关于声音方面的基础教程!
一直以来都想抽点时间写一些音频方面的基础的知识上来,但是因为工作或许自身的某些原因一直都没能穿上来,今天开始就慢慢得写一些出来吧,速度可能会很慢的,希望大家能见谅阿!
首先,声音是物理中机械运动的一种,是由振动引起的,当然并不是所有的振动都能产生声音(这里的声音指人耳能听到的声音)。人耳能听到的声音是极其有限的,首先频率要在20Hz~20KHz之间,当然很多人都还达不到这个限值;低于20Hz的是次声波,高于20KHz的是超声波。大小一般认为是在0dB~120dB之间,当然这个还要随着频率的不同而变化,这个具体的在以后会讲到。
声源 声强(W/m2) 声强级(分贝) 人的感觉
听觉阈 1×10-12 0
细语、隔声房间、树叶微动10-11~10-10 10~20 很静
住宅(静)、礼堂(静)、耳语10-10~10-8 20~40 安静
收音机\电视(轻)、交谈(平均)、住宅(平均)10-8~10-6 40~60 较静
收音机\电视(平均)、工厂(平均) 、街市(平均)10-6~10-4 60~80 响
警笛、工厂(闹时)、街市(喧闹)10-4~10-2 80~100 较响
摇滚音乐、钉锤声、放炮(近距)、响雷10-2~10-1 100~110 极响
痛觉阈 1(100) 120 震耳
频率是在单位时间内的振动次数,单位是赫兹(Hz)。在20Hz~20KHz的范围内,人们一般把声音分为三个或者四个频带,低频(20Hz~500Hz)中频(500Hz~5000Hz)高频(5KHz~20KHz);低频(20Hz~250Hz)中低频(250Hz~1000Hz)中高频(1000Hz~5KHz)高频(5KHz~20KHz),当然我这个分发也不是很正确,有很多地方和这个不一样。
声音的传播是需要中间媒体的,在真空当中不能传播。平时我们能听到旁边的人说话是靠空气传播的。而且声音在不同的媒介中传播的速度也是不一样的,在通常环境下的空气中的传播速度是340米/秒。
波长是指声音在传播过程中,空气层的密部和疏部向前移动。由于空气的固有弹性,疏密的压力变化将依次向四外传播,辐射出一系列有规则的波。声波的波长就是这一段路程的长,恰好排列波的一个密部和一个疏部。波长与频率和速度有关,知道了速度和频率,就可以算出波长:C=l/f。
通常认为声音在传播当中是以直线指向传播(高音)或者直线扩散传播(低音),但是在遇到障碍物的时候还会发生反射、衍射等现象。
声音在传播当中需要消耗一定的能量,举个很简单的例子,在5米远听见的音量和在1米远听见的要小很多。这就是声音被传输的媒介吸收的缘故。不同的东西对声音的吸收的强度是不一样的,比如在被窝里说话,房间外面的人就很难听到,而在阳台上说话,就是隔了一个房间也能听到。这种现象在建筑声学中显得非常重要,人们利用各种材料或者不同的形状把墙壁做成吸收或者反射面,以适应不同环境的需要。比如在录音室,墙上一般都是厚厚的吸音板或吸音棉,而在音乐厅则一般是大理石或者反射板。
声波是一种正弦波,在数学上用正弦或者余弦函数来表示。所以声音就有振幅、频率、相位三个参数。在听觉上这三个参数分别影响的是响度(音量)、音高、方位和音色(在多种声音的复合中)。当然在自然界中没有单纯的基音,都是复合音,各种不同响度、频率、相位声音的组合,所以也就有了各种千奇百怪的声音,各种不同音色的乐器,男高音和女高音的区别,美妙的音乐等等。
在声音的组合中有个很重要的概念,就是谐波(谐音),谐波的定义是而频率与基音频率成整数倍的分音。还有一个就是泛音(我曾查过资料,有些书中指泛音和谐音是一个概念),泛音是指频率比基音高的分音,没有整数倍的关系。在实际的生活当中谐波会经常的出现,当然不仅仅是在声音这方面,特别是在高频电路中有大量的存在。谐波有利也有弊,在声音方面,倍数较低的谐波(称低次谐波),如1:2、4:4可以产生悦耳的谐音,而倍数较高的谐音(称高次谐波),如8:9、8:15则会产生刺耳的噪音。在乐器中不同音色的主要的区别就在于泛音,乐器在发出基音的同时,总会伴随着一系列泛音的出现,由于不同乐器的泛音不相同,所以就算它们发出同一个音高的音,听起来也不相同,就是这些泛音决定了一个乐器所发出的声音音色地特征。
八度音,是一种2:1的频率关系。比如在国际标准中,中音A的音高频率是440Hz,那个880Hz就比440Hz刚好高一个八度。八度音的频率不同,但是一般人的感觉相同。