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物理音響學是什麼

發布時間:2022-08-21 14:45:41

1. 物理 音響

振幅。

2. 音箱的工作原理是什麼

組成

音響設備大概包括功放、周邊設備(包括壓限器、效果器、均衡器、激勵器等)、揚聲器(音箱、喇叭)、調音台、聲源(如麥克風、樂器、VCD、DVD)顯示設備等等加起來一套。

其中,音箱就是聲音輸出設備、喇叭、低音炮等等,一個音箱里包括高、低、中三種揚聲器,三種但不一定就三個。

音響發聲原理

揚聲器是由電磁鐵、線圈、喇叭振膜組成。揚聲器把電流頻率轉化為聲音。

物理學原理,當電流通過線圈產生電磁場,磁場的方向為右手法則。

揚聲器播放C調,其頻率為256Hz,即每秒振動256次。

聲器輸出256Hz的交流電,每秒256次電流改變,發出C調頻率。當電線圈與揚聲器薄膜一起振動,推動周圍的空氣振動,揚聲器由此產生聲音。

人耳可以聽到的聲波的頻率一般在20赫茲至20000赫茲之間,所以一般的揚聲器都會把程序設定在這個范圍內。工作原理和上述相同。能量的轉換過程是由電能轉換為磁能,再由磁能轉換為機械能,再從機械能轉換為聲音。

3. 音箱所說的聲學是什麼意思

專業解析

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聲學是物理學的一個二級學科,是研究媒質中機械波(即聲波)的科學,研究范圍包括聲波的產生,接受,轉換和聲波的各種效應。同時聲學測量技術是一種重要的測量技術,有著廣泛的應用。最簡單的聲學就是聲音的產生和傳播,這也是聲學研究的基礎。[1]

聲音是由物體振動產生的。聲音的傳播需要介質,它可在氣體、液體和固體中傳播,但真空不能傳聲。聲音在不同物質中的傳播速度也是不同的,一般在固體中傳播的速度最快,液體次之,在氣體中傳播得最慢。並且,在氣體中傳播的速度還與氣體的溫度和壓強有關。有規律的悅耳聲音叫樂音,沒有規律的刺耳聲音叫噪音.響度、音調和音色是決定樂音特徵的三個因素。

培養目標

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在本學科專業領域掌握堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識,了解有關聲學發展的國際前沿領域和發展動態,具有一定的分析問題和解決問題的能力和較強的獨立從事科學研究的能力,在科學研究和專門技術上做出創造性成果。[2]

學科方向

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物理聲學


物理聲學是聲學的基礎研究方向。目前,該方向有如下研究子方向。(1)非線性聲學:非線性振動動力學,振動激勵下流體和顆粒介質中的非線性波動,周期與復雜介質(結構)中的非線性聲波,聲波非線性界面效應,聲孤子及其混沌。(2)強聲學:含泡液體等多相介質中的聲傳播,聲空化現象,聲致發光現象,等等。(3)空氣聲學與聲凝聚:霧狀氣體、含微粒物質氣體中聲的傳播,聲與物質的相互作用,聲致凝聚、結晶效應,等等。

光聲學


該方向是聲學(超聲學)與光信息科學與技術相結合而形成的交叉學科方向,主要研究光聲熱波效應與成像技術,激光超聲理論與成像技術,光聲技術在集成電路和材料無損檢測與評價中的應用,微電子聲學系統。

超聲學


該方向研究超聲波的基本理論及其在電子、通訊、工業、交通等領域的應用,設如下兩個子方向。(1)超聲電子學:超聲在固體以及復合介質中的傳播理論,聲表面波現象,復合超聲換能器設計,聲表面波通訊器件及其在通訊領域的應用,微機械聲學傳動和感測器件及其應用。(2)檢測聲學:超聲在非均勻媒質、板狀、層狀或柱狀媒質中的傳播特徵,超聲導波技術,蘭姆波感測技術,超聲工業無損檢測與評價,人工聲帶隙材料及其應用。

生物醫學超聲學


該方向是超聲學與生物學、醫學等學科相結合而形成的交叉學科方向,是超聲學、生物醫學工程學的前沿研究方向之一。主要研究領域包括:(1)醫學超聲工程:醫學超聲信號處理的理論與技術,新型超聲電子診斷器械與設備以及超聲手術器械;(2)非線性超聲及其醫學成像:生物媒質中的非線性聲學效應和聲傳播特徵,非線性超聲參量成像,高頻超聲成像,超聲造影劑,超聲影像處理技術;(2)超聲生物醫學效應:超聲對人體組織和生物大分子的物理、生物與化學效應,高強度聚焦超聲及其醫療應用,生物組織的超聲處理,超聲安全與超聲劑量學。

音頻聲學


音頻聲學研究可聽聲范圍內的一切聲學問題,主要有如下若干個子方向。(2)環境與建築聲學:雜訊與振動控制原理,有源消聲技術與有源抗雜訊耳罩,雜訊評價與治理;房間聲場及其計算,建築物與廳堂聲學效果設計,隔聲技術,聲隱形技術;(3)電聲學與音響工程:揚聲器和擴聲系統,計算機電聲系統輔助測量與設計,音箱設計專家系統和電聲測量專家系統,數字音頻技術。

聲信號處理


該方向設有兩個子方向。(1)語音信號處理:強雜訊背景下信息提取的聽覺模型、語音識別和混合盲信號分離,自適應語音消噪,語音特徵二值量化和話者識別,語音人工神經網路處理;(2)非線性聲信號處理:混沌聲信號處理及其應用,語音的非線性動力學與非線性(混沌)預測模型及其應用,聲混沌編碼及其在安全通訊中的應用。

研究方向

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(01)超聲檢測

(02)水聲學

(03)換能器與感測器

(04)聲信號處理

(各個招生單位研究方向略有不同,以上以北京大學為例)

考試科目

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1 101思想政治理論

2 201英語一

3 301數學(一)

4 935普通物理 (包括力學、電磁學、光學)

(各個招生單位考試科目略有不同,以上以北京大學為例)

(五)相近學科

與此專業相關的學科有:無線電物理,信號與信息處理,傳播學,水聲工程,光學。

推薦院校

以下院校是該專業研究生院實力較強者,建議選報:

南京大學,西北工業大學,同濟大學,清華大學,華南理工大學,吉林大學

發展前景

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在當前大學生就業形勢嚴峻的背景下,畢業生的深造比例達50%以上。超過 60% 的畢業生繼續深造,畢業生一次性就業率長期保持在100%以上。

就業趨勢是:碩士49% 去外企, 23% 去高科技企業, 9% 去國企,其他去企業、攻博、出國等。

從就業走向來看基本上在北京等大城市就業。

就業方向

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聲學的就業方向是:高等院校、科研院所和高科技公司。主要從事音頻工程,建築聲學,雜訊控制,超聲電子器件,超聲醫療儀器,以及 IT行業等領域相關的各類工作。

主幹課程

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A類

科學社會主義理論與實踐

自然辯證法概論

英語

B類

現代數字信號處理

信號處理中的數學方法

C類

固體中聲傳播理論和應用

非線性聲學

聲學進展

近代聲學實驗

聲輻射原理

D類

光聲學

聲電子學

聲學基礎

音頻聲學進展

(各個招生單位課程設置略有不同,以上以南京大學為例)

4. 音樂音響學是什麼意思

「音響學」的歐美原文Akustik (acoustics),源自希臘語dkovelv,從廣義說,它被應用於所有音響研究。因此,作為基礎科學的「音響物理學」、「音響生理學」、「音響心理學」,作為應用科學的「電子音響學」、「建築音響學」等等都為它所包容(音樂中很重要的「音聲學」往往也可以包括在其中)。
然而作為音樂學一分科的音響學,意義更窄,只涉及音樂的音響物理的側面。在這里通常區別為兩個分科,一是對空氣和發音體振動的研究,包括音的強度、長度、高度、音色和倍音、協和音等等,二是對與樂器構造和演奏會場有重要關系的共鳴、余響、立體音響等因素的研究。關繫到演奏會場的音響學往往也特別稱之為「空間音響學」(Raum-Akustik)。音樂必須首先考慮聽眾,在音樂音響學的名義下,除了物理學的音響學之外,也往往包括生理學和心理學的音響學(例如E.Kickton),不過關於音的生理學和心理學的研究,通常在別的分科處理。

引自網路

5. 從物理學的角度來說什麼叫雜訊 什麼叫樂聲

在中國傳統音樂理論遺產中,有一門科學,自公元前7世紀起便有人開始探究。其後2600餘年,綿延不絕,一直持續到今天。它就是一度被學術界稱為「絕學」的「律學」。

律學,即研究樂音體系中音高體制及**互的數理邏輯關系的科學。它是音樂聲學(音響學)、數學和音樂學互相滲透的一種交叉學科。在有關音高體制的研究與應用中,律學規律幾乎無處不在。例如:旋律音程的結構與音準;調式與和聲理論中的和諧原則;多聲部縱向結合時的各種音程關系;旋宮轉調;樂器製造及調律中的音準與音位的確定;重唱重奏、合唱合奏中的音準調節,都與律學有直接關系

從心理聲學的角度來說,噪音又稱雜訊,一般是指不恰當或者不舒服的聽覺刺激。它是一種由為數眾多的頻率組成的並具有非周期性振動的復合聲音。簡言之,噪音是非周期性的聲音振動。它的音波波形不規則,聽起來感到刺耳。從社會和心理意義來說,凡是妨礙人們學習、工作和休息並使人產生不舒適感覺的聲音,都叫噪音。如流水聲、敲打聲、沙沙聲,機器轟鳴聲等,都是噪音。它的測量單位是分貝。零分貝是可聽見音的最低強度。

噪音有高強度和低強度之分。低強度的噪音在一般情況下對人的身心健康沒有什麼害處,而且在許多情況下還有利於提高工作效率。高強度的噪音主要來自工業機器(如織布機、車床、空氣壓縮機、風鎬、鼓風機等)、現代交通工具(如汽車、火車、摩托車、拖拉機、飛機等)、高音喇叭、建築工地以及商場、體育和文娛場所的喧鬧聲等。這些高強度的噪音危害著人們的機體,使人感到疲勞,產生消極情緒,甚至引起疾病。高強度的噪音,不僅損害人的聽覺,而且對神經系統、心血管系統、內分泌系統、消化系統以及視覺、智力等都有不同程度的影響。如果人長期在 95 分貝的雜訊環境里工作和生活,大約有 29% 的會喪失聽力;即使雜訊只有 85 分貝人,也有 10% 的人會發生耳聾; 120~130 分貝的雜訊,能使人感到耳內疼痛;更強的噪音會使聽覺器官受到損害。在神經系統方面,強噪音會使人出現頭痛、頭暈、倦怠、失眠、情緒不安、記憶力減退等癥候群,腦電圖慢波增加,植物性神經系統功能紊亂等;在心血管系統方面,強噪音會使人出現脈搏和心率改變,血壓升高,心律不齊,傳導阻礙滯,外周血流變化等;在內分泌系統方面,強噪音會使人出現甲狀腺機能亢進,腎上腺皮質功能增強,基礎代謝率升高,性機能紊亂,月經失調等;在消化系統方面,強噪音會使人出現消化機能減退,胃功能紊亂,胃酸減少,食慾不振等。總之,強噪音會導致人體一系列的生理、病理變化。有人曾對在噪音達 95 分貝的環境中工作的 202 人進行過調查,頭暈的上中 39% ,失眠的占 32% ,頭痛的占 27% ,胃痛的占 27% ,心慌的占 27% ,記憶力衰退的占 27% ,心煩的占 22% ,食慾不佳的占 18% ,高血壓的占 12% 。所以,我們不能對強噪音等閑視之,應採取措施加以防止。當然,人們對噪音比較敏感,各個體之間是有很大差異 ,有的人對噪音比較敏感,有的人對噪音有較強的適應性,也與人的需要、情緒等心理因素有關。不管人們之間的差異如何,對強噪音總是需要加以防止的。

6. 音響的認識

音響與聲學

(1)聲學歷史
當森林中有一棵樹倒塌下來時,發出一陣轟然大響聲音,但是沒有人在這個原始森林中,所以就聽不到這聲音。這算不算有聲音發出來呢?聲音是肯定發出來了,因為當樹干及樹枝接觸地面時,它們都會產生某些聲音,但是沒有人聽見,但這聲音對於人類或其他動物所聽到的是有所不同,所以這就是聲學上所說的心理(Psychoacoustics)。

我在這里講的聲學原理,最主要是讓一個調音員能夠了解聲學的各方面,而不是進行聲學研究,或是碩士、博士的聲學論文,所以我在這書內講的聲學理論都是實際可以給在現場操作音響的人用得上的。

1915年,有一個美國人名叫 E. S.Pridham將一個當時的電話收聽器套在一個播放唱片音響的號角上,而聲音可以給一群在舊金山市慶祝聖誕的群眾聽時,電聲學就誕生了。當第一次世界大戰結束之後,在美國哈定總統(Harding)就職典禮上,美國貝爾公司把電話的動圈收聽器連接在當時的唱片唱機的號角上,就能夠把聲音傳給觀看總統就職典禮的一大群群眾,因此就產生了很多專業的音響研究及開發了擴聲工程這門學問。音響研究人員不單純是努力地把音響器材進行改進,也做了各類不同的實驗來了解人類對聽覺的反應。但最高級的音響研究人同都明白音響學是要整體的研究,要了解音響器材的每一個環節,及人類對聽覺的生理反應,他們在過去多年內直至現在都作出了很大的貢獻。早在1877年,英國的萊李爵士(LordRaleigh)就已經做過聲學的研究,他曾經說過:「所有不論直接或間接有關音響的問題,一定要用我們的耳朵來做決定,因為它是我們的聽覺的器官,而耳朵的決定就應該算是最後決定,是不需要再接受上訴的。但這不是等於所有的音響研究都是單靠用耳朵來進行。當我們發現聲音的根基是一個物理的現象時,我們探測這個音響境界就要轉到另外一個領域范圍,它就是物理學。重要的定率是可以從研究這方面而來,而我們的聽覺感應也一定要接受這些定率。」我們可以從以上一段文字看到,就算在沒有電聲音響學產生的時候,老前輩科學家都認為這個是物理的領域。

著名科學家英國的卡爾文勛爵常常說:「當你度量你所述的事物,而能用數字來表達它,你對這事物已有些知識。但如果你不能用數字來表達它,那麼你的知識仍然是簡陋的和不完滿的;對任何事物而言,這可能是知識的始源,但你的意念還未達到科學的境界。」卡爾文勛爵(1824—1907)是19世紀最出色的科學家之一,後世的科學家為了要紀念這位偉人,把絕對溫度—273.16攝氏度命名為0度卡爾文度。

戴維斯夫婦(Don& Carolyn Davis)是《音響系統工程》(Sound SystemEngineering)這本書的作者。這書被稱為音響聖經,幾乎是每一個外國研究音響的人必讀之物。我引述他書內這一段:「具有數學和物理學的知識,是實質上了解音響工程學的必要條件。對這兩種科學認識越深,越能使你跨越從感覺上所得到的意念,而達到用科學來引證事實。著名音響家占士摩亞曾經說過:『在音響學中,任何在表面看來很明顯的事情,通常都是錯誤的』。」

我在以上引述了幾位科學家及音響學家的訓言,主要是因為現在大部分做音響的人士,他們當然是對音響及音樂很有興趣,但是以為光靠他們的聽覺就可以鑒定什麼是好或不好的音響,不明白這是一門專業的工程學問,是做不好音響的。遠在19世紀的萊李爵士已經指出這是一個科學的境界,現代的音響工程學也像其它科學學術一樣正在努力地發展,所以音響工程學是離不開數學及物理學的。

( 2)現場音晌與錄音室音晌的分別
在這里所講解的現場音響地操作,它與錄音技術是有很多不同的地方,有很多人以為音響的最高境界就是錄音技術,這是不全面的。在錄音技術上,基本是沒有碰到反饋的情況,因為在一個錄音室內進行操作時,所有的外圍因數都可以得到控制,但是在現場音響重播時,我們是不可以避免有很多現場音響的問題,所以現場音響和錄音音響是兩種不同的學問。

現場音響跟錄音室音響的要求是不同的,所以有很多器材也是不同的。例如在錄音室內所用的調音台,它們的每路輸入都有多個參數均衡,讓錄音師可以把每路輸入的音源盡量做最精密地微調,務求達到最好的音源效果。一個用來做現場音響的調音台,通常在它的每路輸入,均衡都是比較簡單的。因為很多時候,現場調音師根本就沒有很多時間把每路的音源做很仔細地微調,而在現場音響的調音台每路的音量控制推桿,它們除了可以把音量做衰減外,也可以增益10—14dB。如果做錄音室用的調音台,這推桿很多時候是不需要做增益的,所以這推桿的英文名稱就是fader,意思就是衰減器。用在現場音響的大功率功放,它們都會有風扇作為散熱用途,因為現場音響的功放是常常在最大功率輸出的情況下工作,並且有很多時候是在戶外做現場音響時,周圍的溫度可能相當高。如果在錄音室內,通常都一定會有空調,溫度當然不會太高,而錄音室內的功放,主要是用來推監聽音箱用的,當然不需要輸出很大的功率,所以功放只需要用普通的散熱器,就可以把很小的熱量散走。如果功放裝有風扇的話,風扇發出來的聲音反而造成噪音,所以在錄音室內的功放基本上是不需要風扇的。

現場音響所用的音箱,為著要把很大的聲壓傳播繪在遠距離的觀眾,所以它們是需要很高效率的,但在錄音室內所用的監聽音箱,是錄音師用來監聽聲源或錄音的最後結果,錄音師是坐在距監聽音箱很近的地方來監聽,所以監聽音箱是一種近音場的音箱,不需要高靈敏度,作用跟現場音響音箱是完全不同的。

(3)音頻與波長的關系
很多現場調音師都沒有理會到音頻與波長的關系,其實這是很重要的:音頻及波長與聲音的速度是有直接的關系。在海拔空氣壓力下,21攝氏溫度時,聲音速度為344m/s,而我接觸國內的調音師,他們常用的聲音速度是34Om/s,這個是在15攝氏度的溫度時聲音的速度,但大家最主要記得就是聲音的速度會隨著空氣溫度及空氣壓力而改變的,溫度越低,空氣里的分子密度就會增高,所以聲音的速度就會下降,而如果在高海拔的地方做現場音響,因為空氣壓力減少,空氣內的分子變得稀少,聲音速度就會增加。音頻及波長與聲音的關系是:波長=聲音速度/頻率;λ=v/f,如果假定音速是344 m/s時,100Hz的音頻的波長就是3.44 m,1000hz(即lkHz)的波長就是34.4cm,而一個20kHz的音頻波長為1.7cm。

(4)音箱的高、中、低頻率

例如我們現在有一個18時的紙盆揚聲器單元,裝置在一個用木材造的音箱內,而這音箱的面板面積是 l平方米,即這面板的高度及寬度均是l米。我們怎樣計算這音箱的高、中、低頻率呢?首先我們要計算這音箱面板的對角長度,是2的方根=1.414m,任何頻率的l/4波長是超過1.414m時,對這音箱來說它就是低頻;如果一個頻率的 l/4波長是1.414m時,波長就是4×1.414m=5.656m,這頻率=344m/s÷5.656m=60.8/s=60.8Hz,所以任何音頻低於60.8Hz時,對這音箱來說就是它的低頻率。當60.8Hz或更低的頻率從這音箱傳播出來時,它們的擴散形象是球型的,等於如果我們把這音箱懸掛在一個房間中間時,這些頻率的音量在音箱的前後左右及上下所發出來的聲壓都是差不多的,放出來的聲音變成沒有方向性。當某頻率的l/4波長是小於音箱面板的對角長度,但這波長又大於揚聲器的半徑時,這段頻率就是這音箱的中頻率。例如我們現在是用一個18時單元,這單元的半徑為9寸,就是22.86cm=0.2286m,這個音頻為344m/s÷02286m=1505Hz,從60.8Hz-1505HZ頻就是這音箱的中頻率。中頻率從這音箱所擴散出來的形狀是半球形的,即如果我們把這段頻率從剛才懸掛在房間中心的音箱放出來時,聲音從音箱面板擴散出來的形狀是半球形。在音箱後面是聽不到這段頻率的聲音。1505Hz及更高的頻率,對這音箱來說就是它的高頻率。高頻率從音箱擴散出來的聲音形狀是錐形的,頻率越高,錐的形狀越窄。通常如果頻率超過開始高音頻的4倍時,聲音擴散出來的形狀會慢慢變成一條直線而不擴散,如果不是坐在對正單元的位置,就聽不到這些高頻率。所以很多高頻率單元如果是紙盆型的話,這紙盆的直徑是很小的,把這音箱的高頻下限盡量提高,希望能夠使高頻擴散的寬度增加。我們常常見到家庭音響音箱中的高音單元,通常會用l—2時的紙盆單元,或半球狀的單元,理由就是這個原因。而專業現場音響的高音單元,因為要發出很大的高頻聲壓,所以說一定是採用號角處理的。

( 5)各類不同的音場
當一個紙盆揚聲器接受了從功放傳過來的信號後,紙盆就會作出前後的搖動,當紙盆向前推進時,紙盆撞擊到它前面的空氣分子,在紙盆前面的空氣就會增加壓力,這些分子就會繼續向前推進,碰撞它們前面的空氣分子,造成輕微的高氣壓。當紙盆向後退時,紙盆前面的空氣分子就會產生輕微的真空,然後這些分子會跟著紙盆的後退,造成這里的空氣有輕微的壓力減少。但我們不要忘記,空氣是有彈力的,但在紙盆前面的空氣是剛剛被紙盆的動作搖動,不能達到空氣本身的彈力,這時我們便要看這頻率的波長,聲音是要直到離開紙盆的距離有2.5倍波長時,這些空氣才發揮出造成聲音的彈力。例如一個100Hz的頻率,它的波長是3.44米,所以聲音要離開紙盆2.5×3.44米=8.6米之外,才是真正的這個100Hz的聲音。如果用10OHz來算,離開紙盆的距離還沒達到8.6米就為 lOOHz的近音場,而超過8.6米才是100Hz的遠音場。為什麼我們要了解遠近音場呢?很多時候在一隊樂隊中的電貝司手,他往往都不了解近音場的效果,而在他的電貝司音箱上,有一個均衡旋鈕就是寫著貝司(Bass),正是這樂手的稱號。電貝司手通常會站在離開電貝司音箱不遠的地方做演奏,如果他站在近音場時,有時會覺得低音不足,就會把這Bass的均衡旋鈕盡量調大,但聽眾在他們的位置就會聽得到很強烈的低音,很多時候造成不好的效果。這些強烈的低音也會跑進歌手的話筒,如果調音師因為覺得歌手的聲音不足夠時,就會把歌手這一路的聲音提高,但也同時把電貝司的低音量也提高了,調音就遇上了困難。電貝司的最低E弦是41Hz,但因為拾音器是放在弦的末段,所以41hz第一個諧音82Hz才是主要的電貝司低頻率,82Hz的波長是4.2米(344m/s 除以82/s=4.195m),所以差不多要離開電貝司音箱10米左右才是這82Hz的遠音場,而因為電貝司手不會站到離開他的音箱這么遠的距離時,他聽到的聲音只是近音場,而不是聽眾所聽得到的聲音。所以我們當說到揚聲器的遠近音場時,最主要是注意到頻率及它的波長,而不是單純看離開音箱多遠就是等於遠或近音場,最主要就是記得我們當欣賞音樂時,是要在遠音場的位置,而不是在近音場的位置。

(6)直接音場、反射音場、不直接音場
當揚聲器在一個房間內發出聲音,聽眾可以聽到直接從揚聲器傳過來的聲音,這就是直接音場(indirectfield),但也可以聽到從牆、天花板及地板所反射過來的聲音,這就叫做反射音場(reverberantfield)。聽眾聽到越多的直接音場的聲音,反射音場的聲音就越小時,這聲音就越好,因為直接音場的聲音是可以控制的,但反射音場的聲音是不能控制的,只會把直接育場發出來的聲音加上喧染,把原本聲音的清晰度底減低,所以坐得離音箱比較近的聽眾就會感覺到好一點的音響效果,而坐在後面的聽眾很可能是他們聽到的反射音場聲音比直接音場聲音更大,音響效果便會比較差及清晰度降低。有時候一隊樂隊在台上演出時,因為他們沒有監聽音箱,而兩旁的主音箱是放在靠近台口的位置,樂隊及歌手所聽到的聲音完全沒有從直接音場放過來的,他們站立的位置就叫做不直接音場,聲音效果當然不會好,這也會影響到樂隊的表演水平,令觀眾聽到不太好的演出聲音。

(7)界面干擾
當我們選擇放置音箱的位置時,很重要的一環是要注意到音箱所發出來的聲音是會受到它旁邊的界面影響而造成干擾。例如放在台口兩旁的主音箱,它們的低音紙盆離開地面及旁邊的牆壁如果是大約在1米的時候,一個4米波長的音頻就會受到這兩個界面的干擾。一個4米波長的頻率是86Hz(344m/s ÷ 4m= 86Hz),當86HZ的聲音從音箱放出來時,大的空氣壓力在1/4周內剛巧碰到地面及牆壁,再過l/4周就反射回到音箱的紙盆面前,但這個時候剛巧紙盆要後退,原來從地面及牆壁反射過來的大空氣壓力就會被紙盆後退的動作抵消很多,造成失去了很重要的低音。如果遇到這個情況,就應該把音箱向台後退0.5-1米,讓音箱所發出來的聲音不能直接射到地面上,而如果可以把音箱移到靠近兩邊的牆壁時,更可利用牆壁的反射製做出更大的音量。80-100Hz這段頻率是很重要的,它是我們肺部空間的共鳴點,也是低音鼓的共鳴頻率,如果是因為不了解界面干擾而擺錯了音箱放置的位置,實在是很不值得的。

(8)高、低音效果
我們很難指定某一頻率以上為高音或某頻率以下為低音,我們常常說人的聽覺是從20Hh-20KHz,但20kHz的頻率是很少人能夠聽到的,通常只有20歲以下的青年人,他們的耳朵沒有受到任何的損壞時才可以聽得到。如果做聽覺測驗,最高的測聽頻率只是8kHz。當聲音傳出去時,高頻率是比低頻率衰減快得多,如果用1kHz跟10kHz做比較時,當聲音跑了100米後,10kHz的『頻率比起IkHz的音量會衰減30-35dB的。(請參看圖①)比起低頻率,高頻率聲音是比較有方向性的。高頻率的聲音從單元跑了出來後,如果受到物體的阻擋,高音就不能再傳過去,這個是跟低頻率有很大的不同,因為高頻率的波長是比較短,受到物體阻擋之後不會轉彎,但低頻率的波長是比較長,所以很多時候就算有物體在前面阻擋,低頻率也可以轉彎過去。例如有些專業音箱的設計是把一個高音號角放在它的低音單元前面,但對這個低音單元所發出來的低頻率,它根本就看不到前面是有什麼東西阻擋聲音似的,所以低頻率可以照樣傳過去。

從我們的聽覺上來說,我們是需要聽到高頻率的聲音來辨別各類不同的聲音,但如果單純是講人的談話聲時,我們只需要聽到4kHz及以下的頻率,就能馬上辨別是什麼人在說話。例如電話的聲音傳送,高頻只達到4kHz,所以有時候當一個很久都沒有和你談話的人,當他打電話給你時,只要說:「喂!」,你就馬上便可以鑒別他是你很久都沒有談過話的朋友的聲音。我們聽高頻也有方向性,即是我們能夠辨別高頻聲音來源的方向。因為高頻的聲音傳到我們兩個耳朵時,已經有了很細微的時間差,所以它們來到耳朵的時候有不同的相位改變,我們就借著這改變了的相位可以鑒定。

音域音頻范圍

音響系統重放聲音的音域及音頻范圍是如何劃分的?各個頻段對音樂的表現如何?

音響系統的重放聲音的音域范圍一般可以分為超低音、低音、中低音、中音、中高音、次高音、高音、特高音八個音域。音頻頻率范圍一般可以分為四個頻段,即低頻段(30~150Hz);中你頻段(150~500Hz);中高頻段(500~5000Hz);高頻段(5000~20000Hz)。

其中,30~150Hz頻段:能夠表現音樂的低頻成分,使欣賞者感受到強勁有力的動感。
150~500Hz頻段:能夠表現單個打擊樂器在音樂中的表現力,是低頻中表達力度的部分。
500~5000Hz頻段:主要表達演唱者語言的清晰度及弦樂的表現力。 5000~20000Hz頻段:主要表達音樂的明亮度,但過多會使聲音發破。

主要技術指標

音響系統整體技術指標性能的優劣,取決於每一個單元自身性能的好壞,如果系統中的每一個單元的技術指標都較高,那麼系統整體的技術指標則很好。其技術指標主要有六項:頻率響應、信噪比、動態范圍、失真度、瞬態響應、立體聲分離度、立體聲平衡度。

1、頻率響應:所謂頻率響應是指音響設備重放時的頻率范圍以及聲波的幅度隨頻率的變化關系。一般檢測此項指標以1000Hz的頻率幅度為參考,並用對數以分貝(dB)為單位表示頻率的幅度。

音響系統的總體頻率響應理論上要求為20~20000Hz。在實際使用中由於電路結構、元件的質量等原因,往往不能夠達到該要求,但一般至少要達到32~18000Hz。

2、信噪比:所謂信噪比是指音響系統對音源軟體的重放聲與整個系統產生的新的雜訊的比值,其雜訊主要有熱雜訊、交流雜訊、機械雜訊等等。一般檢測此項指標以重放信號的額定輸出功率與無信號輸入時系統雜訊輸出功率的對數比值分貝(dB)來表示。一般音響系統的信噪比需在85dB以上。

3、動態范圍:動態范圍是指音響系統重放時最大不失真輸出功率與靜態時系統雜訊輸出功率之比的對數值,單位為分貝(dB)。一般性能較好的音響系統的動態范圍在100(dB)以上。

4、失真:失真是指音響系統對音源信號進行重放後,使原音源信號的某些部分(波形、頻率等等)發生了變化。音響系統的失真主要有以下幾種:

a.諧波失真:所謂諧波失真是指音響系統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號源頻率的倍頻或分頻,它是由負反饋網路或放大器的非線性特性引起的。高保真音響系統的諧波失真應小於1%。

b.互調失真:互調失真也是一種非線性失真,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線性信號,該信號包括各個信號之間的和及差的信號。

c.瞬態失真:瞬態失真又稱瞬態響應,它的產生主要是當較大的瞬態信號突然加到放大器時由於放大器的反映較慢,從而使信號產生失真。一般以輸入方波信號通過放音設備後,觀察放大器輸出信號的包絡波形是否輸入的方波波形相似來表達放大器對瞬態信號的跟隨能力。

5、立體聲分離度:立體聲分離度表示立體聲音響系統中左、右兩個聲道之間的隔離度,它實際上反映了左、右兩個聲道相互串擾的程度。如果兩個聲道之間串擾較大,那麼重放聲音的立體感將減弱。

6、立體聲平衡度:立體聲平衡度表示立體放音系統中左、右聲道增益的差別,如果不平衡度過大,重放的立體聲的聲像定位將產生偏移。一般高品質音響系統的立體聲平衡度應小於1dB。

發展歷史

音響技術的發展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場效應管四個階段。

1906年美國人德福雷斯特發明了真空三極體,開創了人類電聲技術的先河。1927年貝爾實驗室發明了負反饋技術後,使音響技術的發展進入了一個嶄新的時代,比較有代表性的如"威廉遜"放大器,較成功地運用了負反饋技術,使放大器的失真度大大降低,至50年代電子管放大器的發展達到了一個高潮時期,各種電子管放大器層出不窮。由於電子管放大器音色甜美、圓潤,至今仍為發燒友所偏愛。

60年代晶體管的出現,使廣大音響愛好者進入了一個更為廣闊的音響天地。晶體管放大器具有細膩動人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動態范圍等特點。

在60年代初,美國首先推出音響技術中的新成員--集成電路,到了70年代初,集成電路以其質優價廉、體積小、功能多等特點,逐步被音響界所認識。發展至今,厚膜音響集成電路、運算放大集成電路被廣泛用於音響電路。

70年代的中期,日本生產出第一隻場效應功率管。由於場效應功率管同時具有電子管純厚、甜美的音色,以及動態范圍達90dB、THD<0.01%(100kHz時)的特點,很快在音響界流行。現今的許多放大器中都採用了場效應管作為末級輸出。

音響技術的發展經歷了電子管、晶體管、場效應管的歷史時期,在不同的歷史時期都各有其特點。預計音響技術今後的發展主流為數字音響技術。

7. 音響的「高保真」在物理學上主要指聲音的哪個特性

當然是音色

你說話時的聲音和播放出來的聲音一樣,就是高保真。當時由於影像設備、錄音設備的限制,通常有部分頻率的聲音被過濾,或者線性性不好,反正就是播放出來的聲音與你說話的聲音又一些出入。

音色是一個人說話的綜合特徵,所有如此。

你可以參考初中物理這方面的知識點:http://www.ketangwu.com/html/2013/chuzhongwuli_ziliao_0929/4.html

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