003声级及听觉特性
声学基础知识(1)
音高\频率\唱名\键盘位置关系 提琴C\523.2Hz \1 提琴C6\1KHz \і
钢琴：一百三十赫兹（130Hz） 钢琴：一千赫兹（1KHz）
提琴：一百三十赫兹（130Hz） 提琴：一千赫兹（1KHz）
音高\频率\唱名\键盘位置关系
二、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， 主要取决于声波的振幅大小。
第六节 声波的传播
一、波阵面和声线：声波由声音发出后，在介质中向各个方向传播，在某一时刻由声
波到达的各点所连成的面称为波阵面。波阵面为平面的称平面波（如管子中的声波）， 波阵面为球面的波称为球面波（点声源）；波的传播方向称为声线或波射线。
横波：质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,这种波称为横波。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB-140dB。超出人耳的可听频 率范围(即频域)的声音，即使响度再大，人耳也听不出来(即响度为零)。 当声音减弱到人耳刚刚可以听见时，此时的声音强度称为“听阈”；当声音 增强到使人耳感到疼痛时，这个阈值称为“痛阈”，听阈和痛阈随声压和频 率的变化而变化。听阈和痛阈随频率变化的曲线叫“等响度曲线”。
三、音色
音色是人们区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，音色也称音 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。
(完整版)第一章：声波的传播特性及人耳的听觉
第一章声波的传播特性及听觉特性第一节声波的传播特性声波是由物体振动产生的，当振动在一定的频率和强度范围内时，人耳就可听到。
振动发声的物体称为声源，有声波传播的空间称为声场。
当声源在空气中发声时，媒质质点在平衡位置附近作往复振动，媒质中振动着的质点的位移会作用到相邻质点，使后者也产生振动，于是，振动形成波动，在空间传播开来，在声源周围形成疏密交替的空气压力波，称为声波。
声波在150C时，大约以340m/s的速度由声源向外传播。
气体中的声波属于纵波，即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。
在传播过程中不受反射而向前行进的声波，称为行波。
在某一时刻，空间行波相位相同各点的轨迹曲面称为波阵面，也称为波前。
波阵面为平面的声波称为平面声波。
尺寸比波长小的声源所发出的声波是以球面扩展的，波阵面为球面，称为球面声波。
这种声源称为点声源。
现实中的声源，即使具有一定尺寸，但在距离与声源尺寸相比充分远时，也可将它看作点声源，在这样的距离处得到球面声波。
当距离远到一定程度时，波阵面即与平面声波的波阵面相接近，可看作平面声波。
声能从声源沿波阵面的法线方向传播的路径称为声线，在各向同性的媒质中，声线是代表声波的传播方向。
例如球面声波的声线就是球面的半径线。
声波的瞬时状态可用声压、媒质质点振速和媒质密度中的任何一个来描述。
（1）声压：有声波存在时，在静态大气压强上叠加的变化分量称为声压。
（2）质点振速：有声波存在时，媒质质点的振动速度。
单位为m/s。
（3）媒质密度：单位体积内的媒质质量称为媒质密度。
有声波存在时，媒质密度要产生稠密稀疏的变化。
单位为kg/m3。
一、声波的反射声波在前进过程中如果遇到尺寸甚大于声波波长的坚硬界面，会产生反射。
声波从界面反射的角度与声波入射到界面的角度相等，即反射角等于入射角。
反射的声波如同从界面后面与声源相对应位置处发射出来的一样，即如同在该位置处有一声源，称为虚声源，也称为镜像声源，它与界面的距离等于声源与界面的距离，如图1-1所示。
心理学声音的特性包括
心理学声音的特性包括声音的心理特性声波是听觉的适宜刺激。
声波的物理特性包括频率、振幅和波形。
频率指发声物体每秒振动的次数。
振幅是振动物体偏离起始位置的大小。
正弦波得到的声音就是纯音。
复合音是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成的。
声波的物理特性决定了听觉的基本特性：音响、音调和音色。
(1)音响①音响的强度和单位响度：又称声强、音量或者声压级，它主要反映声音能量的强弱程度，是由声波振幅的大小决定的，声波振幅越大，响度越大。
其单位是宋(sone)，一个宋为 40 分贝时所听到的 1000Hz 的音调的响度。
声音持续时间越短，阈限值就越高;声音持续时间越长，阈限值就越低。
②等响曲线等响曲线：响度水平相同的各频率的纯音的声压级(单位phon，方)连成的曲线。
在该曲线上，横坐标为各纯音的频率，纵坐标为达到各响度水平所需的声压级(分贝)，每一条曲线代表一个响度水平。
下方虚线是听觉的绝对阈限，最上方的响度曲线为情感阈限，即再加强声压会造成疼痛以致被试无法接受。
等响曲线反映出响度听觉有如下一些特点：a. 响度级受声强的制约，声强越高，响度级也相应增加;b. 频率也是影响响度的一个因素;c. 不同频率的声音有不同的响度增长率。
(2)音调音调又叫音高，音高主要受声音的频率、声音的声压级、声音的持续作用时间、年龄发展因素以及个体差异等因素的影响。
音高单位为Mel。
响度级为40Phon、频率为1000Hz的纯音音高被定为1000Mel。
可以采用二分或多分法在可听的范围内把音高从低到高地分成等级制作音高量表。
音高随着声音频率有变化，两者之间的关系可以用音高量表表示。
根据个体对不同频率声音的主观强度感受的测量，可以绘制出听觉的等高曲线。
等高曲线是反应声音频率和强度的关系的曲线。
(3)音色：由声音波形的谐波频谱决定。
听觉的基本特征
听觉的基本特征
1、听觉范围。
人耳能够听到声波范围有两个方面，一个是声波的频率范围：人耳可听到范围，一个是声压的幅值范围：被听觉阈值（最低声压级，和声音的频率有关）和痛域（使人耳感到疼痛的声压级，与声音的频率关系不大）决定。
2、听觉的等响特性。
反映人们对不同频率的纯音乐的响度感觉的基本特性。
说明认为判断声音和相对与声压级和频率都有关系。
以低于或者高于原始声音的声压级重放音源，则会改变原始声音中的各频成分的相对响度关系，产生音色变化。
3、听觉阈值。
如果把可闻频段的信号保留，把不敏感频段的信号只反映强信号，对难以察觉的弱信号忽略不计，这样可以使信息量大大减少，从而压缩声音信息量。
4、听觉得掩蔽特性。
听觉得掩蔽性是指一个比较强的声音往往会掩盖较弱的声音，从而使其不能被听到，分为频域掩蔽和时域掩蔽
频域掩蔽：稳定条件下，一个包含多种频率成分的声音同时发声时，幅值较大的频率信号会掩蔽相邻幅值较小的频率信号，使之完全听不见，而且低于该频率的掩蔽交窄，高于该频率的掩蔽范围较宽，可达该频率的数倍。
时域掩蔽：人耳除了对同时发出的声音在相邻频率信号之间有掩蔽现象意外，在时间上相邻的声音之间也存在掩蔽现象。
003声级及听觉特性
为什么要引入声压级（声级）
1、尺度范围过大 2、用对数标度来表达声音还有另一优点：人类的 听觉反应是基于声音的相对变化而非绝对的变化。 对数标度正好能模仿人类耳朵对声音的反应
声级
物理量 符号 单位
级
声压 p
Pa
声强
I
w/m2
声功率 w
w
基准 2*10-5Pa
10-12W/m2
10-12W
例题 计算在公共汽车内和飞机强力发动机旁的声压级。
已知：公共汽车内的声压为0.2Pa，飞机强力发动机旁的 声压为200Pa
解：Lp=20×lg p/p0 Lp1 = 20×lg （ 0.2/2×10-5 ） = 80(dB) （公共汽车内的声压级）
Lp2 = 20×lg （ 200/2×10-5 ） = 140(dB) （飞机强力发动机旁的声压级）
作业
1、两台机器分别开动时，在某点产生声压级分别为90dB和93dB,同 时开动时声压级多大？ 2、要求某处声压级为100dB，已知一组扬声器在该处声压级96dB， 再设一组扬声器在该处应该有多大声压级？ 3、房间内某点在被测音箱不发音时，测得本底噪声为93dB，被测 音箱发音时，测得该点声压级为100dB，求被测音箱在该点产生的 声压级。
例题：某车间有5台机器，在某位置测得这5台机器的声压级分别为
95、92、90、86、80dB，试求这5台机器在这一位置的总声压级是 多少？
解：
LΔ1－L
L2 = 95 － =1.8 dB
92
3;1.8 = 96.8 dB L1－ L2 = 96.8 － 90 =6.8dB ≈7dB
常见估算
声压比：1 、2、4、8、10 分贝值：0、6、12、18、20
噪声基础知识
噪声分贝（dB）1、声音1.1 分贝的感觉当物体振动时，在它周围就会产生声波，声波不断向外传播，被人们听到成为声音。
人耳的听觉下限是0dB，低于15dB的环境是极为安静的环境，安静得会使人不知所措。
乡村的夜晚大多是25-30dB，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，其他感觉一片宁静，这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。
城市的夜晚会因区域不同而有所不同。
较为安静区域的室内一般在30-35dB，住在繁华的闹市区或是交通干线附近的居民，将不得不忍受室内40-50dB（甚至更高）的噪声。
人们正常讲话的声音大约是60-70dB，大声呼喊的瞬间可达100dB。
在机器轰鸣的厂房中，持续的噪声可达80-110dB，这种高强度的噪声会损害人耳的听觉，并对神经系统产生不良影响，长期还会导致神经衰弱、消化不良、听力下降、心血管等疾病。
人耳的噪声听觉上限是120dB，超过120dB的声音会耳痛、难以忍受，140dB的声音会使人失去听觉。
高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。
1.2 人耳的感觉人耳听觉非常敏感，正常人能够察觉1dB的声音变化，3dB的差异将感到明显不同。
人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10dB时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100dB的环境中，即使近距离讲话也会听不清。
人耳有感知声音频率的能力，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉，人耳正常的听觉频率范围是20-20KHz。
人耳耳道类似一个2-3cm的小管，由于频率共振的原因，在2000-3000Hz的范围内声音被增强，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，有利于听清语言和交流，但人耳最先老化的频率也在这个范围内。
一般认为，500Hz以下为低频，500-2000Hz为中频，2000Hz以上为高频。
语言的频率范围主要集中在中频。
人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同，频率越低或越高时敏感度变差，也就是说，同样大小的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。
人耳的听觉特征
人耳得听觉特征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,形成声音得存在感觉。
声音得传播过程(自然状态):当一个物体受外力作用时,产生一个往复得弹性振动,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。
当人耳接受声波得振动,通过听觉神经传达给大脑。
2、声音得产生就是物理现象,人对声音得感觉就是生理、心理活动。
①构成人耳听觉特性得要素构成声音产生与存在得客观因素就是:振幅、频率、谐波构成人耳对声音得听觉特性得要素就是:响度、音调、音色⑴响度:就是人耳对声音强弱得感觉程度。
它首先决定于声音得振幅,其次就是频率。
声学中把描述响度、振幅、频率之间得关系曲线叫等响度曲线。
单位:分贝(dB)与振幅得关系:a、声压级越高,人耳感觉声音响度越大b、人耳得声压范围就是:0——120 dB 与频率得关系:a、4—5KHz附近得声音最响,因外耳道与其产生共鸣b、低声压时,低频区得音响度大于高频音得响度c、常见声源得声压级dBλ窃窃私语:20——35女高音:35——105 男λ高音:40——95λ小提琴:40——100 交响乐:80 dB小鼓:55——105 打雷:120λ dBλ教师讲话:50——60 飞机起飞(3m处):140 dB⑵音调(音高):就是人耳对声音高低得感觉,其变化主要取决于声音频率得对数值,其次就是取决于声音得振幅。
频率越高,人耳感觉得音调随之升高,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)音调与频率得关系:a、人耳听觉得频率范围:20Hz——20KHz,其中700——3000Hz为最灵敏区b、语言得频率范围范围就是100——10 KHz音乐得频率范围就是50——15 KHz音调与声压(振幅)得关系:a、1K——2 KHz 以上得高音区,声压增大感觉音调提升b、500 Hz以下得声音,声压增大,感觉声音低沉,音调下降⑶音色(音品):指声音得音调与响度以外得音质差异。
第三章人耳的听觉特性
LI 0 t 0
此时声象由 ΔLf与 Δt 共同决 定，可互相补偿也可互相校正。 （当Δ Lf<15dBΔ t<13ms时)1ms的 时间差相当于5dB的声级差。
t 0 LI 0
当两个扬声器信号相位相反，又有声级差可 形成界外立体声。
sin
LI L
( LIR
)
产
生
差
拍
。
（听觉：声音发颤）
增四度
3全
掩蔽效应
什么是掩蔽效应是 掩蔽效应的类型 掩蔽效应的一般特点 例 题
什么是掩蔽效应
当两个或两个以上的声音号同时存在 时，其中一个声音在听觉是会掩盖另一个 声音。（影响人对另一个声音的听觉能力）
掩蔽效应的类型
纯音的掩蔽效应 复音的掩蔽效应 噪声掩蔽 非同时掩蔽 中枢掩蔽
400
10 lg
p2 rms
p02
10 lg
400
0c
10 lg I 20 lg prms
I0
p0
4）响度级
测试条件 测试方法 响度级
测试条件
声源在被测试者的上方 声源为自由平面波 测量声压级时测试者不在场 用双耳听声音 年龄在18—25岁之间
测试方法
响度级
将某一频率的声音与1KZ的声音进行 比较，当感觉两者的响度一致时，1KZ声 音的声压级就是该声音的响度。一般用S表 示（单位为宋）。或用响度级P表示（单位 为方）二者的关系如下：
纯1度
11
纯八度
f2 f1 1:1
f2
f1
2 1
5全2半
15
纯五度
f2
f1
3 2
声波的基本概念与特性
声波的基本概念与特性声波是一种机械波，通过传播介质的震动引起的，能够使人的耳膜振动并产生听觉的波动。
声波在生活中无处不在，我们可以通过声音来感知和交流。
本文将介绍声波的基本概念和特性。
一、声波的基本概念声波是一种机械波，需借助介质传播，无法在真空中传播。
声波通过介质中的分子间碰撞传递能量，以压缩和稀疏的形式传播。
声波的传播速度与介质的性质有关，一般固体传播速度最快，液体次之，气体最慢。
二、声波的特性1. 频率：声波的频率是指单位时间内波动周期的次数，单位为赫兹（Hz）。
频率越高，音调越高。
人类听觉范围一般为20Hz到20kHz。
2. 波长：声波的波长是指一个完整波动的起点到终点的距离。
波长和频率成反比关系，即频率越高，波长越短。
3. 振幅：声波的振幅是指波动的幅度大小，可理解为声音的大小或强度。
振幅越大，声音越响亮。
4. 声速：声速是声波在特定介质中传播的速度，单位是米每秒（m/s）。
在空气中的声速约为343m/s。
5. 声级：声级是用来描述声音强度的一种物理量，单位为分贝（dB）。
声级的计算公式是：L = 10lg(I/I₀)，其中I是声音的强度，I₀是人能听到的最小声音的强度。
声级的增加代表声音的响度增加。
三、声波的应用声波的特性使其在各个领域有广泛的应用：1. 通信领域：声波可以作为电话、无线对讲机等通信工具中的信号传输媒介，用于语音通信。
2. 医学领域：超声波是一种高频声波，可以在医学检查中进行成像，常用于观察胎儿、内脏器官等。
3. 工业领域：声波在工业领域中被广泛应用，如声纳用于水下探测、超声波清洗等。
4. 音乐领域：声波是音乐的基础，不同频率和振幅的声波通过乐器演奏出不同的音调、音色。
5. 环境监测：声波可以用于环境噪音监测和控制，通过测量噪音的强度和频谱来评估环境的噪声状况。
总结：声波是一种机械波，通过介质的震动传播，并引起人的听觉感知。
声波具有频率、波长、振幅、声速和声级等特性。
声学基础知识
三、音色 音色是人们区别具有同样响度和音调的两个声音的主观感觉，音色也称音 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。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 音高\频率 唱名 音高 频率\唱名 键盘位置关系 频率 唱名\键盘位置关系
痛阀
听阀
频率听觉范围实验:频率发生器 频率发生器
第四节 声音的三要素
声音的听觉心理主观感受主要有：音高、响度、音色等特性， 音高、响度、音色 音高 又称为声音“三要素”。 一、音调：音调也称音高，表示人耳对声音调子高低的主观感受，客观上 音调： 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。 音调的变化与频率的关系是对数关系，频率每高一倍 一个倍频程）、音调 频率每高一倍(一个倍频程）、 频率每高一倍 一个倍频程）、音调 就高一个八度 八度。 就高一个八度。音调的单位是“美”，通常定义响度为40方的1kHz纯音的 音高为1000美，赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念的单位。
拨弦古钢琴C\523.2Hz\1 拨弦古钢琴 电子大钢琴C\523.2Hz\1 电子大钢琴 原音钢C\523.2Hz\1 原音钢 盛大钢琴C\523.2Hz\1 盛大钢琴
声音的三要素小结 声音的三要素小结
另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 另外，表征声音的其它物理特性还有：音值，又称音长， 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长； 是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长，音则长；反 之则短。 之则短。 从以上主观描述声音的三个主要特征看， 从以上主观描述声音的三个主要特征看，人耳的听觉特性 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外， 并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后，除了基音外，还 会产生各种谐音及它们的和音和差音 和音和差音， 会产生各种谐音及它们的和音和差音，并不是所有这些成分都 能被人感觉。 能被人感觉。 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、 人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音 品的功能，例如， 品的功能，例如，人耳对高频声音信号只能感受到对声音定位 有决定性影响的时域波形的包络(特别是变化快的包络在内耳 有决定性影响的时域波形的包络 特别是变化快的包络在内耳 的延时)， 的延时 ，而感觉不出单个周期的波形和判断不出频率非常接 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低， 近的高频信号的方向；以及对声音幅度分辨率低，对相位失真 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。 心理声学和生理声学方面的复杂问题 不敏感等。这些涉及到心理声学和生理声学方面的复杂问题。
声学中的声强与声级
声学中的声强与声级在我们的日常生活中，声音无处不在。
从清晨鸟儿的鸣叫到夜晚车辆的喧嚣，从悠扬的音乐到嘈杂的施工现场，声音以各种形式和强度影响着我们的生活。
而在声学这一领域中，声强和声级是两个非常重要的概念，它们帮助我们理解和描述声音的特性和能量。
首先，让我们来了解一下声强。
声强，简单来说，就是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声能量。
想象一下，声音就像是一股流动的能量，声强就是测量这股能量流动的速率。
声强的单位是瓦特每平方米（W/m²）。
要更深入地理解声强，我们可以通过一个简单的例子来解释。
假设我们有一个扬声器，它向周围的空间发出声音。
在离扬声器不同距离的地方，我们感受到的声音强度是不同的。
距离越近，声强就越大，因为相同的声能量在较小的面积上传播；距离越远，声强则越小，因为声能量被分散到了更大的面积上。
声强的大小与声源的功率、声波的传播距离以及传播介质的特性都有关系。
声源的功率越大，产生的声强通常也就越大。
而在传播过程中，声音会因为介质的吸收、散射等原因而逐渐减弱，导致声强降低。
接下来，我们再谈谈声级。
声级是对声强的一种对数度量，它更符合人类对声音强弱的感知。
为什么要用对数来度量呢？这是因为人类的听觉系统对声音强度的感知不是线性的，而是近似于对数关系。
声级的单位是分贝（dB）。
在声学中，通常将一个基准声强（I₀）定义为 10⁻¹² W/m²，然后将其他声强（I）与这个基准声强进行比较，计算出声级（L）的大小，公式为：L ＝ 10 log₁₀（I ／ I₀)。
比如说，如果一个声音的声强是基准声强的 10 倍，那么它的声级就是 10 dB；如果声强是基准声强的 100 倍，声级就是 20 dB；声强是基准声强的 1000 倍，声级就是 30 dB，以此类推。
通过声级的表示，我们能够更方便地描述和比较不同强度的声音。
在日常生活中，我们可以用声级来衡量各种环境中的声音。
声学系统名词解释要点
声学系统名词解释一、声学1、最大声压级：扩声系统在厅堂听众席处产生的最高稳态准峰值声压级。
另一解释：在扩声系统中，音箱所能发出的最大稳态声压级，最大声压级越高，说明系统的功率储备就大，声音听起来底气足、动态大、坚实有力。
决定扩声系统最大声压的因素主要是功放、音箱总功率和声场大小等。
音箱等设备所能达到的最大稳态声压，人耳不能承受120BD的音量，舒服的情况下是85DB，从70DB到73DB声音＋3DB声音放大一倍。
2、最高可用增益：扩声系统在所属厅堂内产生反馈自激临界增益减去6dB时的增益。
另一解释：扩声系统在反馈自激（啸叫）临界状态的增益减去6分贝时的增益，此时扩声系统应绝对没有声反馈现象存在。
在反馈临界状态下，由于还存在振铃现象，即声音停止发声后音箱中会继续有尾音（余音），还会对音质造成破坏，声反馈的影响并没有消除，减去6分贝后这种现象消失，定为最高可用增益。
此值越高，说明话筒路声音的放大能力越强，声反馈啸叫抑制得好，话筒路声音可以开得很大。
当啸叫发生时，下降6DB就达到了设备的最大稳态可用增益。
3、传输频率特性：扩声系统达到最高可用增益时，厅堂内各听众席处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端的电压的幅频响应。
另一解释：扩声系统的频率响应特性，为房间和音响设备共同的频响特性，考察系统是否能够将各频率声音音量比例真实再现，即对各个频率的信号放大量一致，优秀的扩声系统，不应该出现某些频率声音过强、某些频率声音不足的现象。
获得良好的传输频率特性的主要方法有：合理的建声设计、用粉红噪声频谱分析仪法调整均衡器以及采用频率响应特性好的音箱放音等。
在声音处理时频率要平稳，这样表示设备的性能较好，或者说音箱能够较好的还原声音4、传声增益：扩声系统达最高可用增益时，厅堂内和听众席处稳态声压级的平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。
另一解释：扩声系统在使用话筒时，对话筒拾取的声音的放大量，是考察扩声系统声反馈啸叫程度的重要指标，传声增益越高，声反馈啸叫越小（少），话筒声音的放大量越大。
建筑物理声学部分总结归纳
声音:是由物体振动产生，以声波的形式传播。
声音只是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。
声音的要素：声音的强弱、音调的高低、音色的好坏声源：声音来源于震动的物体，辐射声音的振动物体称之为声源。
弹性介质：气体、固体、液体介质：一种物质存在于另一种物质内部时，后者就是前者的介质；某些波状运动（如声波、光波等）借以传播的物质叫做这些波状运动的介质。
也叫媒质波阵面：声波从声源发出，在同一介质中按一定方向传播，在某一时刻，波动所达到的各点包络面称为“波阵面”。
为平面的成“平面波”，为球面的成为“球面波”波长：声波在传播途径上，两相邻同相位质点之间的距离称为波长，记作λ，单位米。
声速是指声波在弹性介质中传播速度记作c,单位是米每秒，声速不是质点振动的速度是振动状态的速度。
它取决于传播介质本身的弹性和惯性声音的传播原理：绕射规律：当声波在传播途径中遇到障板时，不再是直线传播，而是能绕道展板的背后改变原来的传播方向，在他背后继续传播的现象称之为绕射反射规律：1、入射线、反射线和反射面的法线在同一平面内；2、入射线和反射线分别在法线的两侧；3、反射角等于入射角。
干涉概念：当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时，在波重叠的区域内某些点处，振动始终彼此加强，，而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消，这种现象叫做波的干涉。
驻波概念：当两列频率的波在同一直线上相向传播时将形成“驻波”。
驻波是注定的声压起伏，它是由两列在相反方向上传播的同频率、同振幅的声波相互叠加而形成。
驻波形成条件：当单频率平面波在两平行界面之间垂直传播，两个反射面上都满足声压为极大值（位移为零）。
吸收：在声音的传播过程中，由于振动质点的摩擦，将一部分声能转化成热能，称为声吸收吸收是把透射包括在内，也就是声波入射到围蔽结构上不再返回该空间的声能损失透射：声音入射到建筑材料或构件时还有一部分能量穿过材料或建筑部件传播到另一侧空间去。
材料或构件的透射能力是用透射系数来衡量的。
教育电声系统 - 人耳听觉特性
音频声学基础
立体声原理
声像及声像定位 德 . 波埃效应 两个发声源馈入信号时间差与声压差的综合作用 不同程度改变输送给两个声源的的声压或者两个信号的时间差， 声像将在y 1 、 y 2 间移动，在声像定位时，声级差ΔL p 与时间差 Δ t 的作用类似，大致对应关系 5dB = 1ms 德· 波埃效应是立体声系统声音重放分布 y1 y2 定向还原的基础
音频声学基础
立体声原理
在不同的空间环境里，声波到达人耳的的时间、强度和音色以 及直达声和反射声的比例都存在着差异，由此可以辨别出声源的方 向、所处位置和远近距离 立体声与单一声源形式相比有如下优点： 1、具有声源明显的方位感和分布感 2、提高了信息的清晰度和可懂度
3、具有较小的背景噪声影响
4、提高了信息的临场感、层次感和透明度 立体声系统能够比单一声源形式更好的
3500Hz
音频声学基础
人耳的听觉效应
复音的掩蔽规律 1、复音声波同样的中心频率，窄带复音声波的掩蔽作用大于 纯音声波，宽带复音声波大于窄带复音声波 2、提高掩蔽声的声压级可以展宽掩蔽的频率范围 3、复音声波包含的几个频率分量，最高的频率被掩蔽，中频 被掩蔽一部分，将形成音色变化
音频声学基础
人耳的听觉效应
神经冲动的传递
音频声学基础
声音与音质
人耳听觉感受的主要表现方面： 响度 是人耳对声波强弱程度的主观感受 响度主要取决于声压或声强，与声波的频率也有一定的关系 响度对应的声压值越低，表示感受越敏感
20Hz 可闻域的频率范围 20KHz
音频声学基础
声音与音质
响度级 是响度的描述单位，表示人耳感受一个声波信号与1000Hz的纯 音声波相比具有同样响时纯音的声压值 人耳对声压级变化感觉：声压级每增加10dB，响度值增加一倍
第四讲人耳听觉特性
可闻声的频段划分（二） 一．倍频程划分
1/3倍频程各中心频率：25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200， 250，315，400，500，800，1K，1.25K，1.6K，2K，2.5K， 3.15K，4K，5K，6.3K，8K，10K，12.5K，16K，20K
人耳的听觉范围
等响度曲线 一．等响度曲线：
声压不同、频率不同但听起来却有同等响度的声压级连接起来 组成的曲线
响度的单位为：宋（Song）
响度级单位为：方（Phon）
等响度曲线
一．等响度曲线表现出的规律：
低声压级时，等响度曲线上各频率声音声压级相差很大。
高声压级时，等响曲线较为平坦，说明在高声压时，各频率的听 感等响基本相同。 曲线簇在高频段，高响度级与低响度级的曲线斜率及其间隔基本 一致，说明高频段的响度变化与声压级增量基本一致，
第四讲
人耳听觉特性
常见声音的声压 一．声压
声源或噪音源 在发出最大马力时的太空穿梭机
大约的声压 (单位为 µ Pa)
2,000,000,000
交响乐团
在25米范围柴油货运火车高速前进 正常的谈话 图书馆2米范围的低语 播音室 人类耳朵能够听到最微弱的声音
2,000,000
200,000 20,000 2,000 200 20
课后练习 一．声级计是用来做什么，怎么使用？ 二．听觉的生理与心理特性主要有哪些？ 三．立体声听起来是什么感觉？
音色
一．音色：
1. 音色又称音质，是人耳对声音声谱的主观听觉反映。音色不但取
决于基频，而且与基频成整倍数的谐波密切有关 。
二．声与音的区别
1. 《乐记》： “单出曰声，杂比曰音” 2. 纯音:单一频率的音称为纯音。 3. 复合音，由好几个不同的频率所组成的频率。 4. 噪音：指任何难听的、不和谐的声或干扰，有时也指在有用频带 内的任何不需要的干扰 。
声音的三个特性是什么
声音的三个特性是什么音调、响度、音色是声音的三个特征；音调指声音的高低，由振动频率决定；响度指声音的强弱或大小，与振幅和距离有关；音色是由发声体本身决定的一个特性。
声音的三个特性是什么1、响度人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。
人对声音感受的响度不是一个常数，不同的人，不同的特定频率，在不同的声压级（单位：分贝）环境下所感受响度的量级有明显不同结果。
2、音调声音的高低（高音、低音），由“频率”决定，频率越高音调越高（频率单位Hz（hertz），赫兹rl，人耳听觉范围20-20000Hz。
20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波）例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。
3、音色又称音品，波形决定了声音的音色。
声音因不同物体材料的特性而具有不同特性，音色本身是一种抽象的东西，但波形是把这个抽象直观的表现。
音色不同，波形则不同。
典型的音色波形有方波，锯齿波，正弦波，脉冲波等。
不同的音色，通过波形，完全可以分辨的。
声音的传播需要什么声音的传播需要介质，一切的固体、液体和气体都可以传播声音。
声音是由物体振动产生的声波。
是通过介质传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。
声音在不同介质中传播速度不同。
声音的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质，这个介质可以是空气、水、固体。
当然在真空中，声音不能传播。
声音在不同的介质中传播的速度也是不同的。
物理中声音是由物体振动发生的，物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率，单位是赫兹，字母Hz。
人的耳朵可以听到20-20000Hz的声音，最敏感是200-800Hz之间的声音。
声音在不同介质中传播速度一般是固体>液体>气体，声的传播速度与介质的种类和介质的温度有关。
声音是一种压力波：当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动，使周围的空气产生疏密变化，形成疏密相间的纵波，这就产生了声波，这种现象会一直延续到振动消失为止。
第五节、人耳的听觉感知特性
１响度
（1）声压 （2）声压级 （3）响度 （4）响度级 （5）等响度曲线 （6）听阈与痛阈
声压
由声波引起的交变压强称为声压，一般用ｐ 表示，单位是帕 （Ｐａ）。 声压的大小反映了声音振动的强弱，同时也 决定了声波的幅度大小。 在一定时间内，瞬时声压对时间取均方根值 后称为有效声压。 用电子仪器测量得到的通常是有效声压，人 们习惯上讲的声压实际上也是有效声压。
频域掩蔽
所谓频域掩蔽是指掩蔽音与被掩蔽音同时作 用时发生掩蔽效应，又称同时掩蔽。 掩蔽音在掩蔽效应发生期间一直起作用，是 一种较强的掩蔽效应。 频域中的一个强音会掩蔽与之同时发声的频 率相近的弱音，弱音离强音越近，越容易被 掩蔽；
痛阈
而当声音增强到使人耳感到疼痛时，这个听 觉阈值称为 “痛阈”。仍以１ｋＨｚ纯音 为准来进行测量，使人耳感到疼痛时的声压 级约达到１2０ｄＢ左右。 实验表明，听阈和痛阈是随声压级、频率变 化的。听阈和痛阈随频率变化的等响度曲线 之间的区域就是人耳的听觉范围。
小于０ｄＢ听阈和大于１2０ｄＢ痛阈时为不可听声， 即使是人耳最敏感频率范围的声音，人耳也觉察不 到。 人耳对不同频率的声音听阈和痛阈不一样，灵敏度 也不一样。人耳的痛阈受频率的影响不大，而听阈 随频率变化相当剧烈。人耳对３～４ｋＨｚ声音最 敏感，幅度很小的声音信号都能被人耳听到；而在 低频区 （如小于８００Ｈｚ）和高频区 （如大于 ５ｋＨｚ），人耳对声音的灵敏度要低得多。
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人耳的听觉特性
在人耳的可听域范围内，声音 听觉心理的主观感受主要有： 1、响度 2、音调 3、音色 4、掩蔽效应 等听觉特性。
声音三要素
响度、音调、音色分别与声音的振幅、频率、 频谱分布特性 （包络形状）相对应，称为声音的 “三要素”。 人耳的掩蔽效应是心理声学的基础，是感知 音频编码的理论依据。
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声压级的叠加：公式计算
例1：在某点测得几个噪声源单独存在时的声压级分别为84dB、
87 dB、90 dB、95 dB、96 dB、91 dB、85 dB、80 dB，求这几 个噪声源同时存在时该点的总声压级是多少？ 当n个声源发生叠加时：
L pT
n 0.1L pi 10 lg 10 i 1
由等响度曲线看出
由等响曲线可以得出各个频率的声音在不同的声压级时，人 们主观感觉出的响度级是多少。 声压级小和频率低的声音，其声压级与响度级之值相差也越 大。例如50dB声压级、60Hz的响度级为25Phon，500Hz时则为 54phon，1000Hz时为50Phon。 等响曲线反映了人耳对高频声敏感的特性，特别对于3000 一4000Hz的声音特别灵敏。 在高声压级时，曲线较为平坦。
作业 1、两台机器分别开动时，在某点产生声压级分别为90dB和93dB,同 时开动时声压级多大？
Байду номын сангаас
2、要求某处声压级为100dB，已知一组扬声器在该处声压级96dB，
再设一组扬声器在该处应该有多大声压级？ 3、房间内某点在被测音箱不发音时，测得本底噪声为93dB，被测 音箱发音时，测得该点声压级为100dB，求被测音箱在该点产生的 声压级。
正常人耳能 听到最弱声 普通说话声 （1m远处） 公共汽车内
2X10-5 2X10-2 0.2
织布车间 柴油发动机、 球磨机 喷气飞机起飞
2 20 200
语言与部分乐器输出声功率w
声源 男生会话 女生会话 单簧管 低音提琴 钢琴 管乐器 37in×36in的低音鼓 75件乐器的交响乐 2×10-3 4×10-3 5×10-2 16×10-2 27×10-2 31×10-2 25.0 70～100 峰值功率
声压级、声强级、声功率级（声级）
选定基准量（或参考量），对被量度量和基准 量之比取对数，该对数值称为被量度量的“级”。 单位是贝尔。
因为贝尔的单位太粗略而不能充分用来描述我 们对声音的感觉，因此前面加了“分”字，代表十 分之一。一贝尔等于十分贝。分贝（decibel）dB 分贝是以美国发明家亚历山大· 格雷厄姆· 贝尔命名 的，他因发明电话而闻名于世。
响度级：当某一频率的纯音与1000Hz的纯音听起来同 样响时，这时1000Hz纯音的声压级就定义为该声音的 响度级。响度级的符号为LN，单位为方(phon）。
响度：是用来描述声音大小的主观感觉量。 响度是与主观感觉成正比的参量，符号为N，单位 是“宋” (sone)。 正常听者判断一个声音比响度级为40 phon参考声 强响的倍数，规定响度级为40 phon时响度为1sone。比 1sone响几倍就是几sone
声压级的相减
ΔLp/dB
Lp－Lp1/dB
[例]为测定某车间中一台机器的噪声大小，从声级计上测 得声级为104 dB，当机器停止工作，测得背景噪声为 100dB，求该机器噪声的实际大小。
解：由题可知104dB是指机器噪声和背景噪声之和 （Lp），而背景噪声是100 dB （Lp1）。 Lp－Lp1=4 dB，从图中可查得相应ΔLp＝2.2 dB ，因此该机器的实际噪声噪级Lp2=Lp-ΔLp =101.8 dB。
声压级叠加公式：声源声压级相等时
例： 有7台机器工作时，每台在某测点处 的声压级都是92dB，求该点的总声压级。 解：根据式有 Lp＝(92+101g7)dB＝100.5dB
声压级的叠加：图表计算
声源叠加曲线
∆Lp /dB
Lp1－Lp2 /dB
[例] 两声源作用于某一点得声压级分别为Lp1= 96 dB，Lp2=93 dB， 由于Lp1－Lp2=3 dB，查曲线得ΔLp= 1.8 dB， 因此Lp总＝96 dB +1.8 dB＝97.8 dB
声压、声强、声功率
声压：相当于在大气压强上的叠加一个扰动引起的 压强变化。声压的测量比较容易实现。
声强： 声强是指单位时间内，声波通过垂直于声 波传播方向单位面积的声能量，单位为W/m2 声功率： 声功率是指单位时间内，声源辐射出来 的总声能。单位为W
日常生活中声音的声压数据Pa
声音种类 声压 声音种类 声压
等响度曲线应用
低高频声音都以100dB声压级录音，50dB放音 计权网络：是近似以人耳对纯音的响度即频率特性而设计
的。 国际电工委员会规定了四种计权网络： A、B、C、D
其中A计权网络相当于40phon等响曲线的倒置；B计权网络相当于70phon等响 曲线的倒置，C计权网络相当于100phon曲线的倒置。其中，B 、C计权已较少 被采用，D计权网络常用于航空噪声的测量。
为什么要引入声压级（声级）
1、尺度范围过大 2、用对数标度来表达声音还有另一优点：人类的 听觉反应是基于声音的相对变化而非绝对的变化。
对数标度正好能模仿人类耳朵对声音的反应
声级 物理量 声压 符号 p 单位 Pa 级 基准 2*10-5Pa
声强
I
w/m2
10-12W/m2
声功率
w
w
10-12W
例题 计算在公共汽车内和飞机强力发动机旁的声压级。 已知：公共汽车内的声压为0.2Pa，飞机强力发动机旁的 声压为200Pa
解：Lp=20×lg p/p0
Lp1 = 20×lg （ 0.2/2×10-5 ） = 80(dB)
（公共汽车内的声压级） Lp2 = 20×lg （ 200/2×10-5 ） = 140(dB) （飞机强力发动机旁的声压级）
常见估算
声压比：1 、2、4、8、10 分贝值：0、6、12、18、20
响度和响度级
人能听见频率范围为20 Hz——20kHz；在声压方 面．人耳的可听范围大致为2x10-5～20Pa，其上下限分别 称为可听阈和痛阈。试验和调查表明，人耳对强度相同而 频率不同的声音有不同的响度感觉，即对于相同声压级但 频率不同的声音，人耳听起来是不一样响的。 同样是60dB的两种声音，但一个频率为100Hz，而另一 个为1000Hz，人耳听起来1000Hz要比100Hz的声音响。要 使频率为100Hz的声音听起来和频率为1000Hz、60dB声音 同样响，则其声压级要达到67dB。
多声源叠加
例如，有8个声源作用于一点，声压级分别为 70、75、82、 90、93、95、100dB，它们合成的总声压级可以任意次序 查图，两两叠加而得。任选两种叠加次序如下：
例题：某车间有5台机器，在某位置测得这5台机器的声压级分别为 95、92、90、86、80dB，试求这5台机器在这一位置的总声压级是 多少？ 解： L1－ L2 = 95 － 92 =3 dB ΔL =1.8 dB LC1= 95+1.8 = 96.8 dB L1－ L2 = 96.8 － 90 =6.8dB ≈7dB ΔL = 0.8 dB Lc2 = 96.8 + 0.8 =97.6 dB L1－ L2 = 97.6 －86 =11.6 dB ≈ 12dB ΔL = 0.3 dB Lc3 = 97.6 + 0.3 =97.9 dB L1－ L2 = 97.9 －80 =17.9 dB ΔL ≈0 所以：Lc = 97.9 dB
L pt 10 lg 10 8.4 10 8.7 10 9.0 10 9.5 10 9.6 10 9.1 10 8.5 10 8.0 100 .2dB
例2：有一声源，在某一点测得各中心频率的声压级如下，求 该点的总声压级？
L pt 10 lg 10 7.0 10 7.7 10 8.0 10 8.8 10 9.0 10 9.5 10 8.4 97 dB