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声响取声学
泉源:未知   点击数:   工夫::2016-07-19 15:33
声响取声学 

(1)声学汗青 
当丛林中有一棵树坍毁下来时,收回一阵轰然大响声音,然则出有人正在这个原始森林中,以是便听不到那声音。那算不算有声音发出来呢?声音是一定发出来了,果 为当树干及树枝打仗空中时,它们都邑发生某些声音,然则出有人闻声,但那声音关于人类或其他植物所听到的是有所不同,以是那就是声学上所说的心思 (Psychoacoustics)。 

我正在这里讲的声学道理,最主要是让一个调音员可以或许相识声学的各方面,而不是停止声学研讨,或是硕士、博士的声学论文,以是我正在这书内讲的声学实际都是现实能够给正在现场操纵声响的人用得上的。 

1915年,有一个美国人名叫 E. S.Pridham将一个事先的电话收听器套正在一个播放唱片声响的军号上,而声音能够给一群正在旧金山市庆贺圣诞的大众听时,电声学便降生了。当第一次天下 大战完毕以后,正在美国哈定总统(Harding)就任仪式上,美国贝尔公司把电话的动圈收听器衔接正在事先的唱片唱机的军号上,便可以或许把声音传给寓目总统便 职仪式的一大群大众,因而便发生了许多专业-9822.am的声响研讨及开辟了扩声工程那门 学问。声响研究人员不但纯是勤奋天把音响器材停止革新,也做了各种差别的实行去相识人类对听觉的回响反映。但第一流的声响研讨人同皆晓畅声响学是要整体的研 究,要相识音响器材的每个环节,及人类对听觉的生理反应,他们正在已往多年内直至如今皆作出了很大的孝敬。早在1877年,英国的莱李爵士 (LordRaleigh)便曾经做过声学的研讨,他曾说过:“一切岂论间接或直接有关声响的题目,一定要用我们的耳朵去做决意,由于它是我们的听觉的 器官,而耳朵的决意便应当算是最初决意,是不需要再接受上诉的。但这不是即是所有的声响研讨都是单靠用耳朵去停止。当我们发明声音的基本是一个物理的征象 时,我们探测这个声响地步就要转到别的一个范畴局限,它就是物理学。主要的定率是能够从研讨那方面而去,而我们的听觉感到也一定要接管这些定率。”我们可 以从以上一段笔墨看到,就算正在没有电声声响学发生的时刻,老前辈科学家皆以为这个是物理的范畴。 

有名科学家英国的卡尔文勋爵经常道:“当您器量您所述的事物,而能用数字去表达它,您对这事物已有些常识。但若是您不能用数字去表达它,那么您的常识仍旧 是大略的和不完美的;对任何事物而言,那能够是常识的初源,但您的意念借已到达科学的地步。”卡尔文勋爵(1824―1907)是19世纪最精彩的科学家 之一,后代的科学家为了要留念这位巨人,把绝对温度―273.16摄氏度命名为0度卡尔文度。 

戴维斯匹俦(Don& Carolyn Davis)是《声响系统工程》(Sound SystemEngineering)那本书的作者。那书被称为声响圣经,险些是每个本国研讨声响的人必读之物。我引述他书内这一段:“具有数学和物理 学的常识,是实质上相识声响工程学的必要条件。对这两种科学熟悉越深,越能使您逾越从觉得上所得到的意念,而到达用科学去引证究竟。有名声响家占士摩亚曾 经说过:‘正在声响学中,任何正在外面看来很明显的事变,一般都是毛病的’。” 

我正在以上引述了几位科学家及声响学家的训行,重要是由于如今大部分做声响的人士,他们固然是对声响及音乐很有兴趣,然则认为光靠他们的听觉便能够审定什么是好或欠好的声响,不明白这是一门专业的工程学问,是做欠好声响的。远在19世纪的莱李爵士曾经指出那是一个科学的地步,当代的声响工程学也像别的科学学术一样正在勤奋天生长,以是声响工程学是离不开数学及物理学的。 

( 2)现场音晌取录音室音晌的离别 
正在这里所解说的现场声响天操纵,它取灌音手艺是有许多差别的中央,有许多人认为声响的最高境界就是灌音手艺,那是不全里的。正在灌音技术上,根基是没有遇到 反应的状况,由于正在一个灌音室内停止操纵时,所有的核心因数皆能够获得掌握,然则正在现场声响重播时,我们是弗成以制止有许多现场声响的题目,以是现场声响 和灌音声响是两种差别的学问。 

现场声响跟录音室声响的要求是差别的,以是有许多东西也是差别的。比方正在灌音室内所用的调音台,它们的每路输入都有多个参数平衡,让灌音师能够把每路输入 的音源只管做最周详天微调,务求到达最好的音源结果。一个用来做现场声响的调音台,一般正在它的每路输入,平衡都是对照简朴的。由于许多时刻,现场调音师根 本就没有许多工夫把每路的音源做很细致天微调,而正在现场声响的调音台每路的音量掌握推杆,它们除能够把音量做衰减中,也能够增益10―14dB。若是做 录音室用的调音台,那推杆许多时刻是不需要做增益的,以是那推杆的英文名称就是fader,意义就是衰减器。用正在现场声响的大功率功放,它们都邑有电扇做 为散热用处,由于现场声响的功放是经常正在最大功率输出的状况下工做,而且有许多时刻是在户外做现场声响时,四周的温度能够相称下。若是正在灌音室内,一般皆 一定会有空调,温度固然不会太下,而灌音室内的功放,重要是用来推监听音箱用的,固然不需要输出很大的功率,以是功放只需求用一般的散热器,便能够把很小 的热量散走。若是功放装有电扇的话,电扇发出来的声音反而形成乐音,以是正在灌音室内的功放基本上是不需要电扇的。 

现场声响所用的音箱,为着要把很大的声压流传画正在远距离的观众,以是它们是需求很高效率的,但正在灌音室内所用的监听音箱,是灌音师用来监听声源或灌音的最 后效果,灌音师是坐在距监听音箱很远的中央去监听,以是监听音箱是一种近音场的音箱,不需要下灵敏度,感化跟现场声响音箱是完整差别的。 

(3)音频取波长的干系 
许多现场调音师皆没有剖析到音频取波长的干系,实在那是很重要的:音频及波长取声音的速度是有间接的干系。正在海拔氛围压力下,21摄氏温度时,声音速度为 344m/s,而我打仗海内的调音师,他们常用的声音速度是34Om/s,这个是正在15摄氏度的温度时声音的速度,但人人最主要记得就是声音的速度会跟着 氛围温度及氛围压力而改动的,温度越低,氛围里的份子密度便会增高,以是声音的速度便会下落,而若是正在下海拔的中央做现场声响,由于氛围压力削减,氛围内 的份子变得稀疏,声音速度便会增添。音频及波长取声音的干系是:波长=声音速度/频次;λ=v/f,若是假定音速是344 m/s时,100Hz的音频的波长就是3.44 m,1000hz(即lkHz)的波长就是34.4cm,而一个20kHz的音频波长为1.7cm。 

(4)音箱的下、中、低频次 

比方我们如今有一个18时的纸盆扬声器单位,装配正在一个用木料造的音箱内,而那音箱的面板面积是 l平方米,即那面板的高度及宽度均是l米。我们如何盘算那音箱的下、中、低频次呢?起首我们要盘算那音箱面板的对角长度,是2的方根=1.414m,任何 频次的l/4波长是凌驾1.414m时,对那音箱来讲它就是低频;若是一个频次的 l/4波长是1.414m时,波长就是4×1.414m=5.656m,那频次=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz,以是任何音频 低于60.8Hz时,对那音箱来讲就是它的低频次。当60.8Hz或更低的频次从那音箱流传出来时,它们的散布形象是球型的,即是若是我们把那音箱吊挂正在 一个房间中央时,这些频次的音量正在音箱的前后阁下及高低所发出来的声压都是差不多的,放出来的声音酿成没有方向性。当某频次的l/4波长是小于音箱面板的 对角长度,但那波长又大于扬声器的半径时,那段频次就是那音箱的中频次。比方我们如今是用一个18时单位,那单位的半径为9寸,就是 22.86cm=0.2286m,这个音频为344m/s÷02286m=1505Hz,从60.8Hz-1505HZ频就是那音箱的中频次。中频次从那 音箱所散布出来的外形是半球形的,即若是我们把那段频次从适才吊挂正在房间中央的音箱放出来时,声音从音箱面板散布出来的外形是半球形。正在音箱前面是听不到 那段频次的声音。1505Hz及更高的频次,对那音箱来讲就是它的下频次。下频次从音箱散布出来的声音外形是锥形的,频次越下,锥的外形越窄。一般若是频 率凌驾最先下音频的4倍时,声音散布出来的外形会逐步酿成一条直线而不散布,若是不是坐在对正单位的位置,便听不到这些下频次。以是许多下频次单位若是是 纸盆型的话,这纸盆的直径是很小的,把那音箱的高频下限只管进步,期望可以或许使高频散布的宽度增添。我们经常见到家庭声响音箱中的低音单位,一般会用l―2 时的纸盆单位,或半球状的单位,来由就是这个缘由。而专业现场声响的低音单位,由于要收回很大的高频声压,以是道肯定是接纳军号处置惩罚的。 

( 5)各种差别的音场 
当一个纸盆扬声器接管了从功放传过来的旌旗灯号后,纸盆就会作出前后的动摇,当纸盆向前推动时,纸盆撞击到它前面的氛围份子,正在纸盆前面的氛围便会增添压力, 这些份子便会继承向前推动,碰撞它们前面的氛围份子,形成细微的下气压。当纸盆背退却时,纸盆前面的氛围份子便会发生细微的真空,然后这些份子会随着纸盆 的退却,形成这里的氛围有细微的压力削减。但我们不要遗忘,氛围是有弹力的,但正在纸盆前面的氛围是方才被纸盆的行动动摇,不克不及到达氛围自己的弹力,这时候我 们便要看这频次的波长,声音是要直到脱离纸盆的间隔有2.5倍波长时,这些氛围才施展出形成声音的弹力。比方一个100Hz的频次,它的波长是3.44 米,以是声音要脱离纸盆2.5×3.44米=8.6米以外,才是真正的这个100Hz的声音。若是用10OHz去算,脱离纸盆的间隔借出到达8.6米便为 lOOHz的近音场,而凌驾8.6米才是100Hz的远音场。为何我们要相识远近音场呢?许多时刻正在一队乐队中的电贝司脚,他每每皆不了解近音场的效 果,而正在他的电贝司音箱上,有一个平衡旋钮就是写着贝司(Bass),恰是那乐手的称呼。电贝司脚一般会站正在脱离电贝司音箱不远的中央做吹奏,若是他站正在 近音场时,偶然会以为高音-澳门金沙在线游戏-j
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缺乏,便会把那Bass的平衡旋钮只管调大,但听众正在他们的位置就会听获得很猛烈的高音, 许多时刻形成欠好的结果。这些猛烈的高音也会跑进歌手的发话器,若是调音师由于以为歌手的声音不充足时,便会把歌手那一起的声音进步,但也同时把电贝司的低 音量也进步了,调音便赶上了难题。电贝司的最低E弦是41Hz,但由于拾音器是放正在弦的末段,以是41hz第一个谐音82Hz才是重要的电贝司低频 率,82Hz的波长是4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m),以是差不多要脱离电贝司音箱10米阁下才是那82Hz的远音场,而由于电贝司脚不会站到脱离他的音箱这么近的间隔时,他听 到的声音只是近音场,而不是听众所听获得的声音。以是我们当说到扬声器的远近音场时,最主要是注意到频次及它的波长,而不是纯真看脱离音箱多远就是即是近 或近音场,最主要就是记得我们当赏识音乐时,是要正在远音场的位置,而不是正在近音场的位置。 

(6)间接音场、反射音场、不间接音场 
当扬声器正在一个房间内收回声音,听众能够听到间接从扬声器传过来的声音,那就是间接音场(indirectfield),但也能够听到从墙、天花板及地板 所反射过来的声音,那便叫做反射音场(reverberantfield)。听众听到越多的间接音场的声音,反射音场的声音就越小时,那声音就越好,由于 间接音场的声音是能够掌握的,但反射音场的声音是不克不及掌握的,只会把间接育场发出来的声音加上喧染,把本来声音的清晰度底减低,以是坐得离音箱比较近的听 众就会感觉到好一点的音响效果,而坐在前面的听众很可能是他们听到的反射音场声音比间接音场声音更大,音响效果便会对照差及清晰度低落。有时候一队乐队正在 台上上演时,由于他们没有监听音箱,而两旁的主音箱是放正在接近台心的位置,乐队及歌手所听到的声音完整没有从间接音场放过来的,他们站立的位置便叫做不曲 接音场,声音结果固然不会好,这也会影响到乐队的演出程度,令观众听到不太好的上演声音。 

(7)界面滋扰 
当我们挑选安排音箱的位置时,很重要的一环是要注意到音箱所发出来的声音是会遭到它中间的界面影响而形成滋扰。比方放正在台心两旁的主音箱,它们的高音纸盆 脱离空中及中间的墙壁若是是约莫正在1米的时刻,一个4米波长的音频便会遭到那两个界面的滋扰。一个4米波长的频次是86Hz(344m/s ÷ 4m= 86Hz),当86HZ的声音从音箱放出来时,大的氛围压力正在1/4周内适值遇到空中及墙壁,再过l/4周便反射回到音箱的纸盆眼前,但这个时候适值纸盆 要退却,本来从空中及墙壁反射过来的大氛围压力就会被纸盆退却的行动抵消许多,形成落空了很重要的高音。若是碰到这个状况,便应当把音箱背台退却 0.5-1米,让音箱所发出来的声音不克不及间接射到地面上,而若是能够把音箱移到接近双方的墙壁时,更可应用墙壁的反射制做出更大的音量。80-100Hz 那段频次是很重要的,它是我们肺部空间的共识点,也是高音饱的共识频次,若是是由于不了解界面滋扰而摆错了音箱安排的位置,着实是很不值得的。 

(8)下、高音结果 
我们很易指定某一频次以上为低音或某频次以下为高音,我们经常道人的听觉是从20Hh-20KHz,但20kHz的频次是很少人可以或许听到的,一般只要20 岁以下的青年人,他们的耳朵没有遭到任何的破坏时才能够听获得。若是做听觉考试,最高的测听频次只是8kHz。当声音传出去时,下频次是比低频次衰减快得 多,若是用1kHz跟10kHz做对照时,当声音跑了100米后,10kHz的‘频次比起IkHz的音量会衰减30-35dB的。(请参看图①)比起低频 率,下频次声音是对照有方向性的。下频次的声音从单位跑了出来后,若是遭到物体的阻挠,低音便不克不及再传已往,这个是跟低频次有很大的差别,由于下频次的波 少是对照短,遭到物体阻挠以后不会转弯,但低频次的波长是对照少,以是许多时刻就算有物体在前面阻挠,低频次也能够转弯已往。比方有些专业音箱的设想是把 一个低音军号放正在它的高音单位前面,但对这个高音单位所发出来的低频次,它基础便看不到前面是有甚么器械阻挠声音似的,以是低频次能够还是传已往。 

从我们的听觉上来道,我们是需求听到下频次的声音去区分各种差别的声音,但若是纯真是讲人的说话声时,我们只需求听到4kHz及以下的频次,便能立时区分 是什么人正在语言。比方电话的声音传送,高频只到达4kHz,以是有时候当一个良久皆没有和您说话的人,当他打电话给你时,只要说:“喂!”,您便立时便可 以判别他是您良久皆没有道过话的同伙的声音。我们听高频也有方向性,即是我们可以或许区分高频声音泉源的偏向。由于高频的声音传到我们两个耳朵时,曾经有了很 纤细的时间差,以是它们来到耳朵的时刻有差别的相位改动,我们就借着这改动了的相位能够审定。 


音域音频局限 

音响系统重放声音的音域及音频局限是怎样分别的?各个频段对音乐的显示怎样? 

音响系统的重放声音的音域局限一样平常能够分为超高音、高音、中高音、中音、中高音、次低音、低音、特低音八个音域。音频频次局限一样平常能够分为四个频段,即低 频段(30~150Hz);中您频段(150~500Hz);中高频段(500~5000Hz);下频段(5000~20000Hz)。 

个中,30~150Hz频段:可以或许显示音乐的低频身分,使赏识者感受到微弱有力的动感。 
150~500Hz频段:可以或许显示单个打击乐器正在音乐中的表现力,是低频中表达力度的局部。 
500~5000Hz频段:重要表达演唱者言语的清晰度及弦乐的表现力。 5000~20000Hz频段:重要表达音乐的通亮度,但过多会使声音发破。 


重要技术指标 

音响系统整体技术指标机能的好坏,取决于每个单位本身机能的优劣,若是体系中的每个单位的技术指标都较高,那么体系整体的技术指标则很好。其技术指标重要有六项:频率响应、疑噪比、静态局限、失真度、瞬态相应、立体声星散度、立体声均衡度。 

1、频率响应:所谓频率响应是指音响设备重放时的频次局限和声波的幅度随频次的转变干系。一样平常检测此项目标以1000Hz的频次幅度为参考,并用对数以分贝(dB)为单元示意频次的幅度。 

音响系统的整体频率响应理论上要求为20~20000Hz。正在现实运用中因为电路构造、元件的质量等缘由,每每不克不及够到达该要求,但一样平常最少要到达32~18000Hz。 

2、疑噪比:所谓疑噪比是指音响系统对音源软件的重放声取全部体系发生的新的噪声的比值,其噪声重要有热噪声、交换噪声、机器噪声等等。一样平常检测此项目标 以重放旌旗灯号的额定输出功率取无旌旗灯号输入时体系噪声输出功率的对数比值分贝(dB)去示意。一样平常音响系统的疑噪比需正在85dB以上。 

3、静态局限:静态局限是指音响系统重放时最大不失真输出功率取静态时体系噪声输出功率之比的对数值,单元为分贝(dB)。一样平常机能较好的音响系统的静态局限正在100(dB)以上。 

4、失真:失真是指音响系统对音源旌旗灯号停止重放后,使本音源旌旗灯号的某些局部(波形、频次等等)发作了转变。音响系统的失真重要有以下几种: 

a.谐波失真:所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出很多分外的谐波身分。此分外的谐波身分旌旗灯号是信号源频次的倍频或分频,它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引发的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。 

b.互调失真:互调失真也是一种非线性失真,它是两个以上的频次重量按肯定比例混淆,各个频次旌旗灯号之间相互调制,经由过程放音装备后发生新增加的非线性旌旗灯号,该旌旗灯号包孕各个旌旗灯号之间的和及差的旌旗灯号。 

c.瞬态失真:瞬态失真又称瞬态相应,它的发生重要是当较大的瞬态旌旗灯号忽然加到放大器时因为放大器的反应较缓,从而使旌旗灯号发生失真。一样平常以输入方波旌旗灯号经由过程放音装备后,视察放大器输出旌旗灯号的包络波形是不是输入的方波波形类似去表达放大器对瞬态旌旗灯号的追随才能。 

5、立体声星散度:立体声星散度示意立体声音响系统中左、左两个声道之间的离度,它实际上反应了左、左两个声道互相串扰的水平。若是两个声道之间串扰较大,那么重放声音的立体感将削弱。 

6、立体声均衡度:立体声均衡度示意立体放音系统中左、左声道增益的差异,若是不平衡渡过大,重放的立体声的声像定位将发生偏移。一样平常下品格音响系统的立体声均衡度应小于1dB。 



生长汗青 

音响技术的生长汗青能够分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。 

1906年美国人德福雷斯特发清楚明了真空三极管,首创了人类电声手艺的先河。1927年贝尔实验室发清楚明了负反馈手艺后,使音响技术的生长进入了一个极新的时 代,对照有代表性的如"威廉逊"放大器,较胜利天应用了负反馈手艺,使放大器的失真度大大低落,至50年月电子管放大器的生长到达了一个热潮期间,种种电 子管放大器屡见不鲜。因为电子管放大器音色甜蜜、圆润,至今仍为发烧友所偏幸。 

60年月晶体管的泛起,使宽大声响爱好者进入了一个更加辽阔的声响六合。晶体管放大器具有细致感人的音色、较低的失真、较宽的频响及静态局限等特性。 

正在60年代初,美国起首推出音响技术中的新成员--集成电路,到了70年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功用多等特性,逐渐被声响界所熟悉。生长至今,薄膜声响集成电路、运算放大集成电路被普遍用于声响电路。 

70年月的中期,日本生产出第一只场效应功率管。因为场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜蜜的音色,和静态局限达90dB、THD<0.01%(100kHz时)的特性,很快正在声响界盛行。当今的很多放大器中都接纳了场效应管作为终级输出。 

音响技术的生长阅历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,正在差别的历史时期都各有其特性。估计音响技术以后的生长支流为数字音响技术。

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