分
1. 纯功放Байду номын сангаас2. AV功放
50
从结构来说功放主要分
1. 前后级功放 2. 合并式功放
51
音响产品指标定义
功率 频率响应 阻抗
52
扬声器指标比较-哪个好？
品名 扬声器A 扬声器B 频率响应
20Hz-20KHz
功
率
单元
3单元
150w
（2寸、6寸、10寸）
Music Level
开始感觉痛苦
120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20
摇
滚 乐
交 响 乐
演 唱 音 乐
背 景 音 乐
听觉之极限
年轻人 1KHz – 4KHz
10 0
心理声学
响度感觉
• 声压级大3dB，勉强听出区别
• 声压级大10dB，听上去是两倍响
15
声学基础
距离与声压
立体声重放
左扬声器 右扬声器
左耳
右耳
99%的扬声器设计就是要你坐在话筒的位置来听
36
心理声学
音响的听音位置
原声像 现声像
左声源
右声源
声音轻些 路程长
声音后到
声音响 路程短
声音先到
中心位 偏移位置
听众位置如果偏移，会造成声像也偏移
37
影响声音品质的要素
• 音响一般都是室 内使用，建筑物 是音响系统不可 分离的部分
13
声学基础
声压级与响度的关系
140 130
可能造成伤害
五四口径手枪 (七米半） 警 报（三十米） 喷 射 机 起 飞 汽 动 打 椿 器 响 亮 的 交 响 乐 制 造 工 厂 喷 射 客 机 之 座 舱 一 般 谈 话 (一 米 ) 郊 区 住 宅 安 静 之 会 堂 悄 悄 话 (一米半） 极 静 之 录 音 室 无 回 音 室 14
32
心理声学
先入为主
1.5M 1.5M
左声源
右声源
30ms
左耳
右耳
• 如果延时超过30毫秒，人耳感觉是两个 声像。也叫哈斯效应（H.Hass）
33
心理声学
立体声成像原理
声音到达双耳的强度差 声音到达双耳的时间差
• 双耳效应
34
心理声学
立体声录音
左
右
立体声话筒
此时话筒相当于人的双耳
35
心理声学
WELCOME
1
音响基础知识
2
音响涉及的学科
建筑声学
电声学
心理声学 音乐声学
3
声学基础
4
声学基础
声波的基本概念
• 要发出声音，必须振动空气，使能量传递
5
声学基础
声波的几大要素
频率：每秒振动的次数，决定音调 波长: 振动一个周期传播的距离 声压：有声与无声时空气的压强差
声速：在空气介质中传播的速度约为340米/秒