调音基础培训资料

调音师培训教材调音基础日期：2016年01月08日广州市易纬电子有限公司声学基础电子学基础建筑声学基础术语系统集成指标系统设计调音基础第1节声音的物理特性一、声波，声音及声音的分类二、声波的基本参数三、声音的特性参数四、声音的传播一、声波，声音及声音的分类声波与声音是两个有联系，又有区别的概念。1.声波物体的振动会引起周围媒质质点由近及远的波动，称之为声波。引起声波的物体称为声源。传播声波的物质称为媒质。声波波及的空间范围称为声场。2.声音声音是声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受.可见,声音是由声源振动,声波传播和听觉感受3个环节所形成的.扬声器发声时，会引起周围空气的振动而产生声波，其传播方向与空气质点振动方向相同。因而，声波是一种纵波.(1)语音，即语言的声音，是语言符号系统的载体。(2)音乐是指有旋律的乐曲。(3)效果声，是指自然界中发生的有特殊效果的声音，例如：汽车声、鼓掌声、风雨声、打雷声、鸟鸣声等。(4)噪声，即噪音。(5)合成声音，由计算机通过一种专门定义的语言来驱动一些预制的语言或音乐合成器产生，如MIDI声音。3.声音的分类二、声波的基本参数1.声波的频率声波的频率就是声源振动的频率，即每秒钟内来回往复振动的次数。频率的单位通常用Hz（赫兹）来表示，简称赫。声波的频率对人耳的听觉感受影响很明显。按照声波的频率不同，声音可以分为次声波、超声波、人耳可听声三种。人耳可听频率范围（听域）为20Hz~20KHz，20Hz为次声，20KHz为超声。声音频率分布次声波人耳可听域超声波20Hz20～20,000Hz20,000Hz女性语音150Hz～10,000Hz电话语音200Hz～3,400Hz调幅广播(AM)50Hz～7,000Hz调频广播(FM)20Hz～15,000Hz高级音响10Hz～40,000Hz男性语音100Hz～9,000Hz声源种类频带宽度2.声波的周期一个声波完成一次振动所需要的时间称为周期，用符号T表示，单位通常为秒（s）。周期与频率是互为倒数关系。3.声波的波长声波的波长是指声波在一个周期的时间内传播的距离。c=λ·f4.声波的振幅声波的振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离。5.声波的相位描述信号波形变化的度量，单位度（相角），波形循环一周即为360度波长三、声音的特性参数1.声压和声压级有声音存在时，大气压强会有微弱的起伏变化，我们将此压强的变化量称为声压，以p表示，单位为Ｐa，１Ｐa=1N/m2使大多数人产生听觉现象的最低声压是２×10-5Pa用Ｐr表示实验证明：人耳对声音强弱的感觉是与声压的对数成正比的，这就是著名的韦伯定律。因此引入声压级的概念，定义为：Lp=20lg(P/Pr)•常见声源的声压级典型生源感受程度声压（Pa）声压级（dB）气动锤、机场跑道不能容忍雷声、动力工具震耳重型车辆、机床很响繁华街道、工厂车间、乐队响一般办公室内对话一般寂静办公室内的低声谈话轻自己的呼吸声微弱2001402012021002*10-1802*10-2602*10-3402*10-4202*10-502.声强与声强级单位时间内通过与指定方向垂直的媒质单位面积的声能量称为声强，用Ｉ表示．单位：Ｗ／m2人耳对声波强弱的感受大致上和声强（或声压）的对数成正比例。为适应人耳听觉这一特性及计算方便，我们常将两个声波的强度（或声压）之比取对数来表示其声波的强弱，并用dB来表示。例如，一个声波的强度为IA，另一个声波的强度比IA强1000倍,则这两个声波的强度差别用dB表示为10·lg（I2/I1）=10·lg（1000I1/I1）=30dB与基准声压相对应，人耳可以感受的最低声强为10-12W/m2，我们称之为基准声强，用Ir表示。我们将待测声强与基准声强的比值取对数，称为声强级，用符号ＬＩ表示ＬＩ＝10lg(I/Ir)I是声强,Ir是基准声强,为10-12Ｗ／m２声强和声压都可以表示声场中声音的强弱。但声强指的是单位面积上穿过的声能，而声压是单位面积上的力。在实际使用中，声强不易直接测试，但通常可以用测得的声压来换算。声强与声压的平方成正比。四、声音的传播1.声波的反射•声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时，会产生反射现象。例如声波在空气中传播时，若遇到坚硬的墙壁，一部分声波将反射。2.声波的衍射•当声波遇到障碍物时，会有一部分声波绕过障碍物而继续向前传播，这种现象称为绕射,又称衍射。绕射的程度取决于声波的波长与障碍物大小之间的关系。频率越高越难产生衍射；当障碍物的尺寸小于5λ时，声波会绕过障碍物；当障碍物的尺寸为5λ～10λ时，一部分声波会绕过障碍物；当障碍物的尺寸接近30λ时，声波几乎完全会被障碍物遮挡。第2节人耳的听觉特性一、人耳的听觉范围二、声音三要素三、人类的听觉效应声波是在弹性媒质中传播的一种机械波，然而并非所有声波都能被人耳所感知（听觉）时，即使人耳能感知到声音，其感觉也各有不同，因为人的听感是一个非常复杂的物理——生理——心理过程。这说明，声音虽然由振动产生而客观存在，但是它给予人的主观感受却与客观实际上有一定差距，甚至还可能会产生“错觉”，这就是本节所要讨论的人的听觉特性。一、人耳的听觉范围1.频率范围：20Hz----20kHz2.声压级的范围人耳对不同频率的声音在相同声压时的感觉不同听阈：2×10-5Pa（0dB）痛阈：2×101Pa（120dB）超声波是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20千赫。超声波由于其高频特性而被广泛应用于众多领域，比如金属探伤、工件清洗、医学透视等。频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次声波。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。二、声音三要素人对声音的感知有响度、音调和音色三个主观听感要素,三者共同决定了声音的音质。人的主观听感要素与声波的客观物理量：声压、频率和频谱成分之间既有着密不可分的联系，又有一定的区别，体现了人类听感是个复杂的生理与心理的运动过程。1.响度人耳对声音强弱的主观感觉称为响度（单位sone）。它是与声波振幅这个物理量相对应的心理量。决定响度的因素主要是作用在人耳的声压或声强大小，但两者并不成正比，且同样的声压在不同频率时，感觉的响度也不同。声学上采用响度级表示和区别不同的响度：频率为1kHz、声压级为40dB时的响度为1宋。将一个声音与1kHz的纯音作比较，当听起来两者一样响时，这时1kHz的纯音的声压级数值就是这个声音的响度级，单位是方(phon)。等响曲线是反映人耳对声压的主观感觉的曲线。等响度曲线的特性及应用表明了不同频率的声波产生同样响度时所需要的声压（声强）级数。低声压级时，人耳对中频（3kHz-5kHz）的响度感觉最灵敏，而在此范围之外的响度感觉逐渐变弱。随着响度的增加，频率对响度的影响越来越小，达到100方时，各频率的声压级几乎相同。高保真扩音机都装有等响度（loudness）控制电路，音量小时，按照等响曲线提升低、高频，反之则不提升。2.音调也称音高，是人耳对声音调子高低的主观感觉。主要取决于声音的频率，随着频率的增多而增高，但它与频率成对数关系。对不同的频段，人耳对音调的辨别能力不同，中频段最灵敏，高频段和低频段较差。对于1kHz左右的声音，可分辨2-3Hz的变化。音高\频率\唱名\键盘位置关系3.音色人耳对声源发声特色的主观感觉。它是人的听觉上区别具有同样响度和音调的两个声音之所以不同的声音要素，也称为音品。音色是有声音波形的谐波频谱结构和包络决定的低频泛音丰富，音色浑厚、坚实、有力中频泛音丰富，音色圆润、和谐、自然高频泛音丰富，音色明亮、清透、纯净Hz30100605002002k1k8k4k16k最低音域低音域中音低域中音域中音高域高音低域高音域高音高域最高音域深沉感重感浓厚感力度感明亮感透亮感锐利感清脆感纤细感301505005k16kHz低频段中低频段中高频段高频段浑浊生硬尖刺单薄乏力散飘暗淡沉闷音域分类频率音域听感特性频段分类过分加强过分衰减各频段声音对听觉的影响三、人类的听觉效应１.掩蔽效应人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音（称为掩蔽声）的存在而降低的现象，称为掩蔽效应。听阈的提高听阈的提高的分贝数，称为掩蔽量提高后的听阈称为掩蔽阈频率相近的纯音掩蔽效果显著；掩蔽音的声压级越高，掩蔽量越大，掩蔽的频率范围越宽；低频音对高频音掩蔽作用大，高频音对低频音掩蔽作用小；弊：听不清要听的内容，降低工作效率利：避免一些噪声的干扰，提高工作效率有利有弊2.哈斯效应（优先效应）实验证明，人的听觉有先入为主的特性。哈斯效应就是由哈斯发现的，人们不能分辨出来某些延迟音的现象。当两个强度相等而其中一个经过延迟的声音一同传到人耳时：延迟时间30ms,听觉上感到声音只是来自未经延迟的声源．延迟时间为30ms~50ms,可以感到延迟声的存在，但仍感到声音来自未延迟的声源．延迟时间＞50ms，延迟声就不能被掩盖，听觉上会感觉到延迟声是个清晰的回声．人耳的这种特性也是产生听觉定位的重要因素．声学基础电子学基础建筑声学基础术语系统集成指标系统设计调音基础欧姆定律：R=U/I电功率：P=U·I=I2·R=U2/R串联：并联：负载的串联和并联123····TZZZZZn12111TZZZ1212TZZZZZ在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比1、连续功率（长期工作测量功率）:扬声器单元及音箱2、音乐功率（1秒工作测量功率）:3、峰值功率（低于0.1秒工作测量功率）:RMSPMPPKP24PKMRMSPPP功率增加一倍，声压级增加3dB1)低阻抗传输线路功率损耗计算低阻抗传输用于低阻抗输出的功率放大器与低阻抗扬声器（一般低于16欧）直接连接的功率传输线路。这种传输线路的特点是信号失真小、频响特性宽和音质好，但是传输线路中信号电流大，必须采用截面积大的导线才能有效地进行传输，否则会造成极大的功率损耗2)高阻抗（定电压）传输线路功率损耗的计算在大型扩声系统中（如大型体育场、广场或背景音响系统等），传输线路都很长（一般都超过200M，甚至数公里），此时如果用低阻抗传输线路传输，必须使用大量很粗的导线，还要增加许多功率损耗。为此，采用另一种高阻抗/定电压输出（50V、70V和100V三种标准电压）的传输系统。这样可以大大减少线路的功率损耗。但这种方式引入了匹配变压器，明显地影响了传输信号的低频和高频。线路损耗为10%时：高阻抗至少需要的截面积S为：S≧（0.37×L×P）/U2低阻抗至少需要的截面积S为：S≧（0.37×L）/ZL导线长度P传输功率U传输线两端的电压Z扬声器的负载阻抗扬声器线缆损耗声学基础电子学基础建筑声学基础术语系统集成指标系统设计调音基础一、室内声波的传播特性二、室内声学的主要指标三、常见声学材料声场声源以及接收器所处的空间：1.自由空间：消声室，不存在反射声。2.封闭空间：室内空间。1.自由声场。2.半自由声场3.混响声场。一、室内声波的传播特性当一声源在闭室发生时，声波将向四周辐射，遇到墙面和顶、地板时被吸收了一部分，另一部分将反射回来，反射回来的声波遇到墙面等再将被吸收，再次反射……如此下去，在室内形成一个很复杂的声场。接受点接收的声波有三部分组成：直达声：声源直接到达接受点的声音。声压级的衰减与距离的平方成反比。近次反射声：相对直达声延时小于50ms的反射声。混响声：延时超过50ms以后到达接受点的多重反射声。直达声不够，声音缺乏亲切感；反射声影响声音的清晰度；混响声主要影响声音丰满度。直达声近次反射声混响声室内声波的传播状态回声现象•当听者能把反射声与直达声辨别开来时，便会产生回声。•产生条件反射声延时50ms以上；与混响不同，混响声是一系列时间间隔不同，但均不可辨认（时间间隔很短）的反射声序列，而且在方向上也是无规则的。a.