聲學(xué)原理知識(shí)普及

1、聲學(xué)原理知識(shí)普及,緒 論,我們生活在聲音的世界里自然界中的聲音音樂(lè)，語(yǔ)言， 噪聲聲波探測(cè),人類的精神生活需要。,聲學(xué)藝術(shù),緒 論,什么是聲學(xué)？ 產(chǎn)生——傳播——接收——效應(yīng)。從史前時(shí)期開(kāi)始的。,緒 論,人類對(duì)聲學(xué)現(xiàn)象的研究,我國(guó)，11世紀(jì)，沈括 西方，17世紀(jì)，索沃 伽利略， 17世紀(jì)林賽（R. Bruce Lindsay），牛頓，拉普拉斯等19世紀(jì)末，瑞利,人類對(duì)聲學(xué)現(xiàn)象的研究,1877年,德國(guó)

2、人西門(mén)子（E.W.Scimens）1924年，美國(guó)的賴斯（C.W.Rice）和凱洛格（E.W.Kollogg）1936年，Small1970年代， A.N.Thiele和R.H.Small。20世紀(jì)開(kāi)始，賽賓,什么是聲音？,聲音的三要素 響度__指聲音的強(qiáng)弱程度，單位為分貝（dB）； 音調(diào)__聲音的高低頻率，人耳可聞?lì)l率稱音頻或聲頻：20Hz~20KHz 音色__聲音的特征，基音及泛音的強(qiáng)弱比例，主要由諧音的

3、多寡及相對(duì)振幅所決定。,聲音,響度,人耳所能察覺(jué)的最小聲壓為0分貝，所能承受的最大聲壓為120分貝。以現(xiàn)實(shí)生活中的現(xiàn)象來(lái)列舉聲壓的分布情況： 10---20分貝：鐘表行走聲 80---100分貝：街道上卡車聲 20---40分貝：小聲交談 100---120分貝：交響樂(lè)最強(qiáng)音 40---60分貝：老式空調(diào)機(jī) 120---140分貝：噴氣式飛機(jī)起飛 60-

4、--80分貝：喧鬧的辦公室,注：人耳的聽(tīng)力痛閥為120分貝。,音調(diào),人耳可聞?lì)l率稱音頻或聲頻：20Hz ~ 20KHz 。以劃分七段為例： 20—40Hz 超低音 單位：赫茲（Hz） 40—160Hz 低音

5、160—315Hz 中低音 315—2500Hz 中音 2500—5000Hz 中高音 5000—10000Hz 高音 10000—2

6、0000Hz 超高音,注：每秒鐘的震動(dòng)次數(shù)為頻率，寫(xiě)作Hz赫茲。,音色,音色：聲音的特色特征。,音色 ≠ 音質(zhì) 音質(zhì)的含義：聲音的品質(zhì) ＝ 響度 + 音調(diào) + 音色（又稱聲音的質(zhì)感 ）,人耳聽(tīng)覺(jué)的基本特性,1．人耳聽(tīng)覺(jué)范圍可聞聲、聽(tīng)閾和痛域決定了人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍。（1）可聞聲。（2）聽(tīng)閾。（3）痛域。,2．聽(tīng)覺(jué)等響特性 什么是聽(tīng)覺(jué)等響特性？（1）人耳對(duì)3～4 kHz頻率范圍內(nèi)的聲音響度感覺(jué)

7、最靈敏。（2）聲壓級(jí)越高，等響曲線越趨于平坦，聲壓級(jí)不同。,人耳聽(tīng)覺(jué)的基本特性,3．聽(tīng)覺(jué)掩蔽特性（1）頻域掩蔽。（2）時(shí)域掩蔽。,人耳聽(tīng)覺(jué)的基本特性,14／424,聽(tīng)覺(jué)掩蔽特性圖,時(shí)域掩蔽特性,頻域掩蔽特性,立體聲基本知識(shí),1．立體聲基本概念,2.立體聲的成分立體聲的成分可以分為直達(dá)聲，反射聲，混響聲三類：,音響系統(tǒng)概述,前級(jí)（前置）放大器,后級(jí)功率放大器,右音箱,左音箱,TV,藍(lán)牙,WIFI,MP3,DVD,,,,,,,

8、,,,,,,,,,,耳機(jī),均衡器,,,,DSP,解碼,輸入放大,音調(diào)控制,平衡控制,響度、音量控制,,,,,,,,前置放大器及DSP的構(gòu)成,DSP,輸入,濾波器,分頻網(wǎng)絡(luò),1、輸出功率 單位：瓦（W） 2、信噪比 (SNR) 單位：分貝（dB）　3、頻率響應(yīng) 單位：赫茲（Hz）　4、失真 單位：諧波失真度（﹪THD）　5、負(fù)載阻抗 單位：歐姆（Ω）,功放系統(tǒng)主要性能指標(biāo),什么是Hi-F

9、i？,系統(tǒng)簡(jiǎn)述,輸入：提供音頻信號(hào)。前置+DSP：混樂(lè)、延時(shí)、音質(zhì)補(bǔ)償?shù)?。功放：聲音放大、立體感。音箱：聲音重放。,揚(yáng)聲器,揚(yáng)聲器（俗稱“喇叭”）是什么？,揚(yáng)聲器是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)器（推動(dòng)空氣振動(dòng)發(fā)聲）,電能,,,,,,轉(zhuǎn)換器,聲音,,,,聲波的形成,被困住的空氣會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)烈的彈簧效應(yīng),,,,,,,壓縮,拉伸,,,,聲波的傳遞,,,壓縮,拉伸,聲波,波長(zhǎng)聲速——340m/s。,,,,揚(yáng)聲器定義與分類：,揚(yáng)聲器的定義；,,揚(yáng)聲器

10、的分類,1．揚(yáng)聲器類型（1）按電-聲換能方式的不同分類：常用的有電動(dòng)式、壓電陶瓷、電容式(靜電式)；（2）按放音頻率范圍分類：有低音揚(yáng)聲器、中音揚(yáng)聲器、高音揚(yáng)聲器，以及全頻帶揚(yáng)聲器。,注：目前絕大多數(shù)的音響設(shè)備都是采用電動(dòng)式揚(yáng)聲器。,（1）電動(dòng)式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)。主要由磁路系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)及支撐輔助系統(tǒng)3部分組成。①磁路系統(tǒng)：②振動(dòng)系統(tǒng)：③支撐輔助系統(tǒng)：電動(dòng)揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)圖：,電動(dòng)式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu),電動(dòng)式揚(yáng)聲器常見(jiàn)結(jié)構(gòu),電動(dòng)式揚(yáng)聲

11、器主要有錐體式和球頂式兩種； 低音外磁式,高音內(nèi)磁式,電動(dòng)式揚(yáng)聲器發(fā)聲原理圖,原理：左手定則,電動(dòng)式揚(yáng)聲器主要性能參數(shù),公稱阻抗IMP（Z）Fo最低共振頻率靈敏度SPL（聲壓）額定功率P(rms)其他常用的參數(shù)包括η0,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss等。,公稱阻抗IMP Fo最低共振頻率: 是指揚(yáng)聲器阻抗曲線

12、第一個(gè)極大值對(duì)應(yīng)的頻率.,電動(dòng)式揚(yáng)聲器主要性能參數(shù),電動(dòng)式揚(yáng)聲器主要性能參數(shù),靈敏度SPL（聲壓）,聲壓級(jí)dB,定義在空氣中參考聲壓Pref，一般取為2×10-5帕,,電動(dòng)式揚(yáng)聲器主要性能參數(shù),額定功率是指揚(yáng)聲器能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在不引起損壞前所能接受的最大功率。使用時(shí)要注意不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)該值的80%，以保證揚(yáng)聲器的安全。,兩個(gè)常用的定律,1.聲壓級(jí)平方反比定律：離揚(yáng)聲器的距離每增加1倍，聲壓級(jí)降低6db.,2.

13、功率與聲壓級(jí)的關(guān)系：功率每增加1倍，聲壓級(jí)升高3db.如SPK在輸入1W功率時(shí)可發(fā)出98db的聲壓，那么輸入2W時(shí)則達(dá)到101db聲壓。,常見(jiàn)的揚(yáng)聲器-低音揚(yáng)聲器,中音揚(yáng)聲器,高音揚(yáng)聲器,音箱,音箱的工作原理（1）聲短路。（2）敞開(kāi)式障板。,封閉音箱。倒相音箱?？占埮枋揭粝洌o(wú)源輻射器音箱）。曲徑式（迷宮式）音箱。號(hào)筒式音響。音柱。,音箱類型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

14、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,音箱類型示意圖,音質(zhì),音質(zhì)（聲音的品質(zhì)）?聲音的大小不是唯一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。?儀器只能測(cè)其物理量。?不可知性。?心理聲學(xué)的范疇,Psychoacoustics。?目前沒(méi)

15、有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“英國(guó)聲”、“美國(guó)聲”和“德國(guó)聲”,“英國(guó)聲”—— 此類器材音色柔和、細(xì)膩、溫暖，音樂(lè)感濃郁，久聽(tīng)不厭， 比較適合聆聽(tīng)古典音樂(lè)、交響樂(lè)、輕音樂(lè)和美聲歌曲等藝術(shù)類作品。但是動(dòng)態(tài)不如美國(guó)器材大，瞬態(tài)反應(yīng)較慢，效率也相對(duì)較低。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“英國(guó)聲”—— 常見(jiàn)音箱品牌有TANNOY（天朗）、B&W（寶華）、KEF（卡夫）、SPENDOR（思奔達(dá)）、HARBETH（雨后

16、初晴）、ATC、LINN（蓮）、PROAC（貴族）、MISSION（美聲）、CELESTION（百變龍）Acoustic Energy （AE）等等。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“美國(guó)聲”—— 此類器材講究氣勢(shì)、力度和氣魄，低音再現(xiàn)震撼，動(dòng)態(tài)寬，反應(yīng)快，沖擊力強(qiáng)，聲音表現(xiàn)緊張刺激，效果強(qiáng)勁而豪爽，有特別擅長(zhǎng)營(yíng)造氣氛的特點(diǎn)，也較適合家庭影院使用。在音樂(lè)的表現(xiàn)方面，質(zhì)感與透明度不夠理想，音色上略顯偏冷、偏硬，缺乏音樂(lè)韻味

17、。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“美國(guó)聲”—— 常見(jiàn)音箱品牌有Polk Audio ,JBL、BOSE（博士）、Infinity（燕飛利仕）、Klipsch（杰士）M&K、THIEL（超澳）、MARTIN LOGAN（馬丁.羅根）等等。,注：還有 另一個(gè)著名品牌 SONOS 。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“德國(guó)聲”——（又稱歐洲聲） 其特點(diǎn)介于“英國(guó)聲”和“美國(guó)聲”之間，聲音表現(xiàn)比較均衡，音色純正而樸實(shí)，聲音通

18、透而富有彈性，清晰度高，質(zhì)感強(qiáng)烈，素有中性之稱，對(duì)于不同類型的音樂(lè)都有很大的寬容度，為現(xiàn)代國(guó)際電聲界努力發(fā)展的方向。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),“德國(guó)聲” —— （又稱歐洲聲） 常見(jiàn)音箱品牌有德國(guó)的ELAC（意力）、HECO(德高)、VISATON（威莎通） CANTON（金榜），丹麥的DALI（達(dá)尼）、DYNAUDIO（丹拿）、意大利的chario (卓麗)，法國(guó)的JMlab（勁浪）等等。,典型音質(zhì)的評(píng)價(jià),人聲及不同樂(lè)器特點(diǎn),1

19、、男女人聲：圓潤(rùn)度、豐滿度及透明度。2、打擊樂(lè)器：瞬態(tài)反映能力。3、交響樂(lè)：層次感，現(xiàn)場(chǎng)空間感。4、電子合成音樂(lè)：聲壓動(dòng)態(tài)范圍。5、爵士樂(lè)：定位及立體聲音箱的一致性。6、獨(dú)奏樂(lè)器：解析力、透明度及音色。,以正確的音量播放音樂(lè),雙聲道立體聲的擺放,高保真雙聲道立體聲音箱典型擺放方法,正確擺放：,家庭影院音箱擺放,ITU國(guó)際電信聯(lián)盟,家庭影院音箱擺放,杜比Dolby,童聲高音頻率范圍為260-880，低音頻率范圍為19

20、6-700。女聲高音頻率范圍為220-1.1K,低音頻率范圍為200-700。男聲高音頻率范圍為160-523，低音頻率范圍為80-358。極低頻 20~40：低音大提琴、低音巴松管、管風(fēng)琴、鋼琴、土巴號(hào)低頻 40~80：大鼓、法國(guó)號(hào)、巴松管、低音單簧管中低頻 80~160：定音鼓、男低音、上述樂(lè)器中頻 160~1280：所有樂(lè)器、人聲、厚實(shí)與否中高頻 1280~2560：中提琴上限、長(zhǎng)笛、單簧管、雙簧管高端、短笛低端、三

21、角鐵、鈸高頻 2560~5120：小提琴上限、鋼琴、短笛高端、泛音極高頻 5120~20k：泛音（諧波）,人聲及樂(lè)器重要頻率范圍,SONOS 產(chǎn)品簡(jiǎn)介,PLAY 5,5個(gè)D類數(shù)字功效 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)5個(gè)揚(yáng)聲器。2個(gè)高頻揚(yáng)聲器2個(gè)中頻揚(yáng)聲器 確保音質(zhì)如水晶般清澈純粹。搭配1個(gè)低頻揚(yáng)聲器，使聲音更加渾厚飽滿、層次豐富。,SONOS 產(chǎn)品簡(jiǎn)介,PLAY 3,3個(gè)D類數(shù)字功放，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)3個(gè)揚(yáng)聲器。2個(gè)中頻揚(yáng)聲器1個(gè)高頻揚(yáng)聲器搭配，確