音像技术及应用幻灯片.ppt

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1、音像技术及应用第1页，共69页，编辑于2022年，星期三第一章第一章 电声基础知识电声基础知识第2页，共69页，编辑于2022年，星期三第一节 概 述 本书所述的音像系统是指广播音响系统、有线电视系统本书所述的音像系统是指广播音响系统、有线电视系统或卫星电视系统，本书涉及的音响是泛指用电声设备重放出或卫星电视系统，本书涉及的音响是泛指用电声设备重放出来的声音，而非原发声系统。来的声音，而非原发声系统。一、几个基本概念一、几个基本概念1 1、电声：、电声：、电声：、电声：电与声的相互转换叫电声，其器件叫电声器件，它是利用电磁效应、电与声的相互转换叫电声，其器件叫电声器件，它是利用电磁效应、静电效

2、应、压电效应等原理来完成电声转换的。如传声器能将声音信号转换成电静电效应、压电效应等原理来完成电声转换的。如传声器能将声音信号转换成电信号，而扬声器能将电信号转换成声音信号。信号，而扬声器能将电信号转换成声音信号。2 2、原发声：、原发声：、原发声：、原发声：由发声体直接发出的声音，如歌手声带、乐器等振动体直接由发声体直接发出的声音，如歌手声带、乐器等振动体直接发出不经任何处理的声音。发出不经任何处理的声音。第3页，共69页，编辑于2022年，星期三3 3、重放声：、重放声：、重放声：、重放声：经过一定技术处理由扬声器（音箱）重放出来的语言、歌声、音乐等声音。随着技经过一定技术处理由扬声器（音

3、箱）重放出来的语言、歌声、音乐等声音。随着技术的进步、社会的发展、生活的富裕，在人们的工作、生活中几乎处处有重放声响起，可以说在术的进步、社会的发展、生活的富裕，在人们的工作、生活中几乎处处有重放声响起，可以说在现代社会电声音响已成为我们身边不可缺少的事物。现代社会电声音响已成为我们身边不可缺少的事物。4 4、节目源：、节目源：、节目源：、节目源：经过一定技术事先录制好的声音软件，如磁带、碟片、唱片等，也可是广播电经过一定技术事先录制好的声音软件，如磁带、碟片、唱片等，也可是广播电台、电视台播放的节目信号，还可以是现场音响的演说、演唱、演奏等。重放声都是需要节台、电视台播放的节目信号，还可以是

4、现场音响的演说、演唱、演奏等。重放声都是需要节目源的。目源的。5 5、现场扩声：、现场扩声：、现场扩声：、现场扩声：以现场音响为节目源，利用电声设备进行的实时重放叫做现场扩声。以现场音响为节目源，利用电声设备进行的实时重放叫做现场扩声。第4页，共69页，编辑于2022年，星期三二、几个基本系统二、几个基本系统1 1、广播音响系统、广播音响系统、广播音响系统、广播音响系统 包括一般广播、特殊广播和紧急广播系统。包括一般广播、特殊广播和紧急广播系统。（1 1）所谓一般广播音响即为收听音乐和新闻的广播系统，这种系统一般设置广播室，除了能转）所谓一般广播音响即为收听音乐和新闻的广播系统，这种系统一般设

5、置广播室，除了能转播电台的节目外，还可自办节目，也可进行公共广播，并向公共场所播放背景音乐。播电台的节目外，还可自办节目，也可进行公共广播，并向公共场所播放背景音乐。（2 2）特殊广播音响用于宴会厅（或多功能厅）、餐厅、歌舞厅、会议厅、同声传译等，这种系）特殊广播音响用于宴会厅（或多功能厅）、餐厅、歌舞厅、会议厅、同声传译等，这种系统要求比较高，性能比较完善。统要求比较高，性能比较完善。（3 3）紧急广播系统为发生紧急事件（如地震、火灾等）时，尤其在夜间需要紧急疏散时，）紧急广播系统为发生紧急事件（如地震、火灾等）时，尤其在夜间需要紧急疏散时，通过广播进行通知的系统，一般高层住宅通过广播进行通

6、知的系统，一般高层住宅(商住楼商住楼)将播音器安装于各层的走廊上，宾馆将播音器安装于各层的走廊上，宾馆则将播音器直接安装于客房、走道和人员，聚集的公共活动场所。则将播音器直接安装于客房、走道和人员，聚集的公共活动场所。第5页，共69页，编辑于2022年，星期三 对于智能建筑，一般广播和紧急广播可合为一体统称公众广播音响系统，它对于智能建筑，一般广播和紧急广播可合为一体统称公众广播音响系统，它的对象为公共场所，在走廊、电梯门厅、电梯轿厢、入口大厅、商场、餐厅、酒的对象为公共场所，在走廊、电梯门厅、电梯轿厢、入口大厅、商场、餐厅、酒吧、宴会厅、天台花园等处装设组合式声柱或分散式扬声器箱。平时播放背

7、景音吧、宴会厅、天台花园等处装设组合式声柱或分散式扬声器箱。平时播放背景音乐（自动回带循环播放），当发生紧急事件时，强行切换为事故广播，用它来指乐（自动回带循环播放），当发生紧急事件时，强行切换为事故广播，用它来指挥疏散，故公众广播音响系统的设计应与消防报警系统相互配合，实行分区控制。挥疏散，故公众广播音响系统的设计应与消防报警系统相互配合，实行分区控制。区域的划分与消防的分区相同。区域的划分与消防的分区相同。客房音响的设置，是为了给客人提供音乐欣赏，建立舒适的休息氛围，为客房音响的设置，是为了给客人提供音乐欣赏，建立舒适的休息氛围，为了适应不同爱好，一般在床头柜控制板上装设能选听了适应不同爱

8、好，一般在床头柜控制板上装设能选听2 21010种广播节目的选择开种广播节目的选择开头，客房音响在紧急事件发生时也将被强行切换为紧急广播。头，客房音响在紧急事件发生时也将被强行切换为紧急广播。第6页，共69页，编辑于2022年，星期三 2 2、有线电视系统（含卫星电视）、有线电视系统（含卫星电视）、有线电视系统（含卫星电视）、有线电视系统（含卫星电视）是以接收电视广播为目的，它以有线传输方式将电视信号分别送到电视系统的是以接收电视广播为目的，它以有线传输方式将电视信号分别送到电视系统的各个终端用户。各个终端用户。这样就解决了接收电视信号由于反射而产生重影的弊端，改善了由于高层建筑阻挡而形成这样

9、就解决了接收电视信号由于反射而产生重影的弊端，改善了由于高层建筑阻挡而形成的电波阴影区处的接收效果（对天线传输而言），而且不占用有限的无线电空间，并保证了的电波阴影区处的接收效果（对天线传输而言），而且不占用有限的无线电空间，并保证了信号的传输容量和质量。信号的传输容量和质量。但是，在智能建筑中，人们并不满足于仅仅接收电视台电视广播这种单一的功能，而要求它能传送其他但是，在智能建筑中，人们并不满足于仅仅接收电视台电视广播这种单一的功能，而要求它能传送其他信号，例如卫星电视节目；用录像机、信号，例如卫星电视节目；用录像机、VCDVCD、DVDDVD和调制器自办节目等。这就要求系统更加完善，更加和

10、调制器自办节目等。这就要求系统更加完善，更加复杂，数字有线电视系统还将增加电视点播、电视购物、电视诊疗、电视图书、电视信息等，极大提高了复杂，数字有线电视系统还将增加电视点播、电视购物、电视诊疗、电视图书、电视信息等，极大提高了电视系统的功能。电视系统的功能。因为有线电视系统不向外界辐射电磁波，以有线闭路形式传送音视频信号（电视信号），所以也被人们称为闭路因为有线电视系统不向外界辐射电磁波，以有线闭路形式传送音视频信号（电视信号），所以也被人们称为闭路电视电视(CATV)(CATV)系统。实际上有线电视系统由于不断的发展和扩大（有开路又有闭路），因而也被称之系统。实际上有线电视系统由于不断的发

11、展和扩大（有开路又有闭路），因而也被称之为电缆电视系统（为电缆电视系统（Cable TelevisionCable Television，缩写为，缩写为CATVCATV）。）。第7页，共69页，编辑于2022年，星期三第二节 声音的概念 研究声音的是为了研究音响技术，研究音响技术是为了满足人们的听觉享受，声学所要讨论的是听觉器官所感觉的现象它涉及的范围非常广泛本节我们只研究声音怎样发生、怎样传播以及声音本身具有的特性等问题，至于生理学和心理学等方面的问题，不在我们讨论学习范围之内。第8页，共69页，编辑于2022年，星期三一、声源和声波 声音是由物体的振动并在介质中传播而形成的。例如用鼓槌敲击

12、鼓皮，于是鼓皮发声音是由物体的振动并在介质中传播而形成的。例如用鼓槌敲击鼓皮，于是鼓皮发生振动而发声；用弓拉琴，于是琴弦发生振动而发声；吹笛，笛腔内的空气柱发生振生振动而发声；用弓拉琴，于是琴弦发生振动而发声；吹笛，笛腔内的空气柱发生振动而发声；人说话、唱歌，是人的声带振动和口腔的共鸣而发声；把音频电流送人扬动而发声；人说话、唱歌，是人的声带振动和口腔的共鸣而发声；把音频电流送人扬声器，扬声器的纸盒发生振动而发声。声音的产生必须有三个条件，一是振动的物体，声器，扬声器的纸盒发生振动而发声。声音的产生必须有三个条件，一是振动的物体，二是传播振动的介质，三是有听觉感。二是传播振动的介质，三是有听觉

13、感。1 1声源声源声源声源 发生声音的振动源就叫做发生声音的振动源就叫做“声源声源”，上面提到的，振动着的鼓皮、琴弦、歌手的声，上面提到的，振动着的鼓皮、琴弦、歌手的声带以及轰鸣着的喷气发动机等都是声源。由声源发出的声音必须通过媒体才能传播到带以及轰鸣着的喷气发动机等都是声源。由声源发出的声音必须通过媒体才能传播到我们的耳朵，让我们听到。空气是最常见的媒体，其他媒体如水、金属、木材、塑料我们的耳朵，让我们听到。空气是最常见的媒体，其他媒体如水、金属、木材、塑料等也都能传播声音，其传播能力甚至比空气还要好。例如把耳朵贴近铁轨可以听到在等也都能传播声音，其传播能力甚至比空气还要好。例如把耳朵贴近铁

14、轨可以听到在空气中听不到的远处火车运行的声音，这些声音就是通过钢轨传来的。没有媒体的帮空气中听不到的远处火车运行的声音，这些声音就是通过钢轨传来的。没有媒体的帮助人们就无法听到声音，例如在外层空间，由于是真空没有空气及其他媒体，宇航员助人们就无法听到声音，例如在外层空间，由于是真空没有空气及其他媒体，宇航员是无法直接对话的。只能通过无线电波来传送声音。是无法直接对话的。只能通过无线电波来传送声音。第9页，共69页，编辑于2022年，星期三声源有两种基本形式：声源有两种基本形式：机械声源（利用机械振动产生的声音）；机械声源（利用机械振动产生的声音）；空气振动声源（由空气柱辐射产生的声音）。空气振

15、动声源（由空气柱辐射产生的声音）。根据声音发生和应用的不同，声源大体可分为三类：根据声音发生和应用的不同，声源大体可分为三类：环境音响（自然现象本身发出的声音）；环境音响（自然现象本身发出的声音）；动作音响（一切通过人为动作产生的声音）；动作音响（一切通过人为动作产生的声音）；非现实音响（现实生活中不存在的声音）。非现实音响（现实生活中不存在的声音）。2 2声波声波声波声波 那么，声音在媒体中是怎样传播的呢那么，声音在媒体中是怎样传播的呢?原来，当声源振动时，它将带动邻近媒体的质点发生振动，而这些质点又会牵动它们自原来，当声源振动时，它将带动邻近媒体的质点发生振动，而这些质点又会牵动它们自己周

16、围的质点发生振动，于是声源的振动就被扩散开来并传播出去。己周围的质点发生振动，于是声源的振动就被扩散开来并传播出去。由声源引起的媒体的振动形成由声源引起的媒体的振动形成“声波声波”。声波的形成与传播的过程同水波很相似。声波的形成与传播的过程同水波很相似。当我们用一根棍子在平静的水面上点动时，就会看见水波源源不断地从被扰动的地方当我们用一根棍子在平静的水面上点动时，就会看见水波源源不断地从被扰动的地方扩散开来并传播出去。由于我们看不见空气的振动，所以也看不见空气中的声波。但扩散开来并传播出去。由于我们看不见空气的振动，所以也看不见空气中的声波。但如果把发声的扬声器浸在水里，我们就会看见水面的声波

17、，其波纹会比棍子掀起的水如果把发声的扬声器浸在水里，我们就会看见水面的声波，其波纹会比棍子掀起的水波细密得多。声波是一种纵波，媒体振动方向与转播方向是一致的。波细密得多。声波是一种纵波，媒体振动方向与转播方向是一致的。第10页，共69页，编辑于2022年，星期三二、声速及声的传播二、声速及声的传播1 1声速声速声速声速 声音的传播是需要时间的，一个众所周知的例子是雷声，我们都有这样的感受，闪声音的传播是需要时间的，一个众所周知的例子是雷声，我们都有这样的感受，闪电过后，一段时间我们才听到雷声，这说明雷声从打雷的地方传来需要时间，而且这电过后，一段时间我们才听到雷声，这说明雷声从打雷的地方传来需

18、要时间，而且这个时间比光传来所需的时间要长得多，声音传播的时间取决于声源的距离和声音的传个时间比光传来所需的时间要长得多，声音传播的时间取决于声源的距离和声音的传播速度播速度即即“声速声速”。在本书中，声速用。在本书中，声速用c c表示，其单位为米表示，其单位为米 /秒（秒（mms s）。实验）。实验证明，声速主要是由媒体证明，声速主要是由媒体(以及影响媒体的因素以及影响媒体的因素)决定的，与声音的其他参数决定的，与声音的其他参数(例如频率、例如频率、振幅等振幅等)无关，即在不同的媒体中，声音的传播速度是不同的，同一媒体因为温度，压力等无关，即在不同的媒体中，声音的传播速度是不同的，同一媒体因

19、为温度，压力等的不同声音的传播速度也是不同的。如在标准大气压下和温度为的不同声音的传播速度也是不同的。如在标准大气压下和温度为2020时，声音在空气中的时，声音在空气中的传播速度约为传播速度约为344m344ms s。在工程计算中可取。在工程计算中可取340m340ms s，表，表1111列出在标准大气压下，列出在标准大气压下，0 0时各种媒体中的声速，表时各种媒体中的声速，表1212列出在标准大气压下，不同温度下干燥空气中的声速。列出在标准大气压下，不同温度下干燥空气中的声速。由这两个表可看出，水中的声速很大，大约是空气中声速的由这两个表可看出，水中的声速很大，大约是空气中声速的4 45 5

20、倍，金属中的声倍，金属中的声速比水中的更大。速比水中的更大。一般来讲，声音的速度随温度的增加而增加，在空气中，温度每升高一般来讲，声音的速度随温度的增加而增加，在空气中，温度每升高1 1，声，声速约增加速约增加0 0.6m6ms s。第11页，共69页，编辑于2022年，星期三表表表表 11 011 0时各种媒体介质中的声速时各种媒体介质中的声速时各种媒体介质中的声速时各种媒体介质中的声速表表表表 12 12 不同温度下干燥空气中的声速不同温度下干燥空气中的声速不同温度下干燥空气中的声速不同温度下干燥空气中的声速 第12页，共69页，编辑于2022年，星期三2 2直射声直射声直射声直射声 人耳

21、接收到的从声源直接传来的声音称为直射声，它具有声源本身的特性。人耳接收到的从声源直接传来的声音称为直射声，它具有声源本身的特性。3 3反射声反射声反射声反射声 声波在传播过程中遇到障碍物，一部分将被反射，称为反射声，特别当障碍物的尺声波在传播过程中遇到障碍物，一部分将被反射，称为反射声，特别当障碍物的尺寸远大于声波波长时，声波将发生明显的反射，我们经常听到的回声就是声波反射所寸远大于声波波长时，声波将发生明显的反射，我们经常听到的回声就是声波反射所造成的。造成的。4 4、声绕射、声绕射、声绕射、声绕射 当障碍物的尺寸与声波波长在同一数量级时，声波将绕过障碍物而无当障碍物的尺寸与声波波长在同一数

22、量级时，声波将绕过障碍物而无反射，这种现象称为声波的绕射。反射，这种现象称为声波的绕射。5 5、声吸收、声吸收、声吸收、声吸收 声波在传播过程中，遇到墙面、天花板或其他各种物体的表同时形成声波反射，并声波在传播过程中，遇到墙面、天花板或其他各种物体的表同时形成声波反射，并在这些表面产生摩擦消耗能量，声能因而将衰减，这种现象称为这些障碍物对声波的在这些表面产生摩擦消耗能量，声能因而将衰减，这种现象称为这些障碍物对声波的吸收。在建筑物内，常利用某些特殊材料来吸收声能以减弱反射声，达到控制混响时吸收。在建筑物内，常利用某些特殊材料来吸收声能以减弱反射声，达到控制混响时间和消除回声的目的。间和消除回声

23、的目的。第13页，共69页，编辑于2022年，星期三三、声波的频率、波长和相位三、声波的频率、波长和相位1 1频率频率频率频率 频率就是每秒钟内往复振动的次数（单位时间内的振动次数），振动一来一往频率就是每秒钟内往复振动的次数（单位时间内的振动次数），振动一来一往为一次，也叫一周，声波的频率也就是声音的频率，频率用为一次，也叫一周，声波的频率也就是声音的频率，频率用f f表示，其单位为赫表示，其单位为赫兹（兹（HzHz）每秒振动一周为）每秒振动一周为1Hz1Hz1 KHz 1000Hz1 MHz 1000 kHz 1000000 Hz 由频率单一的振动所产生的声音称纯音，由若干频率的复合振动所

24、由频率单一的振动所产生的声音称纯音，由若干频率的复合振动所产生的声音称复音，各种声音都包含着特定的频率成分，每种声音所具产生的声音称复音，各种声音都包含着特定的频率成分，每种声音所具有的频谱称为声谱。一个声音之所以不同于另一个声音，主要在于声谱有的频谱称为声谱。一个声音之所以不同于另一个声音，主要在于声谱不同。不同。第14页，共69页，编辑于2022年，星期三频率与声音音调的关系是：频率与声音音调的关系是：频率低，相应的音调就低（声音就越低沉）；频率高，相频率低，相应的音调就低（声音就越低沉）；频率高，相应的音调就高（声音就越尖锐）。两个不同频率的声音作比较应的音调就高（声音就越尖锐）。两个不

25、同频率的声音作比较时，起决定意义的是两个频率的比值，而不是它们的差值。用时，起决定意义的是两个频率的比值，而不是它们的差值。用来比较两个声频大小的物理量叫倍频程，倍频程定义为两个声来比较两个声频大小的物理量叫倍频程，倍频程定义为两个声音的频率之比以音的频率之比以2 2为底的对数，其公式为：为底的对数，其公式为：n log 2（f1/f2）（1111）第15页，共69页，编辑于2022年，星期三2 2波长波长波长波长 波长是声源每振动一周声波所传播的距离，也就是声波两个波峰之间的波长是声源每振动一周声波所传播的距离，也就是声波两个波峰之间的距离（即一个周波的长度），波长用希腊字母距离（即一个周波

26、的长度），波长用希腊字母 表示，其单位为米（表示，其单位为米（mm），波），波长、频率、声速之间的关系为长、频率、声速之间的关系为 （1212）由上述公式可看出，频率越高则波长越短，即波长同频率成反比，这是一个很重要的概由上述公式可看出，频率越高则波长越短，即波长同频率成反比，这是一个很重要的概念，以后讨论到声音的反射、绕射等问题时将会用到这个概念。念，以后讨论到声音的反射、绕射等问题时将会用到这个概念。从式（从式（1212）中我们还可看出，同一声波在不同媒体中传播，由于其声速的不）中我们还可看出，同一声波在不同媒体中传播，由于其声速的不同，其频率也将发生变化。同，其频率也将发生变化。第16页

27、，共69页，编辑于2022年，星期三3 3相位相位相位相位 声波的相位也可简称为相。一般说来，相位是用来描述简谐振动（正弦声波的相位也可简称为相。一般说来，相位是用来描述简谐振动（正弦振动或余弦振动）在某一个瞬间的状态的物理量，由于声波来源于振动，所振动或余弦振动）在某一个瞬间的状态的物理量，由于声波来源于振动，所以也有相位问题。相位用相位角来表示。如图以也有相位问题。相位用相位角来表示。如图1 11 a1 a）中标出了某一个正弦波）中标出了某一个正弦波上的四个状态点：上的四个状态点：A A、B B、C C、D D。其中其中A A点处于由负向正过渡的状态，也是正弦波的起始点，称为相位；点处于由

28、负向正过渡的状态，也是正弦波的起始点，称为相位；B B点处于向正半峰发展的中间过渡点，称为相位；点处于向正半峰发展的中间过渡点，称为相位；C C点处于正波峰点，称为相位；点处于正波峰点，称为相位；D D点点处于负波峰点，称为处于负波峰点，称为相位（也称相位）；也就是说一个周期为。在一个周波之相位（也称相位）；也就是说一个周期为。在一个周波之内，任何一点的相位都是不同的，各对应于一个确定的相位角值；而在另一个周内，任何一点的相位都是不同的，各对应于一个确定的相位角值；而在另一个周期中，各相位将会重复出现。所以声波传播的路径上，每隔一个波长的距离，其期中，各相位将会重复出现。所以声波传播的路径上，

29、每隔一个波长的距离，其相位相同；而每经历半个波长则其相位相反（相位角的符号相反）。至于声波在相位相同；而每经历半个波长则其相位相反（相位角的符号相反）。至于声波在其起始点的相位则同声源的相位相同。图其起始点的相位则同声源的相位相同。图11 b)11 b)为各种声波的频率。为各种声波的频率。第17页，共69页，编辑于2022年，星期三图图11 声波的相位、振幅与频率声波的相位、振幅与频率a)声波的相位、振幅声波的相位、振幅 b)声波的频率声波的频率相位的概念对理解声波的叠加、干涉以及扬声器的连接方法都有重要意义。第18页，共69页，编辑于2022年，星期三第三节 播音的声学原理一、声压、声压级与

30、声功率级一、声压、声压级与声功率级1 1声压声压声压声压 在媒体中传播的声音（声波），所到之处会引起媒体局部在媒体中传播的声音（声波），所到之处会引起媒体局部压强发生微小的变化，尽管这种变化非常微小，但仍可用仪器压强发生微小的变化，尽管这种变化非常微小，但仍可用仪器测量出来。这种由于声波扰动引起的逾量压强（总压强与原始测量出来。这种由于声波扰动引起的逾量压强（总压强与原始压强之差）称为声压，单位为帕（压强之差）称为声压，单位为帕（PaPa）即牛米）即牛米2 2（N Nm2m2）。）。声压是作为声音强弱的一种量度。人耳的感知声压范围在声压是作为声音强弱的一种量度。人耳的感知声压范围在1kHz1k

31、Hz时为时为210-5210-520Pa20Pa，其下限为，其下限为210-5 Pa 210-5 Pa（仅可听闻），（仅可听闻），这个声压值叫做闻阈。上限为这个声压值叫做闻阈。上限为20 Pa20 Pa（震耳欲痛的声音），这个声（震耳欲痛的声音），这个声压值叫做痛阈。压值叫做痛阈。第19页，共69页，编辑于2022年，星期三2 2声压级声压级声压级声压级 为了便于实际应用，声压常以声压级来表示。为了便于实际应用，声压常以声压级来表示。（1313）式中式中:L L p p 声压级声压级 （dBdB）；）；P P 声压声压 （PaPa）；）；P P0 0 参考基础声压，即闻阈参考基础声压，即闻阈P

32、 P0 0 210210-5-5 Pa Pa。我们知道声音是由机械振动产生的，但不是任何机械振动我们知道声音是由机械振动产生的，但不是任何机械振动都能形成可闻的声音。实验和经典理论认为只有频率在都能形成可闻的声音。实验和经典理论认为只有频率在20 Hz20 Hz至至20 KHz 20 KHz 之间的机械振动才能发出人类可以听闻的声音，因此之间的机械振动才能发出人类可以听闻的声音，因此这个频率段成为声频。人耳的这个频率段成为声频。人耳的1 KHz 1 KHz 感知声压级范围是感知声压级范围是0 dB0 dB（可闻阈）至（可闻阈）至120 dB120 dB（痛阈）。（痛阈）。第20页，共69页，编

33、辑于2022年，星期三 实验表明，人耳对声音的强弱感觉并不直接同声压成正比，例如当声压增加实验表明，人耳对声音的强弱感觉并不直接同声压成正比，例如当声压增加2 2倍时，我们只觉得声音增加了倍时，我们只觉得声音增加了0.30.3倍，当声压分别增加至倍，当声压分别增加至1010倍、倍、100100倍、倍、10001000倍倍时，我们的感觉是声音增强了时，我们的感觉是声音增强了1 1倍、倍、2 2倍、倍、3 3倍。这种关系恰好与倍。这种关系恰好与1010为底的对数关系为底的对数关系相符合，因此声压级正好用来描述我们的听觉。相符合，因此声压级正好用来描述我们的听觉。声压级也常用声压级也常用SPLSPL

34、来表示，在工程中实际声场的声压级通常是不必计算的，有来表示，在工程中实际声场的声压级通常是不必计算的，有一种仪器叫做声级计，它可直接显示被测声场声压级的分贝值。一种仪器叫做声级计，它可直接显示被测声场声压级的分贝值。为使大家有一个概念，表为使大家有一个概念，表1313列出几种典型情况下声场的声压级数值。列出几种典型情况下声场的声压级数值。表表表表 13 13 几种典型情况的声压级数值几种典型情况的声压级数值几种典型情况的声压级数值几种典型情况的声压级数值第21页，共69页，编辑于2022年，星期三3 3声功率声功率声功率声功率 声源辐射声波时对外做功，声功率是指声源在单位时间声源辐射声波时对外

35、做功，声功率是指声源在单位时间内向外辐射的总能量，轻声耳语时声功率大约为内向外辐射的总能量，轻声耳语时声功率大约为0 0.001001 WW，而喷气飞机的声功率可大于而喷气飞机的声功率可大于10000W10000W。声功率可表示为声功率可表示为 W U 2 Ra （1414）式中式中 W W 声功率（声功率（WW）；）；U U 流体的体积速度（流体的体积速度（m m 3 3s s）；）；R Ra a 声源的辐射声阻（声源的辐射声阻（PasPasm m 3 3）；）；第22页，共69页，编辑于2022年，星期三声功率也常以声功率级声功率也常以声功率级L Lw w表示，它是待测声功率与基准声功率之

36、表示，它是待测声功率与基准声功率之比，取常用对数乘比，取常用对数乘1010，单位，单位dBdB。（1515）式中式中 W W 声功率（声功率（WW）；）；WW0 0 参考基准声功率，参考基准声功率，WW0 0 10 10-12-12 （WW）；）；L Lw w 声功率级声功率级 （dBdB）。）。第23页，共69页，编辑于2022年，星期三 声压级声压级Lp与声功率级与声功率级Lw有如下关系：有如下关系：用于球面扩散的声源：用于球面扩散的声源：Lp Lw 201g201gr r 1010.9 9 （1616）用于半球面扩散的声源（如声源靠近地面时）：用于半球面扩散的声源（如声源靠近地面时）：L

37、p Lw 201g201gr r 7 7.9 9 （1717）上两式中，上两式中，r r为计算点到声源的距离（为计算点到声源的距离（mm）。）。人耳对声音强弱的辨别能力约为人耳对声音强弱的辨别能力约为0 0.5dB5dB，一般在，一般在3dB3dB之内的变化可以认为声音强弱没有太大的变之内的变化可以认为声音强弱没有太大的变化。化。顺便指出，为了适应人类的主观听觉以及其他感觉，不仅声压级用顺便指出，为了适应人类的主观听觉以及其他感觉，不仅声压级用dBdB做单位，许多电声设备的指标都以做单位，许多电声设备的指标都以dBdB为单位，例如设备为单位，例如设备的放大量（增益）和衰减量，话筒和扬声器的灵敏

38、度以及设备的输入、输出电平等都常常以的放大量（增益）和衰减量，话筒和扬声器的灵敏度以及设备的输入、输出电平等都常常以dBdB为单位。其中，有的用分贝来表示为单位。其中，有的用分贝来表示一种相对的变化。例如功率放大（或衰减）了一种相对的变化。例如功率放大（或衰减）了1010倍、倍、100100倍、倍、10001000倍倍 分别称增益（或衰减）为分别称增益（或衰减）为10dB10dB、20dB20dB、30dB30dB。另。另外，有的用外，有的用dBdB来表示一种绝对的量值。例如功率电平以来表示一种绝对的量值。例如功率电平以1mW1mW（0 0.775V775V600600）为）为0dB0dB，伏

39、特电平以，伏特电平以1V1V为为0dB0dB，电压电，电压电平以平以0 0.775V775V（不论阻抗是多少）为（不论阻抗是多少）为0dB0dB。比。比1mW1mW大大1010倍、倍、100100倍、倍、10001000倍倍 的功率电平分别称为的功率电平分别称为10dB10dB、20dB20dB、30dB30dB，比，比1V1V大大1010倍、倍、100100倍、倍、10001000倍倍 的伏特电平则分别称为的伏特电平则分别称为20dB20dB、40dB40dB、60dB60dB。有时，为了详细区分以。有时，为了详细区分以上几种电平，分别把它们写成上几种电平，分别把它们写成dBmdBm（毫瓦功

40、率电平）和（毫瓦功率电平）和dBVdBV（伏特电平）。（伏特电平）。第24页，共69页，编辑于2022年，星期三二、人的听觉特性二、人的听觉特性 声音的三要素：音调、响度、音色。正是三者不同的配合使人耳感到千差万别的声音。声音的三要素：音调、响度、音色。正是三者不同的配合使人耳感到千差万别的声音。1 1音调（声频）音调（声频）音调（声频）音调（声频）表示声音的高低，是人耳对声音频率的生理感受的表征。声音的频率越高则音调越高，音调并不简单地正比于表示声音的高低，是人耳对声音频率的生理感受的表征。声音的频率越高则音调越高，音调并不简单地正比于声音的频率，它还与声压的大小和声波的波形有关。声音的频率

41、，它还与声压的大小和声波的波形有关。正常入耳对声音频率的感知范围是正常入耳对声音频率的感知范围是20Hz20Hz20kHz20kHz，称为，称为“音频音频”。频率低于。频率低于20Hz20Hz的的“声音声音”叫做次叫做次声，频率高于声，频率高于20kHz20kHz的的“声音声音”叫做超声。一般地说次声和超声是人类听不见的，因此我们把叫做超声。一般地说次声和超声是人类听不见的，因此我们把20Hz20Hz20kH20kH的的整个频率区域称为整个频率区域称为“声频带声频带”或或“音频带音频带”。自然界中的绝大多数声音，包括人们的说话声，昆虫、动物的叫声、美妙的音乐以及机器的轰自然界中的绝大多数声音，

42、包括人们的说话声，昆虫、动物的叫声、美妙的音乐以及机器的轰鸣都是复音。鸣都是复音。从另一个角度来说，各种声音都包含着特定的频率成分，而且各种成分的强度也不尽相同，针对这种情从另一个角度来说，各种声音都包含着特定的频率成分，而且各种成分的强度也不尽相同，针对这种情况，我们说每一种声音都具有自己的频谱也叫声谱。一个声音之所以不同于另一个声音，主要是因它们的况，我们说每一种声音都具有自己的频谱也叫声谱。一个声音之所以不同于另一个声音，主要是因它们的声谱不同。交响乐的声谱散布于整个声频带（声谱不同。交响乐的声谱散布于整个声频带（20Hz20Hz20kHz20kHz）。）。在音频范围内，一般人耳对在音频

43、范围内，一般人耳对1kHz1kHz的纯音最为敏感，故以的纯音最为敏感，故以1kHz1kHz划界，分为低频段和高频段。划界，分为低频段和高频段。第25页，共69页，编辑于2022年，星期三2 2响度（声强）响度（声强）响度（声强）响度（声强）响度表示声源所发声音人耳感觉的强弱，也就是常说的音量大小，响度表示声源所发声音人耳感觉的强弱，也就是常说的音量大小，它是人耳对声音声压的生理感受的表征，一般说声压越大则响度越大，它是人耳对声音声压的生理感受的表征，一般说声压越大则响度越大，但响度并不完全正比于声压，它还与人的生理特性、声音的频率和波形但响度并不完全正比于声压，它还与人的生理特性、声音的频率和

44、波形有关。响度的单位为有关。响度的单位为“宋（宋（sonesone）”，国际上规定，频率为，国际上规定，频率为1kHz1kHz、声压级为、声压级为40dB40dB时的响度为时的响度为1 1宋。宋。1 1毫宋相当于人耳刚能听到的声音响度。毫宋相当于人耳刚能听到的声音响度。响度级的单位为响度级的单位为“方（方（phonphon）”，它指声压级为，它指声压级为0dB0dB的的1KHz1KHz纯音所引纯音所引起的响度感觉称做起的响度感觉称做0 0方（注意，方（注意，0 0方不是不响，而是仅可听闻的声响）。响度方不是不响，而是仅可听闻的声响）。响度级为级为4040方时，响度为方时，响度为1 1宋，响度级

45、每增加宋，响度级每增加1010方，响度增加方，响度增加1 1倍。倍。响度和表示声音客观强弱的物理量响度和表示声音客观强弱的物理量声强有关，这个关系很复杂，对声强有关，这个关系很复杂，对同一音调来说，声强越大响度越大，声强与离开声源的距离的平方成反同一音调来说，声强越大响度越大，声强与离开声源的距离的平方成反比。比。表表1414给出了部分响度与声压级的关系。给出了部分响度与声压级的关系。第26页，共69页，编辑于2022年，星期三表表表表 14 14 部分响度与声压级的关系部分响度与声压级的关系部分响度与声压级的关系部分响度与声压级的关系3 3音色（音品）音色（音品）音色（音品）音色（音品）音色

46、表示声源所发声音的特色，是人耳用于区别相同响度和音调的两音色表示声源所发声音的特色，是人耳用于区别相同响度和音调的两音色表示声源所发声音的特色，是人耳用于区别相同响度和音调的两音色表示声源所发声音的特色，是人耳用于区别相同响度和音调的两种声音的独特生理感受。例如入耳可以分辨出管弦乐中的各种乐器声，种声音的独特生理感受。例如入耳可以分辨出管弦乐中的各种乐器声，种声音的独特生理感受。例如入耳可以分辨出管弦乐中的各种乐器声，种声音的独特生理感受。例如入耳可以分辨出管弦乐中的各种乐器声，它并不基于音调或响度的不同，而主要根据音色的差别来判断。不同的它并不基于音调或响度的不同，而主要根据音色的差别来判断

47、。不同的它并不基于音调或响度的不同，而主要根据音色的差别来判断。不同的它并不基于音调或响度的不同，而主要根据音色的差别来判断。不同的发音结构会形成不同的音色，就像不同的光谱结构会形成不同的颜色一发音结构会形成不同的音色，就像不同的光谱结构会形成不同的颜色一发音结构会形成不同的音色，就像不同的光谱结构会形成不同的颜色一发音结构会形成不同的音色，就像不同的光谱结构会形成不同的颜色一样。样。样。样。在复音中除了频率为在复音中除了频率为在复音中除了频率为在复音中除了频率为f f 的基音振幅最大外，还有的基音振幅最大外，还有的基音振幅最大外，还有的基音振幅最大外，还有2 2f f、3 3f f、4 4f

48、 f 等频率的等频率的等频率的等频率的振幅很小的成分叫泛音。决定声音品味的主要因素是音调和音色。一个振幅很小的成分叫泛音。决定声音品味的主要因素是音调和音色。一个振幅很小的成分叫泛音。决定声音品味的主要因素是音调和音色。一个振幅很小的成分叫泛音。决定声音品味的主要因素是音调和音色。一个声音的音调是由它的基音频率声音的音调是由它的基音频率声音的音调是由它的基音频率声音的音调是由它的基音频率(基频基频基频基频)决定的，基频越高则音调也越高，中央决定的，基频越高则音调也越高，中央决定的，基频越高则音调也越高，中央决定的，基频越高则音调也越高，中央C C（简谱（简谱（简谱（简谱C C调调调调1 1）的

49、基频是）的基频是）的基频是）的基频是261.6Hz261.6Hz，而，而，而，而A A调（标准音）的基频则是调（标准音）的基频则是调（标准音）的基频则是调（标准音）的基频则是440Hz440Hz。基频每升。基频每升。基频每升。基频每升高一倍，音调就升高高一倍，音调就升高高一倍，音调就升高高一倍，音调就升高8 8度，泛音的频率和振幅决定这个声音的音色。度，泛音的频率和振幅决定这个声音的音色。度，泛音的频率和振幅决定这个声音的音色。度，泛音的频率和振幅决定这个声音的音色。第27页，共69页，编辑于2022年，星期三4 4时间差和回声时间差和回声时间差和回声时间差和回声 一般人耳可以区别大于一般人耳

50、可以区别大于50ms50ms时间差而先后到达的两个声音。时间差而先后到达的两个声音。直射声和回声的时间差常达近百毫秒乃至数秒，因此人耳是能直射声和回声的时间差常达近百毫秒乃至数秒，因此人耳是能够分辨的。够分辨的。当时间差小于当时间差小于50ms50ms时，人耳一般难以区分，人们觉得直射时，人耳一般难以区分，人们觉得直射声和反射声连成一片，仅能感觉到音色和响度的差异。声和反射声连成一片，仅能感觉到音色和响度的差异。5 5方位感方位感方位感方位感 人们通过双耳定位，可以判断声音的方向和声源的方位，即人们通过双耳定位，可以判断声音的方向和声源的方位，即具有方位感，人耳对水平方向的分辨能力较强，可以分