聲學原理pdf

⑴ 漢語言四聲的聲學原理（高分求助）

音高指的是聲音的高低,它決定於發音體振動的快慢。在一定時間內振動的快慢即指振動次數的多少,這在物理學上叫做「頻率」。
在具體語言里，我們最能體會語音音高變化的是漢語的聲調。不論方言或普通話語音,各類聲調都有高低升降的變化。聲調是「相對音高」的變化,而非「絕對音高」的變化。以普通話語音的四種聲調來說：
陰平是一種高而平的調子,發音時自始至終聲帶保持同樣的松緊程度,音高沒有變化,如：(媽)。
陽平是一種由中度升到最高度的調子,發音時聲帶由半松拉到最緊程度,音高由半高往上升到最高,如：(麻)。
上聲是一種由半低降到最低又往上升到半高,呈曲折型的調子,發音開始時聲帶就比較松,接著再放鬆到最低,然後拉緊到比陽平的收音略松一點的程度,音高由半低降到最低,再往上升到半高,顯示出曲折的調型,如：(馬)
去聲是一種由最高降到最低的調子,發音時聲帶由緊放鬆,音高由最高下降到最低,如：(罵)

⑵ 音響技術和聲學原理

音響技術和聲學原理

下面我們來講述一下音響技術以及聲學原理的一些內容，希望對於您的音響技術的學習有所幫助。

一、聲學歷史

當森林中有一棵樹倒塌下來時，發出一陣轟然大響聲音，但是沒有人在這個原始森林中，所以就聽不到這聲音。這算不算有聲音發出來呢?聲音是肯定發出來了，因為當樹干及樹枝接觸地面時，它們都會產生某些聲音，但是沒有人聽見，但這聲音對於人類或其他動物所聽到的是有所不同，所以這就是聲學上所說的心理(Psychoacoustics)。

我在這里講的聲學原理，最主要是讓一個調音員能夠了解聲學的各方面，而不是進行聲學研究，或是碩士、博士的聲學論文，所以我在這書內講的聲學理論都是實際可以給在現場操作音響的人用得上的。

1915年，有一個美國人名叫 E.S.Pridham將一個當時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上，而聲音可以給一群在舊金山市慶祝聖誕的群眾聽時，電聲學就誕生了。當第一次世界大戰結束之後，在美國哈定總統(Harding)就職典禮上，美國貝爾公司把電話的動圈收聽器連接在當時的唱片唱機的號角上，就能夠把聲音傳給觀看總統就職典禮的一大群群眾，因此就產生了很多專業的音響研究及開發了擴聲工程這門學問。音響研究人員不單純是努力地把音響器材進行改進，也做了各類不同的實驗來了解人類對聽覺的反應。但最高級的音響研究人同都明白音響學是要整體的研究，要了解音響器材的每一個環節，及人類對聽覺的生理反應，他們在過去多年內直至現在都作出了很大的貢獻。早在1877年，英國的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經做過聲學的研究，他曾經說過：「所有不論直接或間接有關音響的問題，一定要用我們的耳朵來做決定，因為它是我們的聽覺的器官，而耳朵的決定就應該算是最後決定，是不需要再接受上訴的。但這不是等於所有的音響研究都是單靠用耳朵來進行。當我們發現聲音的根基是一個物理的現象時，我們探測這個音響境界就要轉到另外一個領域范圍，它就是物理學。重要的定率是可以從研究這方面而來，而我們的聽覺感應也一定要接受這些定率。」我們可以從以上一段文字看到，就算在沒有電聲音響學產生的時候，老前輩科學家都認為這個是物理的領域。

著名科學家英國的卡爾文勛爵常常說：「當你度量你所述的事物，而能用數字來表達它，你對這事物已有些知識。但如果你不能用數字來表達它，那麼你的知識仍然是簡陋的和不完滿的;對任何事物而言，這可能是知識的始源，但你的意念還未達到科學的境界。」卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學家之一，後世的科學家為了要紀念這位偉人，把絕對溫度—273.16攝氏度命名為0度卡爾文度。

戴維斯夫婦(Don& Carolyn Davis)是《音響系統工程》(Sound System Engineering)這本書的作者。這書被稱為音響聖經，幾乎是每一個外國研究音響的人必讀之物。我引述他書內這一段：「具有數學和物理學的知識，是實質上了解音響工程學的必要條件。對這兩種科學認識越深，越能使你跨越從感覺上所得到的意念，而達到用科學來引證事實。著名音響家占士摩亞曾經說過：『在音響學中，任何在表面看來很明顯的事情，通常都是錯誤的』。」

我在以上引述了幾位科學家及音響學家的訓言，主要是因為現在大部分做音響的人士，他們當然是對音響及音樂很有興趣，但是以為光靠他們的聽覺就可以鑒定什麼是好或不好的音響，不明白這是一門專業的工程學問，是做不好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經指出這是一個科學的境界，現代的音響工程學也像其它科學學術一樣正在努力地發展，所以音響工程學是離不開數學及物理學的。

二、現場音晌與錄音室音晌的分別

在這里所講解的現場音響地操作，它與錄音技術是有很多不同的地方，有很多人以為音響的最高境界就是錄音技術，這是不全面的。在錄音技術上，基本是沒有碰到反饋的情況，因為在一個錄音室內進行操作時，所有的外圍因子都可以得到控制，但是在現場音響回放時，我們是不可以避免有很多現場音響的問題，所以現場音響和錄音音響是兩種不同的學問。

現場音響跟錄音室音響的要求是不同的，所以有很多器材也是不同的。例如在錄音室內所用的調音台，它們的每路輸入都有多個參數均衡，讓錄音師可以把每路輸入的音源盡量做最精密地微調，務求達到最好的音源效果。一個用來做現場音響的調音台，通常在它的每路輸入，均衡都是比較簡單的。因為很多時候，現場調音師根本就沒有很多時間把每路的音源做很仔細地微調，而在現場音響的調音台每路的音量控制推桿，它們除了可以把音量做衰減外，也可以增益10—14 dB。如果做錄音室用的調音台，這推桿很多時候是不需要做增益的，所以這推桿的英文名稱就是 fader，意思就是衰減器。用在現場音響的大功率功放，它們都會有風扇作為散熱用途，因為現場音響的功放是常常在最大功率輸出的情況下工作，並且有很多時候是在戶外做現場音響時，周圍的溫度可能相當高。如果在錄音室內，通常都一定會有空調，溫度當然不會太高，而錄音室內的功放，主要是用來推監聽音箱用的，當然不需要輸出很大的功率，所以功放只需要用普通的散熱器，就可以把很小的熱量散走。如果功放裝有風扇的話，風扇發出來的聲音反而造成噪音，所以在錄音室內的功放基本上是不需要風扇的。

現場音響所用的音箱，為著要把很大的聲壓傳播繪在遠距離的觀眾，所以它們是需要很高效率的，但在錄音室內所用的監聽音箱，是錄音師用來監聽聲源或錄音的最後結果，錄音師是坐在距監聽音箱很近的地方來監聽，所以監聽音箱是一種近音場的音箱，不需要高靈敏度，作用跟現場音響音箱是完全不同的。

三、音箱的高、中、低頻率

⑶ 天壇迴音壁的聲學原理

明代建成的天壇中有一處建築名叫「迴音壁」，圍括皇穹宇和東西配殿的高大的圓形圍牆，周長193.2米，直徑61.5米，牆高3.72米，厚0.9米，如果兩個人分別站在院內東西配殿後的牆下，均面部朝北對牆低聲說話，可像打電話一樣互相對話，極其奇妙有趣，這就是「迴音壁」得名的由來。

天壇的迴音壁是利用聲波反射原理，具有獨特聲學效果的建築物，成為中國利用聲學原理設計的四大奇妙的迴音建築之一。為什麼會有這種奇妙的現象呢？原來，這是聲學原理在建築上的巧妙運用。因為圍牆是圓形的，且又磨磚對縫，牆面十分光潔，再加上圍牆頂部蓋有檐瓦，聲波不易散失，便可沿著圓牆連續反射傳遞而產生迴音了。

⑷ 最新音響技術與聲學原理知識

最新音響技術與聲學原理知識

現場音響所用的音箱，為著要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀眾，所以它們是需求很高效率的。下面是我為大家分享整理的最新音響技術與聲學原理知識，歡迎大家閱讀瀏覽。

(1)聲學歷史

當森林中有一棵樹倒塌下來時，宣布一陣轟然大響聲響，可是沒有人在這個原始森林中，所以就聽不到這聲響。這是不是有聲響宣布來呢?聲響是必定宣布來了，由於當樹干及樹枝觸摸地上時，它們都會發生某些聲響，可是沒有人聽見，但這聲響關於人類或其他動物所聽到的是有所不相同，所以這便是聲學上所說的心思(Psychoacoustics)。

我在這兒講的聲學原理，最首要是讓一個調音員能夠了解聲學的各方面，而不是進行聲學研討，或是碩士、博士的聲學論文，所以我在這書內講的聲學理論都是實踐能夠給在現場操作音響的人用得上的。

1915年，有一個美國人名叫 E. S. Pridham將一個其時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上，而聲響能夠給一群在舊金山市慶祝聖誕的大眾聽時，電聲學就誕生了。當第一次世界大戰完畢以後，在美國哈定總統(Harding)就職典禮上，美國貝爾公司把電話的動圈收聽器銜接在其時的唱片唱機的號角上，就能夠把聲響傳給觀看總統就職典禮的一大群大眾，因此就發生了許多專業的音響研討及開發了擴聲工程這門學識。音響研討人員不單純是努力地把音響器件進行改進，也做了各類不相同的試驗來了解人類對聽覺的反響。但第一流的音響研討人同都明白音響學是要全體的研討，要了解音響器件的每一個環節，及人類對聽覺的生理反響，他們在曩昔多年內直至如今都作出了很大的奉獻。

早在1877年，英國的萊李爵士(Lord Raleigh)就已經做過聲學的研討，他從前說過：“一切不管直接或直接有關音響的疑問，必定要用咱們的耳朵來做決議，由於它是咱們的聽覺的器官，而耳朵的決議就應該算是最終決議，是不需求再承受上訴的。但這不是等於一切的音響研討都是單靠用耳朵來進行。當咱們發現聲響的根基是一個物理的景象時，咱們探測這個音響境地就要轉到另外一個范疇規模，它便是物理學。首要的定率是能夠從研討這方面而來，而咱們的聽覺感應也必定要承受這些定率。”咱們能夠從以上一段文字看到，就算在沒有電聲響響學發生的時分，老前輩科學家都認為這個是物理的范疇。

出名科學家英國的卡爾文勛爵常常說：“當你衡量你所述的事物，而能用數字來表達它，你對這事物已有些常識。但假如你不能用數字來表達它，那麼你的常識仍然是粗陋的和不完美的;對任何事物而言，這可能是常識的始源，但你的意念還未到達科學的境地。”卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學家之一，後世的科學家為了要留念這位巨人，把絕對溫度—273.16攝氏度命名為0度卡爾文度。

戴維斯夫婦(Don& Carolyn Davis)是《音響系統工程》(Sound System Engineering)這本書的作者。這書被稱為音響聖經，幾乎是每一個外國研討音響的人必讀之物。我引述他書內這一段：“具有數學和物理學的常識，是實質上了解音響工程學的必要條件。對這兩種科學認識越深，越能使你跨過從感覺上所得到的意念，而到達用科學來引用事實。出名音響家占士摩亞從前說過：‘在音響學中，任安在外表看來很明顯的事情，一般都是過錯的’。”

我在以上引述了幾位科學家及音響學家的訓言，首要是由於如今大部分做音響的人士，他們當然是對音響及音樂很有愛好，可是認為光靠他們的聽覺就能夠判定啥是好或欠好的音響，不明白這是一門專業的工程學識，是做欠好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經指出這是一個科學的境地，現代的音響工程學也像其它科學學術相同正在努力地開展，所以音響工程學是離不開數學及物理學的。

(2)現場音晌與錄音室音晌的別離

在這兒所解說的現場音響地操作，它與錄音技能是有許多不相同的當地，有許多人認為音響的最高境地便是錄音技能，這是不全面的。在錄音技能上，基本是沒有碰到反饋的狀況，由於在一個錄音室內進行操作時，一切的外圍因數都能夠得到操控，可是在現場音響重播時，咱們是不能夠防止有許多現場音響的疑問，所以現場音響和錄音音響是兩種不相同的學識。現場音響跟錄音室音響的要求是不相同的，所以有許多器件也是不相同的。例如在錄音室內所用的調音台，它們的每路輸入都有多個參數均衡，讓錄音師能夠把每路輸入的音源盡量做最精細地微調，必定到達最佳的音源作用。一個用來做現場音響的調音台，一般在它的每路輸入，均衡都是對比簡單的。由於許多時分，現場調音師底子就沒有許多時刻把每路的音源做很細心地微調，而在現場音響的調音台每路的音量操控推桿，它們除了能夠把音量做衰減外，也能夠增益10—14 dB。

假如做錄音室用的調音台，這推桿許多時分是不需求做增益的，所以這推桿的英文名稱便是 fader，意思便是衰減器。用在現場音響的大功率功放，它們都會有電扇作為散熱用處，由於現場音響的.功放是常常在最大功率輸出的狀況下工作，並且有許多時分是在戶外做現場音響時，周圍的溫度可能適當高。假如在錄音室內，一般都必定會有空調，溫度當然不會太高，而錄音室內的功放，首要是用來推監聽音箱用的，當然不需求輸出很大的功率，所以功放只需求用普通的散熱器，就能夠把很小的熱量散走。假如功放裝有電扇的話，電扇宣布來的聲響反而形成噪音，所以在錄音室內的功放基本上是不需求電扇的。

現場音響所用的音箱，為著要把很大的聲壓傳達繪在遠間隔的觀眾，所以它們是需求很高效率的，但在錄音室內所用的監聽音箱，是錄音師用來監聽聲源或錄音的最終成果，錄音師是坐在距監聽音箱很近的當地來監聽，所以監聽音箱是一種近音場的音箱，不需求高靈敏度，作用跟現場音響音箱是徹底不相同的。

(3)音頻與波長的聯系

許多現場調音師都沒有理會到音頻與波長的聯系，其實這是很首要的：音頻及波長與聲響的速度是有直接的聯系。在海拔空氣壓力下，21攝氏溫度時，聲響速度為344m/s，而我觸摸國內的調音師，他們常用的聲響速度是34Om/s，這個是在15攝氏度的溫度時聲響的速度，但咱們最首要記住便是聲響的速度會跟著空氣溫度及空氣壓力而改動的，溫度越低，空氣里的分子密度就會增高，所以聲響的速度就會下降，而假如在高海拔的當地做現場音響，由於空氣壓力削減，空氣內的分子變得稀疏，聲響速度就會添加。音頻及波長與聲響的聯系是：波長=聲響速度/頻率; λ=v/f，假如假定音速是344 m/s時，100Hz的音頻的波長便是3.44 m，1000hz(即lkHz)的波長便是34.4 cm，而一個20kHz的音頻波長為1.7cm。

(4)音箱的高、中、低頻率

例如咱們如今有一個18時的紙盆揚聲器單元，設備在一個用木材造的音箱內，而這音箱的面板面積是 l平方米，即這面板的高度及寬度均是 l米。咱們怎樣核算這音箱的高、中、低頻率呢?首要咱們要核算這音箱面板的對角長度，是2的方根=1.414m，任何頻率的 l/4波長是超越1.414m時，對這音箱來說它便是低頻;假如一個頻率的 l/4波長是1.414m時，波長便是4×1.414m= 5.656m，這頻率=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz，所以任何音頻低於60.8Hz時，對這音箱來說便是它的低頻率。當60.8Hz或更低的頻率從這音箱傳達出來時，它們的分散形象是球型的，等於假如咱們把這音箱懸掛在一個房間基地時，這些頻率的音量在音箱的前後左右及上下所宣布來的聲壓都是差不多的，放出來的聲響成為沒有方向性。當某頻率的 l/4波長是小於音箱面板的對角長度，但這波長又大於揚聲器的半徑時，這段頻率便是這音箱的中頻率。

例如咱們如今是用一個18時單元，這單元的半徑為9寸，便是22.86cm=0.2286m,這個音頻為344m/s÷0.2286m=1505Hz,從60.8Hz-1505HZ頻便是這音箱的中頻率。中頻率從這音箱所分散出來的形狀是半球形的，即假如咱們把這段頻率從方才懸掛在房間基地的音箱放出來時，聲響從音箱面板分散出來的形狀是半球形。在音箱後邊是聽不到這段頻率的聲響。1505Hz及更高的頻率，對這音箱來說便是它的高頻率。高頻率從音箱分散出來的聲響形狀是錐形的，頻率越高，錐的形狀越窄。一般假如頻率超越開始高音頻的4倍時，聲響分散出來的形狀會慢慢成為一條直線而不分散，假如不是坐在對正單元的方位，就聽不到這些高頻率。所以許多高頻率單元假如是紙盆型的話，這紙盆的直徑是很小的，把這音箱的高頻下限盡量進步，期望能夠使高頻分散的寬度添加。咱們常常見到家庭音響音箱中的高音單元，一般會用 l—2時的紙盆單元，或半球狀的單元，理由便是這個因素。而專業現場音響的高音單元，由於要宣布很大的高頻聲壓，所以說必定是選用號角處理的。

(5)各類不相同的音場

當一個紙盆揚聲器承受了從功放傳過來的信號後，紙盆就會作出前後的搖擺，當紙盆向前推動時，紙盆撞擊到它前面的空氣分子，在紙盆前面的空氣就會添加壓力，這些分子就會繼續向前推動，磕碰它們前面的空氣分子，形成纖細的高氣壓。當紙盆向撤退時，紙盆前面的空氣分子就會發生纖細的真空，然後這些分子會跟著紙盆的撤退，形成這兒的空氣有纖細的壓力削減。但咱們不要忘掉，空氣是有彈力的，但在紙盆前面的空氣是剛剛被紙盆的動作搖擺，不能到達空氣自身的彈力，這時咱們便要看這頻率的波長，聲響是要直到脫離紙盆的間隔有2.5倍波長時，這些空氣才發揮出形成聲響的彈力。例如一個100Hz的頻率，它的波長是3.44米，所以聲響要脫離紙盆2.5×3.44米=8.6米以外，才是真正的這個100Hz的聲響。假如用10OHz來算，脫離紙盆的間隔還沒到達8.6米就為 lOOHz的近音場，而超越8.6米才是100Hz的遠音場。

為啥咱們要了解遠近音場呢?許多時分在一隊樂隊中的電貝司手，他一般都不了解近音場的作用，而在他的電貝司音箱上，有一個均衡旋鈕便是寫著貝司(Bass) ，恰是這樂手的稱謂。電貝司手一般會站在脫離電貝司音箱不遠的當地做演奏，假如他站在近音場時，有時會覺得低聲缺乏，就會把這Bass的均衡旋鈕盡量調大，但聽眾在他們的方位就會聽得到很激烈的低聲，許多時分形成欠好的作用。這些激烈的低聲也會跑進歌手的話筒，假如調音師由於覺得歌手的聲響缺乏夠時，就會把歌手這一路的聲響進步，但也一起把電貝司的低聲量也進步了，調音就遇上了艱難。電貝司的最低E弦是41Hz，但由於拾音器是放在弦的末段，所以41hz第一個諧音82Hz才是首要的電貝司低頻率，82Hz的波長是 4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m)，所以差不多要脫離電貝司音箱 10米左右才是這82Hz的遠音場，而由於電貝司手不會站到脫離他的音箱這么遠的間隔時，他聽到的聲響僅僅近音場，而不是聽眾所聽得到的聲響。

所以咱們當說到揚聲器的遠近音場時，最首要是注意到頻率及它的波長，而不是單純看脫離音箱多遠便是等於遠或近音場，最首要便是記住咱們當賞識音樂時，是要在遠音場的方位，而不是在近音場的方位。

(6)直接音場、反射音場、不直接音場

當揚聲器在一個房間內宣布聲響，聽眾能夠聽到直接從揚聲器傳過來的聲響，這便是直接音場(indirectfield)，但也能夠聽到從牆、天花板及地板所反射過來的聲響，這就叫做反射音場(reverberant field)。聽眾聽到越多的直接音場的聲響，反射音場的聲響就越小時，這聲響就越好，由於直接音場的聲響是能夠操控的，但反射音場的聲響是不能操控的，只會把直接育場宣布來的聲響加上喧染，把原本聲響的清晰度底減低，所以坐得離音箱對比近的聽眾就會感覺到好一點的音響作用，而坐在後邊的聽眾很可能是他們聽到的反射音場聲響比直接音場聲響更大，音響作用便會對比差及清晰度下降。有時分一隊樂隊在台上表演時，由於他們沒有監聽音箱，而兩旁的主音箱是放在接近台口的方位，樂隊及歌手所聽到的聲響徹底沒有從直接音場放過來的，他們站立的方位就叫做不直接音場，聲響作用當然不會好，這也會影響到樂隊的扮演水平，令觀眾聽到不太好的表演聲響。

(7)界面攪擾

當咱們挑選放置音箱的方位時，很首要的一環是要注意到音箱所宣布來的聲響是會遭到它周圍的界面影響而形成攪擾。例如放在台口兩旁的主音箱，它們的低聲紙盆脫離地上及周圍的牆面假如是大約在1米的時分，一個4米波長的音頻就會遭到這兩個界面的攪擾。一個4米波長的頻率是 86Hz(344m/s ÷ 4m=86Hz)，當 86HZ的聲響從音箱放出來時，大的空氣壓力在1/4周內正巧碰到地上及牆面，再過l/4周就反射回到音箱的紙盆面前，但這個時分正巧紙盆要撤退，本來從地上及牆面反射過來的大空氣壓力就會被紙盆撤退的動作抵消許多，形成失去了很首要的低聲。假如遇到這個狀況，就應該把音箱向台撤退0.5-1米，讓音箱所宣布來的聲響不能直接射到地上上，而假如能夠把音箱移到接近兩頭的牆面時，更可利用牆面的反射製做出更大的音量。80-100Hz 這段頻率是很首要的，它是咱們肺部空間的共識點，也是低聲鼓的共識頻率，假如是由於不了解界面攪擾而擺錯了音箱放置的方位，實在是很不值得的。

(8)高、低聲作用

咱們很難指定某一頻率以上為高音或某頻率以下為低聲，咱們常常說人的聽覺是從20Hh-20KHz，但20kHz的頻率是很少人能夠聽到的，一般只要20歲以下的青年人，他們的耳朵沒有遭到任何的損壞時才能夠聽得到。假如做聽覺檢驗，最高的測聽頻率僅僅8 kHz。當聲響傳出去時，高頻率是比低頻率衰減快得多，假如用1kHz跟10kHz做對比時，當聲響跑了100米後，10kHz的‘頻率比起IkHz的音量會衰減30-35dB的。(請參看圖①)比起低頻率，高頻率聲響是對比有方向性的。高頻率的聲響從單元跑了出來後，假如遭到物體的阻撓，高音就不能再傳曩昔，這個是跟低頻率有很大的不相同，由於高頻率的波長是對比短，遭到物體阻撓以後不會轉彎，但低頻率的波長是對比長，所以許多時分就算有物體在前面阻撓，低頻率也能夠轉彎曩昔。

例如有些專業音箱的規劃是把一個高音號角放在它的低聲單元前面，但對這個低聲單元所宣布來的低頻率，它底子就看不到前面是有啥東西阻撓聲響似的，所以低頻率能夠照樣傳曩昔。 從咱們的聽覺上來說，咱們是需求聽到高頻率的聲響來區分各類不相同的聲響，但假如單純是講人的說話聲時，咱們只需求聽到4kHz及以下的頻率，就能立刻區分是啥人在說話。例如電話的聲響傳送，高頻只到達4kHz，所以有時分當一個好久都沒有和你說話的人，當他打電話給你時，只要說：“喂!”，你就立刻便能夠辨別他是你好久都沒有談過話的兄弟的聲響。咱們聽高頻也有方向性，便是咱們能夠區分高頻聲響來歷的方向。由於高頻的聲響傳到咱們兩個耳朵時，已經有了很纖細的時刻差，所以它們來到耳朵的時分有不相同的相位改動，咱們就借著這改動了的相位能夠判定?