(整理)声学基础知识

一、声学基础：

1、名词解释

（1）波长——声波在一个周期内的行程。它在数值上等于声速（344米/秒）乘以周期，即λ=CT

（2）频率——每秒钟振动的次数，以赫兹为单位

（3）周期——完成一次振动所需要的时间

（4）声压——表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位

（5）声压级——声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位

（6）灵敏度——给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压

（7）阻抗特性曲线——扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线

（8）额定阻抗——在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆

（9）额定功率——一个扬声器能保证长期连续工作而不产生异常声时的输入功

（10）音乐功率——以声音信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率（PMPO）

（11）音染——声音染上了节目本身没有的一些特性，即重放的信号中多了或少了某些成份

（12）频率响应——即频响，有效频响范围为频响曲线最高峰附近取一个倍频程频带内的平均声压级下降10分贝划一条直线，其相交两点间的范围

2、问答

（1）声音是如何产生的？

答：世界上的一切声音都是由物体在媒质中振动而产生的。扬声器是通过振膜在空中振动，使前方和后方的空气形成疏密变化，这种波动的现象叫声波，声波使耳膜同样产生疏密变化，传级大脑，于是便听到了声音。

（2）什么叫共振？共振声对扬魂器音质有影响吗？

答：如果物体在受迫振动的振动频率与它本身的固有频率相等时，称为共振

当物体产生共振时，不需要很大的外加振动能量就能是使用权物体产生大幅度的振动，甚至产生破坏性的振动。当扬声器振膜振动时，由于单元是固定在箱体上

的，振动通过盆架传递到箱体上。部分被吸收，转化成热能散发掉；部分惟波的形式再辐射，由于共振声不是声源所发出的声音，将会影响扬声器的重放，使音质变坏，尤其是低频部分

（3）什么是吸声系数与吸声量？它们之间的关系是什么？

答：吸声性能拭目以待好坏通常用吸声系级“α”表示，即α=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。两者之间的关系α=A/S（A是吸声量），不同的材料有不同的吸声系数，想要达到相同的吸声量，就是改变其吸声面积

（4）混响有何特点？混响时间与延迟时间有和不同？

答：任何人在任何地方听到的声音都是由直达声与反射声混合而成。

混呼有如下特点：

A直达声与反射声之间存在时间差，反射声与反射声之间也存在时间差

B直达声和反射声的强度，反射声和反射声的强度各不相同

C当声源消失时，直达声音先消失，反射声在室内继续来回传播，并不立即消失。

混响时间与延迟时间是两个不同的概念：

混响时间是指当声源停止振动后，室内混响声能密度衰减到它最初数值的百万之一（60分贝）所需的时间，延迟时间是指声音信号的时间延迟量，声波在室内的反射延时形成混响声

（5）什么是声波的折射、绕射？

答：声波的折射是声波的传播途径为曲线，是声波经过不均匀媒质时，由于传播速度的变化引起的声波弯射现象。声波碰到墙壁或物体时，会沿着物体的边缘而弯曲地进行传播，这种现象称绕射（也称为衍射）。妆、当障碍物或孔隙的尺寸与波长相差不多，或孔隙越小，波长越长，绕射现象越显著，所以低频（频率越低波长越长）较高频更易弯曲。如果前障板比较宽且边角未作任何处理，严重的绕射会使音质变坏。

（6）什么是驻波？声波在室内传播是如何引起驻波的？驻波振动是否有意义？

答：如果有两列频率相同且传播方向相反的简谐波爹叠加便形成驻波。

例如室内声波若干个波同时存在同时传播，既有入射波，又有反方向传播的反射波，当反射波以入射波的途径反射时，形成驻波，它使传播媒质原地振动（腹点——声波得到加强）或不动（节点——声波为零）。

驻波的听觉感觉是失真波形的感受，如同功率放大器产生严重的非线性失真一样，在室内听其音响效果极差，一旦有了难以消除，当听众在驻波严重的室内不同位置听音时，将在某些频率点形成不规则、不均匀的高声级和低声级，使频率性有“突峰”“突降”而使频率曲线不光滑。尤其是对低于５００Ｈｚ的低频非常显著。因此无论是室内空间还是箱体设计都应考虑驻波的问题，以免它影响听音效果。

（７）什么是“声染色效应”？它的明显表现是什么？用什么方法克服？

答：一个单独的强反射叠加到直达声，特别是对于音乐，可以引起另一种不希望的效应，称为“染色效应”。即信号频谱有特殊的变化，“声染色效应”的两个条件：反射声的时延大小和强度。例如：只要一个单独的强反射相当于直达声的延时不超过25ms，即使超过直达声强的若干倍，我们的听觉是直达声的加强而不是声染色效应。

声染色效应的明显表现：在扩声系统中的声反馈现象。

可以利用房间声学均衡器均衡掉此峰是不效的克服方法。

（8）什么是声音的“三要素”？

答：音质主要由三个内容决定，音调、音量、音色，即声音的“三要素”。音调高低是按音阶来变化，也是听者的感觉，这种感觉用声波的频率高低来定量：频率越高，音调越高。音量是声音的大小和强弱。音色是声音所饮食的谐波频率（泛音）成分。

二、音箱基础：

1、名词解释

（1）双极式音箱——发声单元分别指向音前方和后方且同相馈送信号的音箱装置

（2）偶极式音箱——发声单元分别指向前方和后方且反相馈送信号的音箱装置，其声辐射图形呈倒“8”字

（3）越低音音箱——用于生放深沉的普通小音箱无法达到的超低频段的特制音箱

（4）有源音箱——在音箱内具有将音频信号放大的元件或电路

（5）双线分音——用两套音箱线分别传送音乐信号的高、低音部分的一种接线方式

2、问答

（1）音箱的组成？

答：音箱主要由三部分组成：

箱体：包括空木箱，吸音棉，倒相孔，接线板

单元：高、中、低音

分频器：如果是有源音箱包括放大电路

（2）高、中、低音扬声器单元各越什么作用？

答：由于人耳听觉的频率范围是20Hz到20KHz，只用一个扬声器单元无法重放整个频率段的信号，所以利用二个或更多的扬声器单元来完成这个任务。如果把整个可听频率段划分成高、中、低三个频率段；那么由高、中、低音扬声器单元分别来生放相应的频率段。

（3）什么是分频器，它的作用是什么？

答：分频器是内置于音箱的种电路安装置，由电容、电感、电阻组成，不同的元件组成不同的低通、高通、带通滤波器。它将输入的音乐信号分离成高音、中音、低音等不同部分，然后分别送到相应的高、中、低音单元中重放。

（4）何谓扬声器？

答：凡是能将电能转化成声能的通常称扬声器。扬声器不仅在民用、工程音箱中使用，而且如门铃、蜂鸣器等都称为扬声器。扬声器的分类很多，按照其换能原理可分为：静电式（电容式），气动式，电动式，压电式，电磁式，离子放电式扬声器。一般音箱用扬声器使用电动式及静电式为多。扬声器的形状有：锥形、球顶形、号筒、平板等。

（5）扬声器的构造？

答：一般音箱用扬声器以电动式居多。以电动式扬声器为例，分析其构造，由三个部分组成：磁路部分，振动部分，支撑部分。

磁路部分：上下夹板，磁钢，磁极心，（钢碗）

振动部分：振膜，定位支片，音圈，防尘罩

支撑部分：盆架

（6）扬声器各部分的作用是什么？

答：磁路部分：产生磁场，当音圈上有电流通过，在磁间隙内切割磁力线，磁纲具有强恒定磁场到相同的声压能级必须使振膜的振动幅度增大，即增加振膜的位移距离。防尘等杂物掉入磁间隙内，以免产生杂音。定位支片保证音圈在磁钢的空气隙内沿磁极心方向垂直振动并阻尼振膜的自由振动。

支撑部分：盆架主要连接和固定磁路部分及振动部分。

（7）音箱的分类：

答：常见的音箱按下同的结构及形式，可作如下分类：

封闭箱：气垫式，ASW式

倒相箱：倒相式，迷宫式，被动辐射式，RI式等

号筒式音箱：前、后负载式

控制指向性音箱：球形，声柱，多面式等

目前市场上最常用的是封闭箱及倒相箱

（8）书架箱是否能一比一还原录制前的音响效果？

答：不可能，只能是接近，不谈扬声器的失真、导线的传播所造成的信号损失，光就交响乐所轻易达到的100dB以上的声压级就非一般音箱所能达到的。更何况如果是一支管弦乐团，其定音鼓鼓皮震动所牵动的空据气量，就要比书架箱多。如果想产生接近真实的舞台效果，书架箱必须具备完美的频率响应及能量再现，加外还需足够大的听音环境。

（9）小音箱是否比大音箱声音更靓？

答：小音箱具有大音箱所没有的特性：

A、前面板面积小使其在比较小的听音环境内能轻易营造舞台效果

B、分频网络的简单易于调节

C、成本较低

但是设计出色的落地音箱具有更加均匀的频率特性及匀称的高、中、低音能量，使还原的音像更接近真实。因此，大音箱的物理特性明显好于小音箱。在设计、搭配、环境较理想的前提下，大音箱的表现更胜一筹。

（10）是否音箱越重声音越好？

答：不一定，音箱重能反映箱体所用的材料扎实，不易引起箱振，因此这是产生

好声音的条件之一。有很多音箱厂家利用加厚的中密度板（MDF）甚至高密度板，或在箱体内加支撑条、声室来加固音箱结构及减低不必要的驻波和声压。另有甚者使用金属、混泥土、天然花岗石来制作箱体。这些都能加重音箱的重量，以免扬声器单元在大动态振动时促使箱体谐振，产生音染，这种箱声将大大影响音质（低音浑浊，中音空洞）。

（11）什么是尊宝的ABR技术？

答：可调整式低音反射结构简称ABR（Adjustabe Bass Reflex），Jamo 的SR170，200，300，500上都运用了这种技术。

我们知道在例相箱中都有低音反射孔，其例相管的长度是固定的，但ABR则指例相管的的长度是可以调节，如果管的长度发生变化，音箱的低音音量也相应变化，管的长度越长（顺时针旋转），低音越强，调整的范围在100Hz时约为+/2.5Db。

（12）多路多单元是否忧于二路单元？

答：由于单一的振膜无法重放全音域（20Hz--20KHz），因此二路单元设计是较简单的分频推动方式。然而多路设计可以使每个扬声器工作于其最佳频响范围内，覆盖的范围广，整个音箱的频率响应极其均衡且承受力也将有所提升。但是每多一路单元，必定使分频器复杂化，相位难以调节。所以无论是多路或二路设计，都有其优缺点，应视环境及实际所需而定，否则顾此失彼，虽然是好的音箱却不适合自己。一般录音室所用的专业监听级音箱以二分频居多，主要是占地少，易搬动，且能提供相对准确的音色及分析力。

（13）双接线格柱是否必定单接线柱音响效果更佳？

答：双接线接驳音箱，是将高、中、低音之间的互相干扰降低。目前最彻底地做法是双功放/双线分音，但其效果却视具体环境而定。由于使用双功放，其输入功率有所提升菜可能影响整个音域的平衡。另外，如果在听音环境较小的地方使用双功放/双线分音，而原有的音箱就属丰满厚实类，声音能量太多，效果反而不好。

真正的双线分音是从接线柱到分音电路到单元都是独立的，从而使单元与单元之间的干扰减到最低。然而有些厂家只是使用双线分音的接线柱，内部的分频网络却并非独立，这种假的双线分音对提高音质并不会有任何作用。

（14）音箱内是填吸音棉的作用是什么？

答：吸引材料是用来吸收音箱内的气流，减低驻波及共鸣。一般使用羊毛，玻璃棉，毛毡等，尊宝的吸音棉都呈劈尖状，类似于消声室内的劈尖，更有利于吸引消除驻波。

对于封闭箱而言，由于要彻底吸收扬声器背后的声波，所以吸音棉一般填满整个

箱体，相当于加大箱体的容积。

对于倒相箱而言，需要多少吸音棉根据不同的音箱的Q值而定。

（15）为何民用音箱多彩用球顶高音，而专业产品则用号角式？

答：由于球顶高音在近距离内的中、高音频段较光滑，音质比较出众，比较适合家庭内使用，所以多用于民用音箱。而号角式的高音频率呈上升曲线，适合于远距离聆听，否者容易使听觉产生疲劳。而且号角式高音的指向性较宽，比较适合远距离且要求指向性范围尽量宽的影院和歌舞厅。

（16）为什么jamo有些扬声器音箱中分频器多使用搭棚连接？

答：搭棚式连接即不使用线路板而直接把元件

连接在一起的方法。在一般的音箱中，由于分频器在功放之后，渡过分频器的电流很大，而敷铜板的连接能避免这些缺点，提高转换效率，相应提高灵敏度。

（17）音箱的摆位对声音是否有影响？

答：是。首先应参考厂家说明书上的所建议的方式进行摆位高度。

由于每个聆听环境的声学特性不同，所以音箱的摆位对音质会产生一定的影响。

A 两只音箱相距太远，中间结像较差，音场中空，声音散。

B 音箱离后墙太近，不易重现原有的声场。

C 音箱离侧墙较近，会产生过强的第一次反射声，降低结像的精确度。

因此由于环境使音箱与原有的指标相差较大，可以通过押位来加以调整。一般音箱的摆位与聆听者呈等边三角形。有备件的话，可以把音箱放在室内长度三分之一的地方，从而取的良好的舞台音响重放。

（18）两只6英寸的单元是否等于一只12英寸的单元所产生的低频能量？

答：不等于。产生2低频响应与声压输出是根据单元所推动的空气体积来计算的。如果使小单元推动空气的量与大单元相同，必须使其冲程（振膜的位移）大幅度加大，这样容易引起互调失真。而且大单元的冲程一般也比小单元长，所以真正计算推动空气的量，就算6只6英寸单元也无法与一只12英寸的单元相提并论。根据计算公式，两只6英寸的单元与一只8英寸的单元所产生的低频能量不致相若。

（19）扬声器单元的音圈是否越大越好？

答：扬声器单元的音圈直径是影响应及高音压值的一个因素，另外还有磁钢的磁

能积等。不同尺寸的扬声器单元对音圈有不同的要求，在规定要求的尺寸范围内可以取其上限，这样可以产生更佳的频率响应及灵敏度。但是如果所取得直径太大，而磁钢提供的磁力不够，不仅增加成本，而且会影响扬声器的品质因数。

（20）音箱的窖与什么有关，是否可以随意增减？

答：音箱的窖与所用的低音单元有关，不可以随意增减。

扬声器的等效窖由低音单元的等效振动半径，其共振频率及扬声器的等效振动质量决定。因此在音箱设计时，测试扬声器单元的各个参数便能计算出音箱的体积。

（21）音箱的频率响应曲线越好，是否声音越好？

答：扬声器频率响应的好坏，从理论上是影响声音好坏的一个因素。当然还要根据其它的技术指标，如灵敏度、谐波失真等。最主要的是通过音标耳聆听才能辨别音箱的素质及档次。举一个例子：在一次音箱评比时，几个专家通过盲听来选拔最佳音箱，他们一致认为某个扬声器系统听感非常出众。可是经过在消声室内实际测试，其频率响应曲线却非常不平整。由此可见，并非频响曲线好，声音就一定好。

（22）如何辨别音箱上所标频率响应的好坏？

答：辨别频率响应的好坏，必须知道所标的频率响应范围是在多少声压级范围内变化。

假设甲音箱的频域为40Hz——20KHz，但是它没有注明这段域的均匀状况。而实际上，它在60Hz和17KHz处有比较大的响度衰减，即整个频域围内上下起伏较大。乙音箱的频域为50Hz——19Hz±3dB；很显然此音箱的频率响应优于甲音箱。所以必须看清楚音箱所标频率范围的误差值。

（23）为何有些音箱的高、中音单元不嵌在音箱内？

答：由于高、中音单元具有较强的指向性，不会象低音单元那样，振膜前后产生相同声压，相反相位的声波，以致音压相互减弱或抵消。因此对高、低音而言，箱体只是对其产生固定作用。至于是否镶嵌在音箱内无关大局。

（24）扬声器单元的振膜有许多材料，究竟那种好？

答：球顶高音按材料分有硬球顶与软球顶。前者一般是金属铝、钛、铍或陶瓷等，其上限频率较高，但有一个明显的高频谐振峰，在峰前有一个反谐振的谷。后者一般用布、化纤等织物或丝类。其高频上限频率相对较低，但曲线平坦，音色柔和自然。

对于低频而言，振膜的要求是质量轻，刚性强，应该说这是两个相互矛盾的要求，为了找到合适的振膜材料，音响工作者们作了很多尝试。如旷世的镁振膜，新7

系列的玻璃纤维编制振膜，优雅的PP振膜，意力的铝振膜，劲浪的三明治振膜，还有传统的纸振膜。

（25）为何20Hz——20KHz被认为是理想的扬声器再生音乐频率？

答：人类的听觉频率一般在２０Hz——２０KHz之间，如果扬声器械能重播这段频带，便已经足够。理论上，人声的使用频率在８０Ｈz——１ＫＨz之间。泛音在８０Ｈz到８ＫＨz；而音乐的基本频率由１６Ｈz——４ＫＨz。其中包括钢琴、管风琴到一些金属敲击乐，泛音在２０Ｈz到２０ＫＨz，而一般的音箱的频率响应曲线在高频段１６ＫＨz便开始有大的滚降，人耳对乐器的泛音感觉不足。因此音箱的频率响应的高频段被设计到３０ＫＨz或以上，以便在２０ＫＨz附近有良好的频率响应，使人耳听到更多的泛音。

（２６）有些振膜上有凹入或凸出的波纹，究竟有何作用？

答：这种设计主要是增强振膜的内部阻尼，使频向曲线变得较平直较线形，声音听起来平顺流畅。另外由于设计轻振膜（如线盆）有利于提升灵敏度，但往往刚性不够，因此在纸盆内部往往加入羊毛、炭纤维等，使振膜在振动时减少分割振动。这种凹入或凸出的波形有利增强刚性，减少由于剧烈振动产生纸盆扭曲从而失真。

三、有关音响的问题：

1、民用音响和专业音响有什么不同？

答：民用音响纯粹为家庭音响系统重放设计的；专业音响是供录音室或表演场地作为监听或扩声用。民用音响的特点：设计以重播美感声音为原则，重视音场、乐器的堂音、音乐厅的温暖音效等细节，产品风格体现设计者的个人爱好。专业音响的特点：以忠于声音本质为原则，追求声音的质感和准确性。专业产品易推动态大，可靠性能好，安装方便。

2、标准的高保真系统是基本构成是怎样的？

答：依此是信号源（如LD、CD、DVD），信号连接线，前级放大器，功率放大器，音箱连接线，音箱。

3、什么是杜比环绕声（Dolby Surround）?

答:一种将后方环绕声道编码至立体声信道的声音。重放时需要一台解码器将环绕信号从编码的声音中分离出来。

4、什么是杜比定向逻辑（Dolby pro-logic）?

答：在杜比环绕声的基础上增加了一个前方中置声道，以便将影片中的对白锁定

到屏幕上。

5、什么是杜比数字（Dolby Digital）？

答：也称AC-3，其数字化的伴音中包含左前置、中置、右前置、左环绕、右环绕5个信道的信号，它们均是独立的全频带信号。此外还有一路单独的超低音效果声道。俗称0.1声道，合起来就是所谓的5.1声道。

6、什么是THX和THX5.1？

答：美国卢卡斯影业公司制定的一种环绕标准，它对杜比定向逻辑环绕系统进行了改进，使环绕声效果得到进一步的增强。THX标准对重放器材例如影音源、放大器、音箱、房间甚至线材都有一套比较严格的要求，达到这一标准并经卢卡斯谁通过的产品，才授于THX标志。有两中不同的标准：“The Ultra”和“THX Select”，其中THX Ultra是最为严格的谁标准。

7、什么是DTS？

答：分离通道家庭数码环绕声系统的简称。也采用独立的5.1声道。与杜比数码相比，比特率更高，解析力更高，是杜比数码的强劲竞争对手。

8、什么是DSP技术？

答：DSP是“数码信号处理”的缩写。当专用的微处理器在数码领域处理音频仪器理，它能模仿出诸如音乐厅、教学、爵士乐夜总会等等环境中才会有的音响效果。DSP技术还被用来对各种环境音响信号形式进行解码。

9、什么是D/A转换器？

答：数码音响产品（如CD、DVD）中将数字音频信号（即DIGITAL）转换为模拟音频音频信号（ANALOGUE）的装置。D/A转换器可以做成独立的机器，配合CD 转盘使用，此时常称为解码器。

10、什么是比特（Bit）和比特流？

答：二进制数码信号的最小组成单位，它总是取0或1两种状态之一。而比特流是飞利浦公司的一种将CD数码信号转换成模拟音乐信号的技术。

11、什么是取样率和超取样？

答：取样率是指数字录音机或播放机对信号取样的快慢程度，像CD、DCC和MD 的取样率选定为44.1KHz，即每秒44100个取样，DAT为48KHz或44.1KHz，数字音频广播则采用32K的取样率。取样率决定了数字系统能记录的最高频率。DVD-Audio采用96KHz的高取样率。超取样是指取样频率数倍于CD制式的标准取样频率44.1KHz，目的是便于D/A转换之后数码噪声的滤除，改善CD机的记频相位失真，早期的CD机使用2倍频或4倍频取样，近期的机器已经达到8倍或更高。

12、世面上音源有哪些表现形式？

答：音源可以分成两类：模拟类和数码类。模拟类有AM/FM收音头、LP唱机、磁带卡座、录像机等，数码类有CD唱机，LD唱机、DVD机、SACD、数码广播、VCD机等。

13、放大器中甲类、乙类和甲方类工作原理的区别？

答：按功率放大器中的功放管的导电方式，有甲类、乙方和甲乙类的区别。甲类又称A类，是在信号的整个周期内，放大器的任何功率输出元件都有会出现电流截止的一类放大器，甲类放大器工作时会产生高热工作效率很低，但固有的优点是不存在交越失真，单端放大器都是甲类工作方式。乙类又称B类，是正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两组放大元件轮流放大输出的一类放大器，每一组放大元件的导电时间为信号的半个周期，乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。甲乙类又称AB类，界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一组放大元件导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大器有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率比甲类高，因此得到广泛应用。

14、电子管放大器与晶体管放大器有什么区别？

答：电子管放大器俗称“胆机”或“真空管机”，由电子管充当放大元件；晶体管放大器俗称“石机”，由晶体管充当放大元件。在相同的输出功率下，电子管

放大器的抗过载能力强，大信号情况下失真小：由于电子管放大器采用输出变压器隔离，所以低频响应不如晶体管放大器。电子管的寿命方面不如晶体管。晶体管放大器能设计出大功率，而且驱动速度快过电子管放大器。