电声基础知识培训.pptx

-一: 什麼是聲音？-二: Mylar speaker 之結構及功能參數介紹-三: 設計應用及理論支持部分-四: 耳機測試方法-五: 問答時間腦眼視覺映像鼻嗅覺氣味耳聽覺聲音口(舌)味覺味道皮膚觸覺觸感“聲音聲音”受到五種受到五種感覺的影感覺的影响响從其他器官傳來的刺激從其他器官傳來的刺激人類的耳朵是超高性能的FFT !以電脈冲信以電脈冲信號形式傳播號形式傳播音源音源耳廓對判斷聲音方耳廓對判斷聲音方向性非常重要向性非常重要空氣震動鼓膜後，空氣震動鼓膜後，通過小耳骨變換成通過小耳骨變換成電脈冲信號電脈冲信號外耳道外耳道耳廓耳廓内耳道内耳道小耳骨小耳骨鼓膜鼓膜神經神經大腦大腦大腦進行大腦進行FFT分析分析(頻率分析頻率分析) (以聲音的形式認知以聲音的形式認知)o 波（音）的基本形式: V = f (音速) (頻率是) (波長)o 在空氣中的傳播速度 V331.5 +0.61 t 340 m/s at 4 “聲音”是縱波 (波的振動方向與前進方向相同) “聲音”是疏密波(在介質中振動以反复“疏密”的形式進行傳播)“聲音”被變換成電子信號,成為横波的信號(正弦波)來使用密密疏變換成電信號+-名稱单位定義使用實例頻率： fHZ聲音每秒的振動次數聲音的高低 声音頻率特性(f 特性)相位頻率特性 v= f 1/3oct頻率特性 声壓： S.P.LdB音量的大小(S.P.L和phon是绝對值)相位： Deg radian聲音在时間上的相對錯位周期： Tsec波的間隔(=1/f)波長： m波的長度(=v/f)倍頻OCT頻率的2倍或1/2重要的是根據目的用各種参數來表達“聲音”！兩者通過数學方法等價變換，根據用途分别使用在時間領域的表現在頻率領域的表現矩形波响應脈冲响應残响特性頻譜分析相位頻率分析组延遲特性振幅振幅-aatH(t)=a SinT應用實例應用實例振幅振幅faH(f)=aFourier Transform各音區的物理量和能得到的信息音區音區頻率数頻率数(Hz)波長波長(m)主要音源主要音源能得到期的主要信息能得到期的主要信息重低音重低音2050176.8m牆壁的振動牆壁的振動空間内的固定波空間内的固定波音響空間的大小音響空間的大小(寬闊度寬闊度)環境狀態環境狀態氣氛氣氛(身体感受到的低音身体感受到的低音) 重低音重低音低音低音502006.81.7m中音中音2002K1.7m17mm物体的基本振動物体的基本振動孔穴共振孔穴共振發音体的大小發音体的大小,結構結構高音高音2K15K17mm23mm物体的共鳴物体的共鳴物体的分割振動物体的分割振動音色音色從音色變化從音色變化 到發音体的到發音体的 材質、種類材質、種類.超高音超高音15K100K23mm3.4mm氣氛氣氛(空氣感、餘韻空氣感、餘韻)“聲音聲音”會随着頻率数而性質、特長發生變化，因此重要的是掌握它會随着頻率数而性質、特長發生變化，因此重要的是掌握它！聲音三要素大小高低質感 聲音的表現詞滙 好 不好 大 小 有迫力 乏力 高 低 單纯 有杂音 明亮 暗淡 清澈 渾濁 正常 走調定位性好 定位性差形象明確 形象模糊有擴展性 無擴展性（空間信息）（空間信息）定位聲音的表現方式隨地域、民族、人種而有不同的詞滙最理想的是能在公司内及相關公司間统一表達方式實施比較困難：理解對方詞滙的真正含義公司内部評論詞滙的统一切換到物理量 非常重要！(音色)聲音的形象（舉例）聲音隨着時間軸的錯位(相位干涉),波形會發生改變,因此相位的管理非常重要!振幅振幅振幅振幅振幅振幅tttttt正相逆相波形增强波形减弱“反射”與“吸音”是反關系反射平面越硬,反射越强越往低音區(波長較長)越容易反射吸音與上述相反固定波在相同的平面上產生共鳴的波(不好的影响)防止產生固定波的要点要点是不造成平行面!不同素材的反射、吸音特性D=/2n (整數倍)D残响室混凝土木材地毯吸音材料無聲室毛越長吸音效果越好f反射率10.50回折在音源之外的尖角部位作為起點,產生二次音源的現象為防止回折效果,不制作尖角！在原來的聲音在原來的聲音A上加上上加上二次音源的聲音二次音源的聲音B,原來原來的聲音的聲音A產生紊亂產生紊亂 由於相位干涉由於相位干涉, 頻响產生紊亂頻响產生紊亂 在時間軸上的錯位引在時間軸上的錯位引 起聲音形象的紊亂起聲音形象的紊亂(形形 狀、位置、立体聲揚狀、位置、立体聲揚)二次音源的弊端二次音源的弊端d1d1BA音箱音源二次音源在尖角處產生二次音源聽者圓角處不產生回折波-微型動圈式喇叭 (Electro-dynamic speaker)-廣泛應用在微型電子產品 。如：數位相機，手機，PDA，通訊及不同類型的大小耳機-一般使用 Mylar (麥拉) 作為振膜，所以稱為Mylar Speaker (麥拉喇叭)l工作原理：以交變電流通過綫圈，產生交變磁場，在固定磁場產生前後振動，帶動相連之振膜一起垠振動，通過空氣介質將聲音傳播出去。1. 護罩 Plastic Cover2. 音圈 Voice Coil3. 振膜 Diaphragm4. 膠壳 Plastic Housing5. 華司 Washer6. 磁鐵 Magnet7. 後蓋 Bottom Bowl8. 底板 PCBl磁鐵 一般材料為 NdFeB (釹鐵硼)，此前用鐵氧体在充磁時,有先充磁後裝配的，也有先裝配好後充磁的。l後蓋 a.形成磁回路 b. 支撐整個主体，有的加上塾圈l華司 導磁作用，可調整磁路間空隙，使用高導磁材料(如SPCC)l振膜 振動系统的主要部件。厚度，材質，振動的有效面積，形狀l音圈 動力部分，音圈的直流電阻，綫徑，高度(左手定則判斷其運動方向)l壓邊圈 固定件,容易解决高頻附近的谷點l底板 注意焊錫温度，擊穿電壓，可耐氧化時間l絨纸(調音紙) a.藍框阻尼 b.開孔阻尼在單体後方框架裝上具音箱性阻力的布料,是降低單体Q值最有效的一種方法.多層布料調校Q值的方法比在導管内增加阻力還要來得直接可在導管内填入纖維，棉，羊毛，玻璃棉或泡棉，以增加阻力。不透氣的多孔布蓋在開孔的末端也可得到相同的效果 A） 頻響 - 頻響曲綫，指隨頻率之增益變化曲綫。lB） F0 - 喇叭振動部份之諧振頻率。lC） 靈敏度 - 在1kHz時在指定輸入電壓時喇叭所產生輸出訊號高低。lD） 直流阻抗 - 主要是音圈的電阻，還有震蕩回路中的容抗、感抗。lE） 失真度 - 輸入喇叭訊號與喇叭訊號輸出之誤差比率。lF） 額定功率 - 喇叭承受的連續功率。lH）最高功率 - 喇叭承受的最高瞬間功率。lI ）相位 - 喇叭正負两極之連接。lJ ）尺吋 - 喇叭之直徑及高度。l揚聲器的额定阻抗一般有 8、16、32、 64、75、150等等，一般人以為揚聲器的阻值是一個纯阻或一個恒定值，其實場聲器的阻值是隨頻率而改變的，在不同的頻率點它的阻值有所不同，若將各點的阻值連成的曲綫(見圖1)。 ImpedanceOhm01632486480 Frequency Hz501002005001k2k5k10k2020k圖1Fo諧振頻率DC電阻Zmax(Fo時阻抗)l質量控制區：當工作頻率 f共振頻率 fo，系统的質量對振動起着主要作用，質量愈大，振幅則愈小，因此這一振動區稱為質量控制區或慣性控制區。l彈性控制區：當工作頻率 f共振頻率 fo，系统的彈性對振動起着主要作用，彈性愈大（順性愈小），振幅則愈小，因此這振動區稱為彈性控制區或勁度控制區，也稱為力順控制區。l力阻控制區：當 f = fo 系统的振動主要受力阻控制，這一振動區稱為力阻控制區。力阻愈大，力阻控制的頻率範圍愈寬。LRgReRuCuLuEg揚聲器的電阻抗揚聲器的電阻抗Z之公式之公式: Z= Re + jL +LvjCvjRv111lPET： 聚對苯二甲酸乙二醇酯lpolyethylene terephthalatelPEI: 聚醚洗亞胺lpolyethylene imide lPEN: 聚苯二甲酸乙二酯 lpolyethylene naphthalate lPI：聚酰亚胺 l商品名称Kapton lLCP :液晶高分子、液晶聚合物、液晶聚脂 lLiquid Crystal Polyster;Liquid Crystal Polymer lPEEK :聚醚酮 lPolyrther ether ketone lPC:聚碳酸酯 lPolycarbonate lPPS :聚苯硫醚、聚苯乙烯硫化物 lPolyphenylene sulphide lPAR :聚芳酯 零件名零件名参數参數和聲音的關係和聲音的關係振膜直徑越大越有利於低音區播放，但不容易產生高音區,振膜回復原位也較慢形狀(曲面) 圆角比直綫型的剛性高，高输入方面較强,也較少失真形狀(深度) 越深的話高输入方面越强，高音较好，方向性則是綫的較好材質/厚度要根据各種的要求而選擇不同塑料，厚度越高高頻持性較好壓邊形狀上彎，下彎和廉價波形相比，綫性好，音質優良.材質根据音質，性能等要求而分别選用聚氨酯泡沫，布，橡胶等材質彈波柔軟性越高頻響越好，相反输入耐受度/强度需要强化變位量越大，輸入輸出的綫性越好/輸入耐受度也越大綫圈直徑 越大散熱效果越好，輸入耐受度也變大，但不容易產生高音綫徑越细頻响越好，可以延伸到高音區,但承受功率變小磁鋼磁力越高效率越好(音壓越高)或可以制作同等音壓但較細小的喇叭材質輸入輸出的綫性,和低音區的質感方面擁有個性化的特長.喇叭零件/結構設計和聲音的關係部件名部件名参数参数和声音的關係和声音的關係音箱体容積越大低音高越好，全体的聲壓也會上升形狀立方体會在内部產生固定波要下功夫處理,外觀上有尖角的話,由於回折效應會產生多餘的聲音方式密封型：只要保証容量，喇叭的特性就能正常發揮低音反射型：利用低音反射管的共振，使用極低音增强的方式後部負载型：使喇叭後部的聲音在後部負载内積極共鳴增强低音區的方式吸音料体積雖然能吸收内部固定音，但加得太多的話，聲音會變得不够圓潤 材料剛性使各面不產生共振,重要的是强度面板栅格透過率如果是塑料或金属，至少要達到40%以上，即使是布制的，透過率低的話高頻響應會變差。孔徑,厚度孔徑和厚度會造成面板栅格的共振，也会影响方向性安装密封音箱体内部的空氣如果有泄漏，由於相位干涉會造成低頻區高劣化固定如果安裝不牢固的話，低音的力量會減弱喇叭零件/結構設計和聲音的關係耳機的主要設計和他的特点方式方式密封型密封型開放型開放型耳部探針形耳部探針形構造優點對外部噪聲作出屏閉可以產生全方向定位的音場不會對周圍環境造成噪音 公害能够解决由於“密封”而 造成的諸多問題由於和周圍的環境音場 產生會成,因此能缓和異 常定位感 耳廓,外耳道不會產生影响 振幅,相位及頻响曲綫較平 坦,(在播放時可以自由補償.) 適合於Hi-Fi和評測儀器缺點 有耳廓,外耳道的影响 有受到噪聲冲擊的危險性 變成单聲道及無聲時心理上 產生不安的感覺 基本同左 對周圍環境造成噪聲公害 使用人造頭部,把耳朵的個体 差異通用化是困難的1) 用小型的驅動结構產生重低音的原因： 振膜產生上下運動時， 低音區音壓 = 運動的空氣量 (加速度)2由於外耳道是密封的，運動的空氣質量只要較少就够了小而輕的振膜運動較快2）聲場在頭内能够定位的原因： 無論使用何種形式，音源是在耳朵的旁邊，因此聲音會在頭内定位， 要對立体聲揚進行評價比較困難。模擬錄音利用人造頭部,使用插入耳朵中的麥克風來錄音的手法。 用耳機聽取,能够再現錄音時的立体聲音場。錄音源能够深入空間音場和耳朵的傳達系毁(信息)空間音場G(t)=A(t) H(t) g(t)向耳朵的傳達系數向耳朵的傳達系數 g(t)麥克風信號麥克風信號 G(t)= 錄音源錄音源人工頭部磁鋼振膜與一般的喇叭與一般的喇叭相比明顯有利相比明顯有利A(t)H(t)l失真分為諧波失真，互調失真和瞬態失真三種，指在聲音回放的過程中，增加了原信號没有的成分而導致的失真。 l諧波失真諧波失真：是指喇叭重放後的聲音比原有信號源多出許多額外的諧波成分，此額外的諧波成分信號是信号源頻率的倍頻或分頻。l互調失真互調失真：是一種非綫性失真， 它是兩個以上的頻率分量按一定比例混合，各個頻率信號之間互相調制，通過放音設備後產生新增加的非綫性信號，該信號包括各種信號之間的和及差的信号。l瞬態失真瞬態失真：瞬態失真又稱瞬態响應， 它的產生主要是當較大的瞬態信號突然加到喇叭时由於喇叭的反映較慢，使信號產生失真。 諧波失真是指音箱(耳機)在工作過程中，由於會產生諧振現象而導致音箱重放聲音時產生矢真，但由於不可避免地會出現諧振現象（在原始声波的基礎上生成二次、三次甚至多次諧波），這樣在聲音信號中不再只有基頻信號，而是還包括由諧波及其倍頻成分，这些倍頻信號將導致音箱放音時產生失真。對於普通音箱允許一定諧波信号成分存在，但必須是以對聲音基頻信号输出不產生大的影响為前提條件。 声压2f3f4f5f6f7f.f:基本波高頻波失真的结構有害成分l二次諧波及相應的偶數次諧波失真，可以從磁路結構，振膜形狀以及工藝组裝的對稱性，平衡性交考慮。如果以機械波的相關理論去分析，通常改變振膜的形狀，弧度，實際上是既改變了振膜局部的勁度（力順），同時也改變了振動點的相對位置。這相當於改變了聲源到振動點的距離。將此距離與不同頻率波的波長结合起夾考慮，就可以解釋振動曲綫將會在哪些部分形成諧振的峰和谷。在聽音上，可以設法適富加一些二次諧波。諧波太少，會使聲音疲軟；太多則會使聲音顯得没有力度，没有個性。l三次諧波及相應的奇數諧波可以埰用最新的SLMM（super linear magnetic material）理論，從磁路結構入手，在磁体中間部分取小孔填入另外的導磁性差的材料，這樣三次諧波可降低 5-10dB。l瞬態失真，對此，可選用合適的胶水改變瞬態响應.。音質評價法绝對評價相對評價例: 10阶段評價法適合於聲音的熟練者 詩論家意見 (需要绝對質感) 一般的手法 造就“音神” 達成共識性例: 對照比較法適合於多人(要考慮試臨方法) 群组比較法 比較基准 評價順序（順序效果） 前後顛倒做 2 次 調整音量(排除音量效果的干擾)選擇合適的評價方法和選擇與培養被測試者非常重要！選擇合適的評價方法和選擇與培養被測試者非常重要！l通常,150Hz左右綫性失真較大，100-200Hz諧振大就會有很强的嗡嗡聲；200-300Hz處，若力度足够，聲音聽起來會很濃；聲音單薄，是缺少了中、低頻；3K-4K處若是聲音發悶，有嚴重的裹感，則是混响不合適，低頻能量過多，到此處有明顯的裹感；5K-6K處若能量足，混响適合，失真小，听起來声音就會明亮；高頻峰處提升過多會使聲音易脆，聽起來發炸發破。綜合聽音可從群感，立体感，環境感和豐滿度，真實度等數方面衡量。l測試時，選擇合適的功率，保持聲源不受空調音及談話聲的干擾(合適的信噪比)，這樣顯示出的曲綫會更接近耳機原來之持性。人耳的靈敏度根據不同頻率而改變的，一般人對高音及人耳的靈敏度根據不同頻率而改變的，一般人對高音及低音靈敏度較差低音靈敏度較差音量越低，這種感覺越强烈音量越低，這種感覺越强烈頻率聲壓DecibelPhon (1kHz)Sone1001006490903280801670708606045050240401IEC-318人工耳測試架HATS 模擬人頭測試耳機：測試耳機：SENNHEISER MX-400 小耳機小耳機測試條件測試條件 : 1mW IEC-318 之測試方法是近牆測試耳機或喇叭之真實頻響曲線，所以在低至中頻時，會型成一條直線，但在中段(約800Hz至1500Hz左右)，便會開衰減。 由於HATS模擬人頭是模擬人耳所聽到的頻響，人耳之頻率響應也加到測試結果上。所以曲線在高頻及低頻之頻響是比較低，在中頻之頻率響應特別強。 因為IEC-318在分析低頻及高頻結果時並不容易，所以一般只會在生產時之測試。而HATS模擬人頭因與人耳十分接近，大多會在分析及產品開發使用。