01、声学原理解析

波长的计算
声波振动一周所传播的距离叫“波长”用λ表示 声波一秒钟传播的距离叫“波速”用c表示 声波一秒钟振动的次数叫“频率”用 f表示 它们之间的关系：λ=c/f 音频及波长与声音的关系是：波长=声音速度／频率； λ=v／f， 如果假定音速是344 m／s时，100Hz的音频的波长就是3．44 m，1000hz(即lkHz)的波长就是34．4 cm，而一个20kHz的音 频波长为1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。 对声音音质的感觉，也是一种声音区别于另一种声音的特征品质。 不同的乐器在发同一音调时，它们的色可以迎然不同。这是由于 它们的基频频率虽相同，但谐波成分相差甚大。故音色不但取决 于基频，而且与基频成整倍数的谐波密切有关，这就使每种乐器 和每个人有不同的音色。 用各种不同的乐器演奏同样的一个乐音，虽然音调与响度都不一 样，但听起来，它们各自的音色却不一样，这是由于物体振动所 形成的声波波形不相同的缘故。这种独特的波形就决定了某种乐 器（或某人的声音）的特色，叫做音色或音品。自然界的声音一 般都是复合声波，而不是单一正弦波的声音。
声音的客观特性之振幅
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）
声音的客观特性之频率
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） 各个物体振动有快有慢，例如细而短的琴弦振动比较 快，粗而长的琴弦振动比较慢。例如某种物体的振动 次数为每秒100次时，它的频率就是100HZ。
声音的三要素之音色
如图所示的复合声波，是由 它的基波、二次谐波、三次 谐波（几次谐波就是它的频 率为基波频率的几倍）等所 构成。各种物体所发出的每 个声音都有它特定的谐波， 所以声音的合成波形也不同。 即使两个声音的基波与谐波 的频率完全一样，然而由于 两者的基波与谐波之间的振 幅比值不同，也会使合成后 的声波波形有所不同，使声 音也不同。这样，就造成各 种声音的独特音色，形成自 然界各种各样声音的区别。
声音的三要素之音调
在重放声音中，当高音和低音分量适当时，听起来就会感到声音 清晰而柔和，有自然的感觉。如管弦乐中失去了低音，则感到声 音尖锐刺耳；失去了高音，则感到声音混浊不清，有烦躁的感觉。 因此，声音的频率范围越宽越好。人耳所能听到的声音频率范围 大约在20-20000HZ之间（这一范围的频率叫做声频或音频）。
声音的三要素之响度
纯音等响曲线
声音的三要素之音调
音调：
具有一特定且通常是稳定音高的信号。 通俗的讲是声音听来调子高低的程度。 它主要取决于频率，还与声音强度有关。 声音的音调高低与物体振动的频率高低有关。频率高的声音，叫 做高音；频率低的声音，叫做低音。 音调随频率(Hz)的变化基本 上呈对数关系。 不同的乐器演奏同样频率的音符，音色虽然不同，但它们的音调 是相同的，也就是演奏声音的基频是相同的。 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
声音的客观特性之频率
谐波：
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， 频率相同听觉则不相同。）
声音的传播速度
在海拔空气压力下，21摄氏温度时，声音速度为344m／s。 我们常用的声音速度是34Om／s，这个是在15摄氏度的温度时 声音的速度。 声音的速度会随着空气温度及空气压力而改变的，温度越低，空 气里的分子密度就会增高，所以声音的速度就会下降。 而如果在高海拔的地方，因为空气压力减少，空气内的分子变得 稀少，声音速度就会增加。
声学基本知识
声音的定义
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。 人们之所以能够听到声音，是由于声波振动引 起的，并通过传声媒质（如：空气、水、混凝 土等弹性物质）传播进入人耳。
声音的传输
物体振动产生的声音，必须由空气或其他媒质的 传播，才能使我们听到。没有空气或其他媒质， 我们就听不到声音。月球上没有空气，所以月球 是"无声的世界"。
声音的物理特性
声音的构成及关系
主观：响度；音调；音色（声音的三要素） 客观：振幅（大、小）；频率（快、慢）；谐
波
声音的三要素之响度
响度：
声音的强弱称为强度，它由气压迅速变化的振幅(声压) 大 小决定。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） 但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度并不一致，声压计量 单位为分贝(db)，它是根据1000Hz的声音在不同强度下的声压比 值，取其常用对数值的 l／10而定的。 取对数值的原因是由于强度与响度的增加不是成正比关系，而是 真数与对数的关系！例如声音强度大到10倍时，听起来才响了一 级(10dB)，强度大到100倍时听起来才响了两级(20dB)。 对于1000Hz的声音信号，人耳能感觉到的最低声压为2×10E－ 5Pa，把这一声压级定为0dB，当声压超130dB时人耳将无法忍 受，故人耳听觉的动态范围为0～130dB。
室内声音的传播特性
直达声 反射声 混响声
室内声音的传播特性
直达声
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。 距离每增加一倍，声压级衰减6dB。
空气是如何传播声音？
我们以敲鼓为例来说明
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。
人耳 的听觉
外耳和中耳之间一 层薄膜，叫做鼓膜。 平常我们看到的耳 朵就是外耳，它起 着收集声波的作用。 声波由外耳进来， 使鼓膜产生相应的 振动。这一振动再 由中耳里的一组耳 骨传到内耳，刺激 听觉神经并传给大 脑，我们就听到了 声音。