6.1.1 基本概念
1.声音三要素
声音三要素是:频率,声速,波长。
(1)频率(+):声波在一分钟内振动的次数称为频率,单位是赫兹(Hz)。
一般人耳只能听到20Hz~20kHz的声波。低于20Hz的声音叫次声,高于20kHz的声音叫超声。
频率的划分:20Hz~60Hz超低频,60Hz~250Hz低频,250Hz~2K中频,2kHz~4kHz中高频,4kHz~6kHz高频,6kHz~20kHz超高频。
(2)声速(C):单位是米/秒
声速是声波传播的速度。空气中的声速为340m/s。在空气压强不变的情况下,空气密度是随着温度的变化而变化的。因此声速也随之改变。
(3)波长(λ):声源完成一周的振动,声波所传播的距离,称为声波的波长(λ)。单位为米(m)。声速、频率和波长的关系为:
λ=C/f
通过对不同频率的波长计算可以知道:频率越低,波长越长;频率越高,波长越短。由于波长的不同,高、低频声波表现出不同的传播特性。
2.声音的传输特性
(1)直射:前面无物体。
(2)反射:由于高频声波的波长短,在传播过程中,遇到物体(该物体通常比波长大)的阻挡会产生反射和折射现象。在这里它和光的某些特性是一样的。因此高频声波常在声场中用于定位。
(3)绕射:低频声波的波长长,在传播过程中,遇到物体的阻挡时,因该物体通常比波小,能绕过物体继续传播,这就是绕射现象。
(4)相位:简单地说就是频音信号的+、-极。如果+信号使扬声器振膜向前运动,那么-号就是使扬声器振膜向后运动。在一对扬声器中,其中一只扬声器的一对线中+、-极和另一只扬声器中的+、-极接法是相反的,称为相位相反。
(5)声短路:在频率相同的两个声波中,若相位相反,叠加后声音的能量减少,甚至为零而听不到声音,这种现象称为声短路。
在汽车音响安装实践中,对相位的正反往往不太重视,甚至有原装扬声器的相位是反的。虽然同样能发出声音,但对于高品质的音乐欣赏损害是很大的。
(6)波节:当两个频率相同、振幅相同,但方向相反的声波叠加时,就变成了不传播的驻波,此时声波的振幅叠加后在某一质点上为零,空气中的这些质点因而不振动,称为波节。驻波是声波干涉的一种特殊现象。
图6-1 声短路
图6-2 相位正确
相位正确:在产生波节的同时,空气中另一些质点在其中心位置振动,振幅最大(相当于两个声波振动之和)称为波腹。其余各质点的运动规律处于波节、波腹之间。
如何辨别系统相位对与否?
可以这样检验:在一对扬声器中先连接一只扬声器,听听它的中低频。然后再将一对扬声器都接上,再听听它的中低频。如果一只扬声器的中低频好于一对扬声器的中低频,那么相位一定是反的。因为一只不可能好过一对,是被抵消了,这时你只要将其中任何一只扬声器的+、-极换一下即可。
3.音质
音质实际上是由音调、音色、音量及音品四大要素组成的。
(1)音调:是由声波的频谱所决定的,反映声音频率的高低,主要与音源每秒振动的次数有关。音调是人耳对声音频率高低的主观感受。音调低,音源振动频率就低,声音低沉;音调高、音源振动频率高,声音尖锐。常用形容词有:低沉、尖锐等。
(2)音色:是由声波的频谱所决定的,其与音调的区别是,音调表现的是单一频率,而音色则是由多种频率所组成的复合频串的表现。音色体现了声音的色彩和特点,常用形容词有:甜美、圆润等。
(3)音品:是由声波的波形所决定的。在音乐中的声音,其谐波组成和波形的包络,包括声音的起始和结束的瞬态,也就是声音的成长和衰变的过程确定了声音的特征,称为音品。常用的形容词是:清晰、结实有力等。
(4)音量:是由声波的振幅所决定的,表示声音的强弱程度,它不像声压级有一个量化的标准,一般是入耳对声音大小的一种主观感受。
声音的强弱可用声压、声压级、声强、声强级等表示。
人耳听音范围:20Hz~20kHz
从人耳听闻2×10-5 Pa到痛阈2×10Pa这样声压相差百万位的变化范围,用声压级表示时,就变成0dB到120dB的变化范围。
表6-1 声音强度与声压
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