第一章 声学基本知识
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。
01声学基本知识
（八）驻波和房间共振、混响时间、室内声压级
3、室内声压级 离声源不同距离处的声压级：
LpLw10lg( Q4)
4r2 R
R S (1 )
α= Eα / Eo
理论上，α的变化从0（无声能被吸收）到1.0(所有入射声 完全被吸收)。
% 反射 % 吸收和透射
吸声系数
开窗 5cm玻璃棉
24cm砖墙
4、吸声量 A
一个表面的吸声量A等于材料面积乘上它的吸声系数，单位 为平方米m2 ，又称等效吸声面积。
开窗
5cm玻璃棉
24cm砖墙
吸声系数
材料面积 S ( m2 ) 100 m2
1、点声源的声功率和声强：
声音球面扩散
I W 4 r 2
声强可以直接叠加：
I Ii
总声压：
p总 p12 p22...
声压相等的两个声源的总声压级：
LP20lg P10lg2 PO
总声压级增加3dB
例1、已知某车间总声压级是100分贝，当某设备停运后 背景噪音的声压级是93分贝，求该设备在运行时的声压 级是多少？
解：二者声压级差为7分贝，查表可知须在总声压级上减 1分贝，即该设备运行时的声压级为99分贝。
（四）频谱、音乐和噪音
声音频率与能量的关系用频谱表示。这种以频率范围为横 坐标与其相应得声压级为纵坐标所组成的图形成为声源的 频谱图。
音乐与普通声响的区别 音乐为非连续频谱，只含有
基频和谐频，谐频是基频的 整数倍。 普通声响频谱一般为连续的 频谱，无上述特征。
声学基本知识ppt
声音的干涉与衍射
声音的干涉
当两个或多个声波叠加时，它们会产生加强或抵消的效果，形成干涉。在音乐中 ，通过调整不同声波的相位和幅度，可以产生和谐或嘈杂的音效。
声音的衍射
当声波遇到障碍物的边缘时，它会绕过障碍物继续传播，这就是声音的衍射。在 音乐中，通过使用不同的障碍物和空间，可以创造出不同的音场和音效。
04
声音的传播特性
声音的反射与折射
声音的反射
声波遇到障碍物时，一部分声波会反弹回原来的介质，这就是声音的反射。 在封闭的空间里，声音会多次反射，形成混响。
声音的折射
当声波从一个介质进入另一个介质时，它会改变传播方向，这就是声音的折 射。在空气中，声音的传播速度比在水中慢，所以当声音从水中进入空气时 ，它会向上折射。
传递出去。声波的传播速度与介质的性质和温度有关。
声波的反射、折射和干涉
03
当声波遇到障碍物或不同介质时，会产生反射、折射和干涉等
现象，这些现象在音乐和建筑声学中具有重要意义。
声音的分类与特征
声音的分类
根据声音的产生方式和特征，可以将其分为乐音和噪音两大 类。乐音是指和谐、有节奏的声音，如音乐；噪音是指不和 谐、无规律的声音，如机械噪音、环境噪音等。
回声与混响
回声
当声音遇到障碍物并反弹回来时，我们称之为回声。在音乐 中，通过使用回声效果器，可以创造出一种远离现实、空旷 或神秘的音乐氛围。
混响
当声音在封闭空间内多次反射时，会形成混响。在音乐中， 通过使用混响效果器，可以增加音乐的深度和广度，使音乐 更加丰富和悦耳。
05
声音的污染与防护
噪声的来源与危害
声学基本知识ppt
xx年xx月xx日
目 录
水声学原理PPT 第一章1
2、波动方程导出
运动方程： p ， u 由连立三个方程 连续性方程： u , 状态方程： p ，
② 思路：
p
2
1 p
2
c t
2
2
波动方程
2013-7-17
第一章 声学基础
24
2、波动方程导出
③ 运动方程:(连续介质中的牛顿第二运动定律)
在连续介质中，有声波作用时，各处压缩是不同的，因此各点压强不等，取介 质中任意一小体积元素看，各面受力不平衡，可以建立该体积元的运动方程式。
声波就是质点运动的传播。质点运动或流体运动制 约于物质守恒定律和牛顿定律，这是声波的基础。
2013-7-17 第一章 声学基础 6
1、声学基础知识
① 声波的基本原理
声波频段的划分：(根据人耳的听觉，划分为三个频段)
• 20Hz以下的振动称为次声
• 高于20kHz的振动称为超声 • 20Hz至20kHz的声振称为音频声
2013-7-17 第一章 声学基础 3
1、声学基础知识
① 声波的基本原理
声波的物理本质 ：声波是弹性介质(气体、液体和固 体)中传播的一种(或多种)机械扰动(振动)(变化)(如 压力、应力、质点位移、质点速度的扰动)。
2013-7-17
第一章 声学基础
4
1、声学基础知识
① 声波的基本原理
质点：在弹性介质中，分子以很大速度做随机运动， 在运动中产生随机碰撞，不可能跟踪每个分子的运动。 因此提到质点运动，不是谈个别分子的运动，而是指 若干分子的平均运动。声学中的质点就是这个“集 体”。质点尺寸比分子间距大得多（高几个数量级）， 但是比试验中遇到的物体又小得多（低几个数量级）。 质点理学的质点与数学中的点不同。质点是连续流体 中的一个点，静止，在受力时可以运动
声学基础
噪声测试讲义第一章声学基础知识第一节声音的产生与传播一、声音的产生首先我们看几个例子：敲鼓时听到了鼓声，同时能摸到鼓面的振动；人能讲话是由于喉咙声带的振动；汽笛声、喷气飞机的轰鸣声，是因为排气时气体振动而产生的。
通过观察实践人们发现一切发声的物体都在振动，振动停止发声也停止。
因此，人们得出声音是由于物体的振动产生的结论。
二、声源及噪声源发声的物体叫声源，包括一切固体、液体和气体。
产生噪声的发声体叫噪声源。
三、声音的传播声音的传播需要借助物体的，传声的物体也叫介质，因此，声音靠介质传播，没有介质声音是无法传播的，真空不能传声，在真空中我们听不到声音。
声音的传播形式（以大气为例）是以疏密相间的波的形式向远处传播的，因此也叫声波。
当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走，它只是在原来位置附近来回振动，所以声音的传播是指振动的传递。
四、声速声音的传播是需要一定时间的，传播的快慢我们用声速来表示。
声速定义：每秒声音传播的距离，单位：M/s。
在空气中声速是340 m/s，水中声速为 1450m/s ，而在铜中则为 5000m/s。
可见，声音在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多，另外，声速还和温度有关。
第二节人是怎样听到声音的一、人耳的构造人耳是由外耳、中耳和内耳三部分组成，各部分具有不同的作用共同来完成人的听觉。
耳朵三部分组成结构见彩图。
外耳，包括耳壳和外耳道，它只起着收集声音的作用。
中耳，包括鼓膜、鼓室、咽鼓管等部分。
由耳壳经过外耳道可通到鼓膜，这里便进人中耳了。
鼓膜俗称耳膜，呈椭圆形，只有它才是接受声音信号的，它能随着外界空气的振动而振动，再把这振动传给后面的器官。
鼓室位于鼓膜的后面，是一个不规则的气腔。
有一个管道使鼓室和口腔相通，这个管道叫咽鼓管。
咽鼓管的作用是让空气从口腔进人中耳的鼓室，使鼓膜内外两侧的空气压力相等，这样鼓膜才能自由振动。
鼓室里最重要的器官是听小骨。
听小骨由锤骨、砧骨和镫骨组成，锤骨直接与鼓膜相依附，砧骨居中，镫骨在最里面，它们的构造和分布就象一具极尽天工的杠杆，杠杆的前头连着鼓膜，后头连着内耳。
声学基础知识
声学基础知识声学基础知识⼀、声学基础1、⼈⽿能听到的频率范围是20—20KHZ。
2、把声能转换成电能的设备是传声器。
3、把电能转换成声能的设备是扬声器。
4、声频系统出现声反馈啸叫，通常调节均衡器。
5、房间混响时间过长，会出现声⾳混浊。
6、房间混响时间过短，会出现声⾳发⼲。
7、唱歌感觉声⾳太⼲，当调节混响器。
8、讲话时出现声⾳混浊，可能原因是加了混响效果。
9、声⾳三要素是指⾳强、⾳⾼、⾳⾊。
10、⾳强对应的客观评价尺度是振幅。
11、⾳⾼对应的客观评价尺度是频率。
12、⾳⾊对应的客观评价尺度是频谱。
13、⼈⽿感受到声剌激的响度与声振动的频率有关。
14、⼈⽿对⾼声压级声⾳感觉的响度与频率的关系不⼤。
15、⼈⽿对中频段的声⾳最为灵敏。
16、⼈⽿对⾼频和低频段的声⾳感觉较迟钝。
17、⼈⽿对低声压级声⾳感觉的响度与频率的关系很⼤。
18、等响曲线中每条曲线显⽰不同频率的声压级不相同,但⼈⽿感觉的响度相同。
19、等响曲线中，每条曲线上标注的数字是表⽰响度级。
20、⽤分贝表⽰放⼤器的电压增益公式是20lg（输出电压/输⼊电压）。
21、响度级的单位为phon。
22、声级计测出的dB值，表⽰计权声压级。
23、⾳⾊是由所发声⾳的波形所确定的。
24、声⾳信号由稳态下降60dB所需的时间，称为混响时间。
25、乐⾳的基本要素是指旋律、节奏、和声。
26、声波的最⼤瞬时值称为振幅。
27、⼀秒内振动的次数称为频率。
28、如某⼀声⾳与已选定的1KHz纯⾳听起来同样响，这个1KHz纯⾳的声压级值就定义为待测声⾳的响度。
29、⼈⽿对1~3KHZ的声⾳最为灵敏。
30、⼈⽿对100Hz以下，8K以上的声⾳感觉较迟钝。
31、舞台两侧的早期反射声对原发声起加重和加厚作⽤，属有益反射声作⽤。
32、观众席后侧的反射声对原发声起回声作⽤，属有害反射作⽤。
33、声⾳在空⽓中传播速度约为340m/s。
34、要使体育场距离主⾳箱约34m的观众听不出两个声⾳，应当对观众附近的补声⾳箱加0.1s延时。
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如：1000Hz的声音：
用声压表示
计算麻烦
听阈声压为 2×10- 5 Pa→0dB 痛阈声压为 20 Pa → 120dB
不符合人耳听觉特性
用声压级表示
计算简单 符合人耳听觉特性
1.5 声压级的叠加
——按能量法则、对数运算法则进行叠加
P1— 声波1在A点引起的有效声压 P2— 声波2在A点引起的有效声压
L- L 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 △ L 3.0 1.8 1.6 1.3 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1
得△L= 0.8分贝， 则 L1=L- △ L=89-0.8=88.2分贝。
注意：当（L-L2）=3分贝时，△ L =3分贝， L1=L2
0.6
0.7
0.8
0
3.0 3.0
2.0
2.0
2.8
2.8
2.7
2.7
2.6
1
2.5 2.5
2.5
2.4
2.4
2.3
2.3
2.3
2.2
2
2.1 2.1
2.1
2.1
2.0
2.0
1.9
1.9
1.8
3
1.8 1.7
1.7
1.7
1.6
1.6
1.6
1.5
1.5
4
1.5 1.4
1.4
1.4
1.4
1.3
1.3
1.3
P 1 T P2(t)•dt T0
1.4.2 声压级声压级：一个音的声压级等于这个声音的声压与
基准声压的比值取常用对数，再乘以20
声学基础知识96407ppt课件
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3
第一章 声学基础
教学内容： 声音的概念和特性；声音的构成与作用；
声音的传播规律以及人耳的听觉特征。 通过本章节的学习使学生掌握声音现象
的物理性质以及人耳听觉的主观感觉等 方面的规律特点。
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4
教学重点、难点：
声音的构成、传播过程和方式以及人耳 听觉的主观感受。声音的物理学知识与 应用。
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5
教学准备：
声音效果素材CD光盘
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6
教学过程：
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7
一、声音的基础知识
声音是世界上很重要的物理现象，与日 常生活、工作、学习关系密切，它的存 在又极其普遍。
自然：风声、雨、雷声、心跳、水流 工业：车、船、机、工厂 人文：语言、音乐、歌声
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8
1、定义：声音是粒子运动的结果，即物 体振动产生的声波，通过介质对人耳产 生的感觉叫声音。
声音从音源传入大脑有两个途径， 一是 音源→空间→ 人耳→大脑，另一途径是 音源→人体颅骨→大脑（小 实验：双手堵耳，发声，仍可听见）通过颅骨传导声 音的现象叫颅骨效应。
现象一：听自己的声音，有两个途径，频带宽，音色 好。
现象二：手表、钟摆声音仍可通过牙齿和颅骨传递到 人的大脑神经。
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例二：暖水瓶接水，听到的声音会由低频逐渐 变成高频率声音。水流击水产生的声音频宽很 宽，即有低频、又有高频。刚接时瓶的空间大 固有振动频率低，水流击水的低频音产生共振， 低频加强，快满时，水瓶的空间变小，共振腔 变小，共振频率提高，与水流击水产生的高频 音产生共振，高频加强，即听到高频音。
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电子声学：研究通过电子电路把声音进行各种特性的 加工处理
第一讲 声学基本知识简介
第一讲声学基本知识简介§1.1声学的范围§1.2声音的本质§1.3声波的传播§1.4声波的衰减§1.5声音强弱的度量声学的范围可听声次声超声可听声频率范围：生命科学、艺术科学、工程技术、数理科学20Hz ≤f ≤20000Hz涉及的一级学科：声学分支：电声学、噪声学、音乐声学、语言声学、建筑声学、心理声学、生理声学、生物声学应用领域：机械工程、建筑工程、表演艺术、语言艺术、环境工程、医学、生物学、心理学、生理学、电机工程等次声频率范围：地球科学、数理科学、工程技术涉及的一级学科：声学分支：地声学、大气声学、海洋声学应用领域：海洋、地球气候的预测与预报，如地震、海啸、海浪、台风、龙卷风等f ≤20Hz超声频率范围：地球科学、生命科学、数理科学、工程技术f ≥20000Hz涉及的一级学科：声学分支：海洋声学、物理声学、量子声学、分子声学、超声学、等离子体声学应用领域：海洋气候的预测与预报，海底地貌的探测，机械工程，化学工程，化学，计算机，通讯，生物学，医学，农业工程等声学音乐超声工程分子声学量子声学物理声学建筑声学音乐声学语言声学心理声学生理声学生物声学大气声学电声学噪声学地声学水声学等离子体声学等离子体物理海洋学大气科学工程技术理论物理地球物理数理科学地球科学生命科学艺术化学工程电机工程机械工程视觉艺术凝聚态物理建筑学语言学心理学生理学医学图1-1 声学各主要分支与一些基础领域的联系声音的本质声音是什么描述声波的基本要素波阵面声音是什么声音的原始定义：人耳所能听到的声音的产生：声源(振动着的物体)传声介质(如空气)+声源的振动传声介质的波动(介质密度的疏、密变化)振动能量由近及远的传播(物质本身不传递，物质粒子只在其平衡位臵附近很小范围内来回振动，并不向前运动)声音：振动能量在介质中的传播，是一种机械波．在空气中，声音是一种弹性纵波．在固体中可以存在横波形式的弹性波，广义上讲也属于声波．按振动方向与波传播方向是一致的还是相互垂直的，波分为纵波和横波．图1-2 声波在大气介质中产生的稠密稀疏及其正弦波图示描述声波的基本要素描述包括声波在内的任何一种波的基本要素是其频率、振幅和波形．对于声波来说还有声速和波长．频率：单位时间内波的振动次数，常用f表示．单位为赫兹(简称赫，Hz)其倒数就是振动一次所需时间，称为周期(T)，单位为秒(s)．一般在频率很低的次声波中多愿用周期而不用频率．振幅：振幅是指振动着的某个物理量(如密度r、声压p、粒子运动速度v等)偏离其平衡值的最大量值，单位自然就是这个物理量本身的单位．波形：波的具体形状．正(余)弦波只对应于一个频率(单频波或纯音)，实际声音的波形复杂得多，包含着许许多多(甚至是无限多)个频率，对应于各个频率的波称为谐波或分音．将分音按频率顺序排列起来的图形称频谱，是表示波形的重要方法．频谱主要有分立谱(由单个分开的线组成)和连续谱(由联成一片的连续图形组成)．任何一个波形都可被分解为许多个正弦波之和，这就是极为有用的傅里叶分析．实际上这里隐含着波的一个重要属性，即所谓波的叠加性：若干个同类型的波的作用可以相加，即总的波是各个分波的矢量和(即相加时不仅考虑振幅还须考虑位相)，而各个分波并不相互影响，分开后仍保持各自的性质不变．叠加原理只对小振幅的线性波成立，对于大振幅的非线波就不再成立了．声速：单位时间内声波在一特定介质中传播距离，常用c 表示，单位为米/秒(m/s)．这是描述声波的另一重要物理量．声速取决于传声介质的特性，主要是密度和弹性系数．由于这两个量，特别在气体中，又依赖于温度和压力，所以声速也与这两个量有关．对于理想气体有()()21210M RT P c γr γ==其中γ为比热容比(定压比热容cp ／定容比热容cV)、P为无声波时的气体静压力、r为其密度、R为摩尔气体常数、M为摩尔质量、T为热力学温度．由此可见，对于一定气体，声速与热力学温度的平方根成正比．对于空气，c随温度t的变化可采用下列近似公式tc61.045.331+≈波长：声波中两个相邻“同相点”(即位相相差3600的两点)之间的距离，常用l表示，单位为米(m)．这是描述声波的又一重要物理量．fc=l波阵面声波在空间中传播时，其位相相同(为叙述简单起见，以后将位相相差3600整数倍的均称为“同相”，而将相差1800奇数倍的均称为“反相”)的各点某一时刻形成一定的曲面，这一曲面称为波阵面，其中最前面的一个波振面称为波前．按波阵面形状之不同，波通常可分为三种主要形式，平面波、柱面波和球面波．平面波平面波中的扰动只在一个方Array向上传播，即在垂直于传播方向的任一平面上任一给定时刻的扰动状态处处相同，也就是说，用一个空间变量加上时间变量就可以描述这种波，因此平面波是一维波．图1-3 平面波柱面波则要用两个空间变量来描述，即其扰动状态的分布对垂直于柱轴的各个平面来说都是一样的，因此柱面波是二维波．柱面波球面波则必须用三个空间变量来描述，因此是三维波．柱面波严格来说，平面波应是无头无尽的，而球面波应是由点源所发出，柱面波是由径向振动的线源发出．但实际上，在自由空间中距任何声源足够远的地方其所发的波都可看成是球面波，而在一相对小的范围内又可看成是平面波．图1-4 柱面波图1-5 球面波声波的传播反射和折射全内反射&侧面波多普勒效应散射和衍射反射和折射当声波遇到两种不同介质的分界面时，由于声速发生突然变化，声波的传播路径也要发生突变．这时波的一部分返回原来介质而产生反射，另一部分进入第二介质中而产生折射，从另一种意义上讲也叫透射． 图1-6 声波在在分界面上的反射与折射 θi θrφ反射线入射线 c 1 c 2 折射线 φθθθsin sin 21c c i ri ==只要存在声速的突变面就会发生声波的反射和折射，而与这种突变面是如何产生的无关．如果是同一种介质，但在两部分之间存在相对运动，以致其中的有效声速存在差异，那么类似的情况也会发生，即在这两部分的分界面上同样会发生反射和折射．所以当计入介质的运动时，折射定律就被修正为：2211sin sin v c v c i +=+φθ反射和折射分别服从适用于一切形式的波的反射定律和折射定律，即全内反射&侧面波若c 2>c 1，则φ>θi ，即折射线比入射线更偏离法线，若c 2<c 1，则情况相反．当c 2＞c 1时，连续改变入射角θi ，会使折射角φ愈来愈大，最后达到900，即折射线就与分界面平行了，这时就没有声线进入第二介质．当θi 再增大时，声线就全部反射回原来介质．这种现象就叫“全(内)反射”．而相应于φ＝900的入射角称为临界入射角θic ，由折射定律立即可得：21arcsin c c ic =θ全内反射侧面波当球面声波从分界面声速较小的一侧入射到声速较大的一侧时，会发生一种有趣的特异现象．这时除了通常的反射波和折射波以外，还会产生一种特殊的、被称为“侧面波”的波．一个对于包括声波在内的所有波动都适用的、著名的费马(Fermat)原理：波总是沿着“波程”为极小值的路径传播，简单地说，波总是沿着所需时间为最短的路径传播．反射、折射定律以及介质性质连续变化时的声线路径都遵循费马原理．球面波的反射如图1-7所示．图1-7 球面波在反射时形成侧面波O ＇c 1直射波阵面侧面波阵面反射波阵面折射波阵面 c 2>c 1BA C OP φ0φ φ0 φφ φ0散射和衍射以上所讨论的声波在界面上的反射和折射应该说是一种比较狭义的情形．更普遍地说，当声波在其传播路径上碰到任何障碍物时，其一部分就要偏离其原来路径而产生“散射”．这时应按障碍物尺寸与声波波长的相对大小而区别开三种情况：第三种是中间情形，即障碍物大小与波长可相比拟，这时产生各种奇妙的干涉现象．一种是障碍物比波长大得多(这种对光波极为常见的情况对声波却很少见)，“散射波”的一半从散射体沿所有方向或多或少均匀地散开，这就是通常的(漫)反射，而另一半则集中到障碍物后面，就像是与障碍物后面未受干扰的原入射波发生相消干涉而在那儿产生一边缘清晰的影区．第二种情况是障碍物比波长小得多(对声波为常见情况)，这时所有散射波向所有方向传播开去而不存在清晰的影区．多普勒效应多普勒效应与声源存在相对运动的观察者所接收的声音频率与声源原有频率不同．介质和观察者均为静止，而频率为f 的声源以速度v s 向着观察者运动(这正是上述火车的情形)，则观察者测得的声波频率为()[]f v c c f s -='频率变化(称为多普勒频移)()[]0'>-=-=∆f v c v f f f s s 介质静止、波源不动，而观察者以匀速v 0向着声源运动，这时的频移()00>=∆f c v f 如观察者背着声源“背道而驰”，则因v 0<0，所以∆f 亦小于0．最普遍的情况是介质、声源、观察者三者部分别以速度v M 、v s 、v 0运动着，则()()[]f v v c v v f s M s -++=∆0如果v s 和v 0不在一个方向，则以上各式中的v s 和v 0应分别理解为声源和观察者速度在两者连线上的投影．声波的衰减几何衰减经典吸收分子弛豫吸收吸收衰减声波在空间中自然不可能无休止地传播下去，而是要随着时间和距离的推移逐渐消失，这种现象叫衰减．但能量是“不灭”的，那么声波这种能量到底“消失”到哪里去了呢?这里应区别开两种情况：一是声波由于其本身原因而减弱其强度或偏离开原来路径，但声波本身仍然存在，这种由几何原因造成的衰减称为“几何衰减”；二是声波能量转化为其他形式的能量(主要是热)，这时称声波被介质“吸收”了，即所谓“吸收衰减”．几何衰减平面波只是一种理想情况，实际上绝大部分声源发出的波都可看成是球面波，即声能是均匀分布在球面上的，随着传播距离r的不断延伸，球的表面积按r的平方迅速扩展，但在每一瞬间所对应的每一球面波阵面上的能量是恒定的，因此分布在单位面积上的声能必须也按r2减小，从而导致声强的衰减，这就是由于声波波阵面本身几何形状而引起的“球面衰减”．仅在理想的“均匀”介质中声线才能是直线，而实际介质几乎都是不均匀的，这样就导致了声线的弯曲，而不能或不能全部到达预定目标，这种由于介质的“宏观”不均匀性使声波反射和折射以致改变其传播路径的情况也是一种“几何衰减”．另外，介质“微观”不均匀性产生的散射也导致声能的分散，同样是一种“几何衰减”．经典吸收几何衰减不涉及能量的转换．另一方面，声在实际介质中传播时还会不断地转变为热，也就是说要被介质吸收而引起声衰减．声吸收主要有三个方面．当声波通过介质时，使介质粒子之间产生相对运动．而实际流体介质均有粘性，并且有两种：一种是由质点间的“内摩擦”形成的切变粘性；一种是当体积即密度随时间剧烈变化时出现的容变粘性或第二粘性．经典吸收的另一部分由介质的导热性引起．声波传播过程基本上是绝热的，介质中因声波通过而受到压缩的稠密区温度升高，反之，受到膨胀的稀疏区则温度降低，因而在交替出现的稠密和稀疏之间形成温度梯度而引起热传导．这个不可逆过程就导致了声能的耗散．经典吸声系数(斯托克斯—基尔霍夫公式)⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=P V c c c 113422κζηr ωα重要结论即声吸收与频率的平方成正比．还应指出，α的量纲为长度的倒数，亦即表示每单位长度的损耗量，这就解释了一个声源发出的声音在较远距离处原来包含的高频成分衰减得比低频成分多，因而听起来变“钝”了．分子弛豫吸收多原子分子存在着三个运动自由度：平动、转动和振动，第一个属于外自由度，后两个为内自由度．当介质未受干扰时，其分子的内、外自由度能量分配处于平衡状态，当声波通过时，这种平街状态随之发生变化，从而导致内、外自由度能量的重新分配，并向一个新的平衡状态过渡，这就需要一定的时间．这一过程称为弛豫过程，建立新平衡状态所需要的时间称为弛豫时间t．建立平衡的过程是不可逆过程，因而伴随着熵量的增长，即导致有规的声能向无规的热能转化，亦即声波的弛豫吸收，这种吸收必须由第二粘性系数ζ决定，而在过程的弛豫时间长时ζ的值就很大．在这里可以回过头来说明一下：在弛豫时间短时，ζ与η和κ的量值是差不多大的．耗散过程的强度以及与之相伴随的物理量ζ必然依赖于压缩—膨胀过程的速度和膨胀时间，因而ζ不仅是表征介质的一个参量，还依赖于声波频率．并且通常把ζ对频率的依赖关系称为“频散”．频散也表现为声速对频率的依赖关系，而之所以得名也正因为声速因频率之不同而异，所以不同频率的声音通过一段距离后就“分散”开来了．弛豫吸收的定量表示及其对频率的依赖关系比经典吸收复杂得多．一般说来，在低频时(ωt<<1)大致与频率平方成正比(这一点基本上与经典吸收一致)，当频率上升到使得ωt≈1时，吸收达到极大值，这是因为这时最有利于内、外自由度能量的交换．此后吸收开始下降，直到高频(ωt>>1)时基本上与频率无关．声音强弱的度量声压声强声功率分贝/级声压声压——由于声波引起的介质压力的变化量，用p 表示，单位为帕(Pa)．声强根据能量守恒定律，要使一物体改变状态必须对它做功，即运动物体要从使其运动的物体那里获得能量．所以，声波传播时，因后部介质的运动是由前部介质引起的，所以在此过程中必然有能量从前部介质传递到后部介质．声强既有大小，又有方向，是矢量．在指定方向上单位时间内通过与此方向垂直的单位面积的声能量称为声波在该方向上的声强，用I 表示，单位为瓦/平方米(W/m 2)．声功率声功率——声源在单位时间内辐射的总功率，用W 表示，单位为瓦(W )．分贝/级若用线性表度声压大小，所得数据巨大，应用很不方便；人耳对声音强弱的感觉与实际声压p 不成线性关系，近似成对数关系；若用对数表示声压，则巨大数字相对变小，且接近于人耳对声音的感觉．1大气压=1.013×105Pa听阈——2×10-5Pa ，约为一个大气压的1/5000000000痛阈——2×101Pa ，约为一个大气压的1/5000听阈和痛阈在数量级上为1:100万为参考声功率，声功率级为参考声强，声强级为参考声压，声压级W 10lg 20 m /W 10lg 10 Pa 102lg 20 122125---====⨯==ref refref ref ref ref W W W SWL I I I SIL p p p SPL日常生活中常见声音的大小正常人耳所能听到的最弱声2×10-5Pa，f=1000Hz 0 dB 普通说话声2×10-2Pa 60 dB 公共汽车内2×10-1Pa 80 dB 织布车间内2×100Pa 100 dB 柴油机、钢铁厂2×101Pa 120 dB 喷气式飞机起飞2×102Pa 140 dB。
1声学基础知识
声音是一种波动现象。当声源（ 机械振动源） 声音是一种波动现象。当声源（ 机械振动源） 振动时， 振动体对周围相邻媒质产生扰动， 振动时， 振动体对周围相邻媒质产生扰动， 而被扰动的媒质又会对它的外围相邻媒质产 生扰动， 这种扰动的不断传递就是声音产生 生扰动， 这种扰动的不断传递就是声音产生 与传播的基本机理。 与传播的基本机理。 存在着声波的空间称为声 存在着声波的空间称为声 场。声场中能够传递上述 扰动的媒质称为声场媒质。 扰动的媒质称为声场媒质。
第一章 声学基础知识
现实世界是声音的世界。我们会听到各 现实世界是声音的世界。 种各样的声音：歌声、说话声、乐器声、 种各样的声音：歌声、说话声、乐器声、 噪声等等，且不但能感觉到声音的强度、 噪声等等，且不但能感觉到声音的强度、 音调和音色， 音调和音色，而且还能感觉出声源的方 向和距离，即空间印象感——立体感。 ——立体感 向和距离，即空间印象感——立体感。 本章将介绍声学基础知识。 本章将介绍声学基础知识。
2音乐1
影视音乐有一般音乐艺术的共性，善于表 现丰富的感情，但它也有影视艺术方面的 属性，必须与影片的思想内容、结构形式、 艺术风格协调一致。 影视作品中的音乐分为两种，一种是有声 源音乐，一种是无声源音乐。
2音乐2
有声源音乐也称客观音乐，即音乐的原始声源出 现在画面所表现的事件内容之中，使得观众在听 到音乐声的同时也能看到声源的存在。 无声源音乐也称主观音乐，是指从画面上见不到 或感受不到有原始声源的音乐。通常是来自画面 之外，为烘托画面内容而配置的主题音乐，主要 作用在于表达画面内容的情绪、渲染特定的环境 气氛、刻画人物内心世界等。
作业1 作业1
影视声音的三大元素是什么？请四人一组， 观看2 观看2段影片（喜欢的、经典的、特别的）， 找出其中的声音元素并分析其作用。 写在16K纸上，顶部注明学号、姓名。 写在16K纸上，顶部注明学号、姓名。 下周带上所分析的影片，随堂交流，提交 作业，逾期不收。 5分
初中物理专题声学
初中物理专题声学篇一：初中物理声学部分第一章声现象内容提要声音的产生与传播一：声音的产生1 声是由物体的振动产生的2 振动可以发声注意：1 一切发声的物体都在振动2 声音是由物体的振动产生的3 发生物体的振动停止，发生也停止4 一切正在发声的物体都在振动，固体，液体，气体都可以因振动而产生声音。
5 “振动停止，发生也停止”不同于“振动停止，发生也消失”。
振动停止，只是不再发声，但是原来所发出的声音还会存在并继续向外传播。
二：声音的传播1 声的传播需要介质2 声以波的形式传播，这种波叫声波3能够传播声音的物质叫做介质4声音的介质有：固体，气体，液体5真空不能传声注意：声音以波的形式向外传播。
因为物体的振动，物体两侧的空气就形成了疏密相间的波动向远处传播，这就是声波三：声速和回声声传播的快慢用声速描述，它的大小等于声在每秒内传播的距离。
声速的大小跟介质的种类有关，还跟介质的温度有关。
要点：1 声音在单位时间内传播的距离叫做声速2 声速与介质的种类有关。
一般在固体中传播最快，其次是液体，在气体中传播最慢3 声速与节制的温度有关。
一般在气体中，温度越高，声速越快4 声音在传播过程中，碰到障碍物后被反射回来，人们能够与原生区分开，这样反射回来的声波就是回声。
注意：声音在15℃的空气中的传播速度是340m/s拓展：1分辨原声与回声的条件：①回升到达人耳的时间比原声晚0.1s以上；②声源距离障碍物至少有17m远 2回声的作用：①加强原声；②回声定位；③回声测距3回声测距离：2s=vt我们怎样听到声音一：怎样听到声音在声音传递给大脑的整个过程中，任何部分发生障碍，人都会失去听觉。
但是如果只是传导障碍，而又能够想办法通过其它途径将震动传递给听觉神经，人也能够感知声音1 人耳的构造：外耳（耳廓，外耳道）中耳（鼓膜，听小骨）内耳（半规管，前庭，耳蜗）2 听到声音的途径：物体振动→介质→鼓膜或头骨→听觉神经→产生听觉3如果传导声音的鼓膜和听小骨发生损伤，就会使听力下降，叫做传导性耳聋，但还可以通过其它途径将振动传给听觉神经，人可以继续听到声音；如果耳蜗，听觉中枢或与听觉有关的神经受到损害，听力会降低，甚至是丧失，叫做神经性耳聋，一般不可治愈。
第一章音频声学基础
第十二页，编辑于星期日：十二点 五十三分。
描述声波的物理量——振幅
振幅指在振动过程中，质点偏离平衡位置的最大值。它反 映质点振动的强度。
振幅
第十三页，编辑于星期日：十二点 五十三分。
描述声波的物理量——波长
波长是波在一个周期内传播的距离。常用λ表示。 通常我们把两个相邻的同相位点（如波峰或波谷）间
第二十四页，编辑于星期日：十二点 五十三分 。
声波的吸收
当声波遇到障碍物时，由于微粒的相互摩擦而损耗，即声 波被吸收。障碍物所吸收的声能被转化为热能。
被吸入的声能和入射声能的比值成为反射面的吸声系数。 石膏板、玻璃、木头、砖石、混凝土等都是坚硬的密度材 料，它们的吸声系数往往＜0.05。相反，软质、多孔材料 允许声波渗透传播，因而它们的吸声系数可接近1.00，即 全部吸收入射声能。
第四十三页，编辑于星期日：十二点 五十三分 。
人耳的听觉效应
耳壳效应
第四十四页，编辑于星期日：十二点 五十三分 。
人耳的听觉效应
双耳效应——人的双耳位于头颅两侧，它们不但在空间上 处于不同的位置，而且还被头颅阻隔，因此，由同一声源 传来的声波，到达两耳时，总会产生不同程度的差别。
第五页，编辑于星期日：十二点 五十三分。
声波
当媒体质点的震动方向与波动传播的方向平行时，称之为纵波。 声波就是一种纵波。是振动物体带动附近的空气质点的振动，并
使空气疏密间隔地向远方传递。 例如挤压一段弹簧、敲锣。
第六页，编辑于星期日：十二点 五十三分。
声波的形成
声波是机械振动或气流扰动引起周围弹性的介质发声波动 的现象。
第十七页，编辑于星期日：十二点 五十三分。
声学基本知识
声学基本知识一、声音的基本性质声音来源于振动的物体。
辐射声音的振动物体称为“声源”。
声源要在弹性介质中发声并向外传播。
声波是纵波。
(1)人耳所能听到的声波的频率范围为20~20000Hz，称为可听声。
低于20Hz的声音称为次声;高于20000Hz的声音称为超声。
次声与超声不能使人产生声音的感觉。
(2)室温下空气中的声速为340m/s.声速c，波长λ和频率f有如下关系：频率为100～10000Hz的声音的波长为3.4～0.034m.这个波长范围与建筑物室内构件的尺度相当，在室内声学中，对这一频段的声波尤为重视。
-f2.每一频带以其中心频率fc标度，.建筑声学设计和测量中常用的有倍频带和1/3倍频带;在倍频带分析中，上限频率是下限频率的两倍，即fl=2f2;在1/3倍频带分析中，在可听声范围内，倍频带及1/3倍频带的划分及其中心频率如表3—l所示。
表中第一行为1/3倍频带中心频率，第二行为倍频带中心频率。
(4)波阵面与声线声波从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，声波在同一时刻所到达的各点的包络面称为波阵面。
声线表示声波的传播方向和途径。
在各向同性的介质中，声线是直线且与波阵面垂直。
依据波阵面形状的不同，将声波划分为：1)平面波——波阵面为平面，由面声源发出;2)柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出;3)球面波——波阵面为球面，由点声源发出。
一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。
当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。
所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。
(5)声绕射声波在传播过程中，遇到小孔或障板时，不再沿直线传播，而是在小孔处产生新的波形或绕到障板背后而改变原来的传播方向，在障板背后继续传播。
这种现象称为绕射，或衍射。
(6)声反射声波在传播过程中，当介质的特性阻抗发生变化时，会发生反射。
从几何声学角度，可更直观地解释为，声波在传播过程中遇到尺寸比声波波长大得多的障板时，声波将被反射。
第一章声学基本知识
第⼀章声学基本知识声学基本知识⼈们在⽇常⽣活中离不开声⾳。
没有声⾳，⼈类社会的交流就不可想象。
这些声⾳包括⼈们需要的、想听的，如优美动听的⾳乐、相互交流的⾔谈；也包括⼈们不想听的“噪声”。
在声⾳的海洋中，⼈们是如何识别声⾳的呢?声⾳有三个要素：⾳量的⼤⼩、⾳调的⾼低、⾳⾊的于湿，它们都与声⾳的物理特性密切相关。
这就要从声⾳的物理特性来了解。
声波的传输及其特性声⾳是空⽓分⼦的振动。
物体的振动引起空⽓分⼦相应的振动，传⼈⼈⽿导致⿎膜振动，通过中⽿、内⽿等⼀系列听觉器官的共同作⽤使⼈听到了声⾳。
⼀、声波的特性1．声⾳的周期、频率、波长和声速周期：声源完成⼀次振动所需要的时间称为周期，记作T，计量单位为：秒(s)。
频率：声源在1秒钟内振动的次数，记作f，计量单位为：赫兹(H z)。
它是周期的倒数，即：f=l／T。
波长：沿声波传播⽅向，振动1个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间距离，记为λ，单位为m。
声速：声波每秒在介质中传播的距离，记作c，单位m/s。
声速约为340m／s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是：c=λ*f频率在20H z～20k H z之间为声波⼈⽿可以感觉的，称为可听声，简称声⾳；频率⼤于20k H z称为超声波；频率⼩于20H z称为次声波。
超声波和次声波⼈⽿是听不到的，地震波和海啸都是次声波。
有些动物的⽿朵⽐⼈类要灵敏得多，如蝙蝠就能“听到”超声波。
2．频带频带也称为“频段”，在扩声系统中，⼀般将介于次声和超声之间的可闻声频率划分为若⼲个区段，称为“频带”或“频段”。
3．声功率、声强和声压声功率：声功率即声源总声功率，指单位时间内声波通过垂直于传播⽅向某指定⾯积的声能量，记作w，单位为w。
声强：在垂直于声波传播⽅向上，单位时间内通过单位⾯积的平均声能，称为声强，⽤I表⽰，单位为W／m2。
⼈⽿可听的声强变化范围为10—12～102W／m2。
声压：声压是由于声波的存在⽽引起的压⼒增值，介质中的压⼒与静压之差称为声压，⽤P表⽰，单位为P a。
声学基础知识
科学家已经通过录像证明，海豚是靠声波来攻击并找 到它们的捕获物，他们发现海豚在靠近捕获物时发出 低沉的轰声，其频率足以破坏捕获物的听觉器官。海 生哺乳动物受到惊吓会快速由海下深处上浮。一般来 说，潜艇在水下潜航时，需要借助声呐系统来发现目 标。而声呐产生的水底噪音会惊吓鲸豚类哺乳动物， 使它们异常加速浮上水面，进而导致它们搁浅死亡。
1.1 声波、声音与声学的概念
当声源（机械振动源）振动时，振动体对周 围相邻媒质（气体、液体、固体等）产生扰 动，而被扰动的媒质又会对它周围的相邻媒 质产生扰动，这种扰动的不断传递就是声波 产生与传播的基本原理。 声源：通过机械振动发出声波的物体。 声波：声源的振动所引起周围媒质质点由近 及远的波动。
蜜蜂和蚊子翅膀的振动频率在人 的听觉范围内，而蝴蝶翅膀振动频率 不在人的听觉范围内。 提示：蝴蝶翅膀的振动频率小于10Hz，
而蚊子的翅膀振动频率为500—600Hz。
动物发出声音和听觉的频率范围
大象的耳朵之大可谓诸多动物之最。大象可以发出和收 听到次声波，对于大象之间相互传递信号大有裨益：次 声波衰减较慢，因此可以传递到更远的地方。
蝙蝠利用 超声波导航 人们受到 （回声定位） 启示
声 呐
探测海深、 海底暗礁等
探测鱼群、 潜艇位臵等
绘水下数千米 地形图
仿生学
海豚利用声波识别食物、敌人和它们周围的环境。
核潜艇利用海豚仿生制造了声纳系统，使自己知道 与海岸的距离、猎物的行踪、深度。
美国海军曾认为是他们的核潜艇声纳系统干扰了海滩，在 他们的演习范围海域内也出现了大规模海豚自杀现象。
动物发出声音和听觉的频率范围
海豚可谓超声波歌唱家， 发出的“海豚音”名副 其实。 人类听到的所谓“海豚 音”只不过是对于“音 调极高”的歌声的形容 而已。
声学基础_声学原理绪论
声学基础声学基础1绪论2声波的基本性质3管道声学4声波的辐射5声波的接收与散射6室内声学声学基础第1章绪论1.1 声与噪声的概念1.2 声学发展历史131.3 声学研究范畴1.4 课程内容1.5 参考书目第1章绪论1.1 声与噪声的概念声：声音的世界：自然界中的声音, 音乐，语言，噪声波动现象，曾发生过波动说和粒子说的争论声波：在弹性媒质中传播的扰动声音：人耳可听声声源——媒质——受者物体振动——媒质传播——听觉器官或传感器产生反应一种物质波，需要媒质（光波，无线电波为电磁波）噪声的定义：生理学：不需要的声音。
（与时、人、环境、目的有关）物理学：不协调音为噪声，协调音为乐音。
噪声：频率、声强不同声波的无规则组合。
噪声：对人起作用的不愉快声。
人——声噪声对人起作用的不愉快声第1章绪论 1.1 声与噪声的概念声学（Acoustic）研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问应用声学科学原理改造人类的物质环境1.2声学发展历史第1章绪论1.2 声学发展历史灿烂的古代声学最早的声音研究：自然声音、人类声音、语言、音乐、乐器，房间声学特性声波和水波的类比，共振、天坛古代乐器，编钟，调音乐律：三分损益法第1章绪论 1.2 声学发展历史经典声学发展史人们常将18，19世纪欧洲的声学发展称之为经典声学这里主要从经典声学对声音的产生，传播和接收三方面的研究分别来介绍18，19世纪这近200方面的研究分别来介绍世纪这近多年的历史中，这些伟大的科学家们对声音的探索和认识第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生通常认为最早研究乐器声音起源的人是希腊哲学家彼得y g格拉斯Pythagoras他发现当把两根拉直的弦底部扎牢时，高音是从短的那根弦发出的第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生意大利的伽利略(Galileo Galilei) 在17世纪初作了单摆及弦的研究，得到单摆的周期及弦的振动发声特性。
发现钟摆的周期与振幅无关，而只依赖于决定振动频率的悬线长度，强调了频率的重要性。
声学基础知识(1)
声音在室内传播
当一个声源在室内发声, 任一点听到的声音按照先后顺 序分为直达声、早期反射声和混响声。
声音在室内传播
直达声
直达声是室内任一点直接接收到声源发出的声音, 是接收声音的 主体, 不受空间界面的影响。
早期反射声
早期反射声是指延迟直达声50毫秒以内到达听音点的反射次数 较少的声音, 包括一次、二次或少数三次反射声。
40方等响
20 87dB 31.5 75dB 63 58dB 125 45dB 250 43dB 500 42dB 1K 40dB 2K 36dB 4K 32dB 8K 48dB
声波的透射与吸收
▪ 声波具有能量, 简称声能。
▪ 当声波碰到室内某一界面后（如天花、墙）, 一部分声能被反射, 一
部分被吸收（主要是转化成热能）, 一部分穿透到另一空间。
Eo E E E
透射系数:
Ei Eo
Er
反射系数: Eo
1 r 1 Er Ea Ei
Eo Eo
不同吸材声料,系不数同的: 构造对声音具有不同的性能。在隔声中希望用透
声音的基本性质
“声”由声源发出, “音”在传播介质中向外传播。 声音在固体中的传播速度最快, 其次是液体, 声音 在气体中传播的速度最慢。
声波的基本量
f: 频率，每秒钟振动的次数，单位Hz(赫兹）频率高的声音 称为高音，频率低的声音称为低音。
声音是声波作用于人耳引起的主观感受, 人耳对声波 频率的主观感觉范围为20Hz~20kHz, 通常称此范围为 音频；低于20Hz为次声波, 高于20kHz为超声波。 : 波长，在传播途径上，两相邻同相位质点距离。单位m(米 )。声波完成一次振动所走的距离。
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声学基本知识人们在日常生活中离不开声音。
没有声音，人类社会的交流就不可想象。
这些声音包括人们需要的、想听的，如优美动听的音乐、相互交流的言谈；也包括人们不想听的“噪声”。
在声音的海洋中，人们是如何识别声音的呢?声音有三个要素：音量的大小、音调的高低、音色的于湿，它们都与声音的物理特性密切相关。
这就要从声音的物理特性来了解。
声波的传输及其特性声音是空气分子的振动。
物体的振动引起空气分子相应的振动，传人人耳导致鼓膜振动，通过中耳、内耳等一系列听觉器官的共同作用使人听到了声音。
一、声波的特性1．声音的周期、频率、波长和声速周期：声源完成一次振动所需要的时间称为周期，记作T，计量单位为：秒(s)。
频率：声源在1秒钟内振动的次数，记作f，计量单位为：赫兹(H z)。
它是周期的倒数，即：f=l／T。
波长：沿声波传播方向，振动1个周期所传播的距离，或在波形上相位相同的相邻两点间距离，记为λ，单位为m。
声速：声波每秒在介质中传播的距离，记作c，单位m/s。
声速约为340m／s。
频率f、波长λ和声速c三者之间的关系是：c=λ*f频率在20H z～20k H z之间为声波人耳可以感觉的，称为可听声，简称声音；频率大于20k H z称为超声波；频率小于20H z称为次声波。
超声波和次声波人耳是听不到的，地震波和海啸都是次声波。
有些动物的耳朵比人类要灵敏得多，如蝙蝠就能“听到”超声波。
2．频带频带也称为“频段”，在扩声系统中，一般将介于次声和超声之间的可闻声频率划分为若干个区段，称为“频带”或“频段”。
3．声功率、声强和声压声功率：声功率即声源总声功率，指单位时间内声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量，记作w，单位为w。
声强：在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强，用I表示，单位为W／m2。
人耳可听的声强变化范围为10—12～102W／m2。
声压：声压是由于声波的存在而引起的压力增值，介质中的压力与静压之差称为声压，用P表示，单位为P a。
1P a=1N／m2。
4．分贝、声功率级、声强级和声压级人们日常生活中的声音，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于声强与声压的变化近似地与人耳感觉变化的对数值成正比，人们便在扩声系统中引入了“级”的概念。
用分贝来表达声学量值。
所谓分贝是指两个相同的物理量(例A1和A0)之比取以10为底的对数并乘以10(或20)。
N=10l g(A1／A0)分贝，符号为“d B”，它是无量纲的。
(1)声功率级声功率以“级”表示便是声功率级，记作L w，单位为d B。
L w=l0l g(W／W。
)式中：L。
——声功率级(d B)；W——声功率(w)；W。
——参考声功率，为10-12W。
(2)声强级声强以“级”表示便是声强级，记作L I，单位为d B。
L I=l0l g(I/I0)。
式中：L I——声强级(d B)；I声强(W／m2)；I0——参考声强，为10-12W／m2。
(3)声压级声压级指实际声压和基准声压之比的20倍对数值，单位是d B。
L P=20l g P／P。
式中：L，——声压级(d B)；P——某点声压；P。
——基准声压，以2×10-5N／m2为参考值5．声级的迭加两个以上独立声源作用于某一点时，产生声级的迭加，若不考虑干涉效应，声能量是可以代数相加的。
总声功率和总声强可以相加,但声压的迭加，则不能进行简单的直接代数相加。
作用于某一点的两个声源声压级相等时，其合成的总声压级比一个声源的声压级只增加3d B，而不是增加1倍。
比如：100d B加100d B不是简单代数和，即200d B，而是103d B。
当然，这一结论同样适用于声能密度和声压级的叠加。
二、声波的反射、折射、衍射和扩散1．声波的反射声波在同一介质中按一定方向传播，而在传播过程中遇到比波长大得多的障碍物时就会反射产生虚声源即声像。
2．声的折射声波在传播的过程中，遇到不同介质的分接口时，除了反射外，还会发生折射，从而改变声波的传播方向。
3．声的绕射声波传播过程中遇到有小孔的障碍物时，并不像光线那样直线传播，而是以小孔处质点作为新声源，改变原来的传播方向产生绕射(衍射)。
而且，声音频率越低，绕射现象越明显。
4．声的扩散声波在传播过程中，如果遇到一些凸形的接口就会被分解成许多小的比较弱的反射声波，这种现象称为声扩散。
三、声波透射与吸收声波入射到建筑构件时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动或声音在其中传播时介质摩擦、传热而被损耗，我们称之为被材料吸收。
在进行建声设计时，经常作为选择各种装修材料的隔音、吸音特性的重要依据，以便对室内噪声进行控制。
听觉理论与声音的特性由于客观条件、文化水平、心理状态和个人爱好的不同，人们对声音的主观要求也不一样，但最基本的需求则是一致的，即希望听到的声音非常清楚，而且要听得舒适、悦耳。
因此，任何音频环境的建立，必须满足人们对声音的主观要求。
要满足这些要求，首先要了解声音的特性和影响听觉效果的因素。
声音的物理量除频率和声压级外，还有各个频率声压级的综合量，它描述的声音某量(声强、声功率或声压级等)在其各频率的分布，称为这一声音的某量频谱。
不同的声音有其各自的频谱。
一个单一频率的简谐声信号称为纯音，若干个频率离散的简谐分量复合而成的信号称为复音。
声音中很少存在单一频率的“纯音”，我们所听到的声音大都是各种频率的复合音，如乐器发出的单音就是周期性的复合音，语音则是非周期性的复合音。
声学的频带划分不是在线性标度的频率轴上等距离地划分，而是以各频带的频程数.表1_1列举了国际标准化组织(I S0)和我国相关行业在音频倍频带和1／3倍频带的划分标准。
二、听觉特性1．人耳的听觉原理声音既是一种物理现象，也是一种生理现象，人耳是声波的接收者。
人耳主要由三部分组成，即：外耳、中耳和内耳，声波通过人耳鼓膜的振动转化成听觉神经脉冲信号，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产生了听觉，即人耳听到了声音。
人耳剖面见图1—3。
听觉的功能有分辨声音的高低和强弱，还可以判断环境中声源的方向和远近。
2．声音的听觉特征听觉的阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度极限，它与频率和声压有关。
在阈限以外的声音，人耳感受不到，不能产生听觉。
(1)听觉范围——听阈与痛阈听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。
在声学系统中，频率20H z、声压2×10。
5P a、声强10_12W／m2的声音为听阈声音，低于这些值的声音不能产生听觉；痛阈声音的频率为20000H z、声压20P a、声强10W／m2。
人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音，如图1—4所示。
最高、最低可听极限：青少年20H z～20k H z，中年30H z～15k H z，老年100H z～10k H z；最小、最大可听极限：人耳有一定的适应性，常人最小可听下限与频率有关，一般年轻人在中频附近为0d B，上限为120d B，经常暴露在噪声环境下人有可能达到135～140d B。
(2)最低辨别阈(差阈)人耳具有区分不同频率和不同强度声音的能力。
辨别阈是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异辨别阈值，俗称差阈，它与声音的频率和强度等都有关系。
对低频(500H z以下)、低强度(50d B)的声音，人耳对频率的感觉最灵敏，常常能感觉出频率微小的变化，而对强度的感觉则不如对频率的感觉灵敏。
(3)双耳定位效应——哈斯效应由于不同的声源作用于人耳的时间、声压及相位的不同从而使人的耳朵可以判断出声源的方向及位置。
哈斯效应是立体声系统定向的基础之一。
哈斯的试验证明：当两个声源中一个声源与另一个声源的延时量在5m s～35m s以内时，就好像两个声源合二为一，听音者只能感觉到超前一个声源的存在和方向，感觉不到另一个声源的存在；若一个声源延时另一个声源30～50m s时，已能感觉到两个声源的存在，但方向仍由前导声源所定；若一个声源延时量大于另一个声源为50m s时，则能感觉到两个声源的同时存在，方向由各个声源来确定，滞后声为清晰的回声。
(4)听觉定位听觉定位就是根据声音到达两耳的强度差和时间差来判断声源的方位与距离。
一般来说，当频率高于1400H z时，强度差起主要作用，反之，时间差起主要作用。
正常情况下，人的两耳的听力是一致的。
当一个声源在人的右侧时，距左耳稍远，声波到达左耳所需时间就稍长。
(5)掩蔽效应当两个声源出现时，其中一个声源会影响人耳对另一个声源的听觉能力，一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响的现象称为掩蔽效应。
在掩蔽情况下，提高被掩蔽音的强度，使人耳能够听见时的听阈称为掩蔽听阈，被掩蔽音必须提高的分贝值称为掩蔽量(阈移)。
噪声对声音的掩蔽与噪声的声压及频率有关，当噪声的声压级超过语言声压级20～25d B时，语言将完全被噪声掩蔽。
被掩蔽声的频率接近掩蔽声时，掩蔽效应最明显；低频对高频的掩蔽效应较大，反之则较小。
(6)德·波埃效应德·波埃效应指在距离立体声声源相等的对称线上时，如果声源的声压差和时间差均为零，所表现的声像在对称线上，听感好像只为一个声源。
当声压差增大时，声像则向声音较强的声源方向移动，当声压差大于15d B时，就会感受到声像是由较响的声源单独发出。
如果声压差为零，而时间差未变化时，同样也有声像移动的效果，当时间差大于3m s时，则声像完全由前导的声源所决定。
3．声音三要素声音的特性可由决定声音效果的三个要素来描述，即响度、音调和音色。
(1)响度人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。
声音给人的主观感觉，最主要的是声响的大小。
响度和声波振动的幅度有关。
一般说来，声波振动幅度越大则响度也越大。
另外，人们对响度的感觉还和声波的频率有关，同样强度的声波，如果其频率不同，人耳感觉到的响度也不同。
总的来说，声压或声强越大，声音就越响，但并不成正比关系。
为了描述人耳对声音的主观感觉，便引入了响度和响度级的概念。
响度又称声强或音量，是表示人耳对声音的强弱的主观感觉量，主要取决于声波振幅的大小，用N表示，单位为“宋”(s o n e)响度是听觉的基础。
正常人听觉的响度范围为0～140d B(也有人认为是一5～130d B)。
一般以1k H z纯音为准进行测量，人耳刚能听到的声压级为o d B(通常大于o．3d B即有感受)、声强为10_12w／m2时的响度级定办。
方。
而当声音增强到使人耳感到疼痛时，仍以1k H z纯音为准来进行测量，声压级约达到140d B左右。
等响曲线是指以连续纯音做试验，取1000H z的某个声压级为基准，则听起来和它同样响的其他频率纯音的各自声压级构成的一条曲线，如图1—5所示。