物理意义上的客观存在的声音无处不在,但人耳能听到和感觉到的声音非常有限,只有频率在 20Hz20kHz 范围内的声音才有可能被人耳察觉到。我们把产生震动的发声物体称为 声源体 。当物体产生整栋时,震动能量对空气产生压力,这一压力又通过空气中的粒子将能量传递出去,空气中相邻的粒子因为眼里变化而产生前后震荡(位移)的轨迹与声波的运动轨迹是一致的,所以说声波是纵波,它是纵向波动的,且总是跟随着与时间的关系。振动产生的能量被从一个粒子传入另一个粒子,这期间,随着介质性能的不同,能量的衰减率也不同。

声音三要素

声波在一个运动周期内传播的距离称为 波长 ,而一秒钟内声波运动周期的次数称为 频率 ,其单位为赫兹(Hz).声波的振动幅度越大,其能量就越大,声波的曾东幅度就称为 振幅。声波在自然状态下是不存在正弦波的,但正弦波是描述声波特征最形象的方式,更重要的是,正弦波是任何一种声音最基本的波动形式。也就是理论上任何一个声音都是由各种正弦波叠加而成的,称为 复合波 。 其中频率最低的基本正弦波称为 基频波,而它的整数倍正弦波称为 谐波。理论上,任何一个自然产生的声音都可以分解为一系列不同的正弦波的组合,而这些正弦波的区别仅仅在频率、振幅和相位的关系上。

声音的特征

  • 混响
    术语全称“交混回响”,是指生源停止作用(振动)后,声音依然延续的现象。

  • 共鸣
    如果发声体振动的频率与一个外来声音的频率相同时,就会产生共振现象,这种共振现象称为“共鸣”。共鸣产生后最明显的变化就是音量的增加。

声音的度量

可以被人类听见的声音(20~20000Hz),在空气中理想状态下的传播速度是344米/秒,为计算方便通常使用340m/s作为计算标准。录音过程可以估算声波速度为344米/秒。声音是由于发声体振动的能量通过亚东空气传送到人耳的,因此,要对声音进行计算首先就要对这些能量在空气中的状态进行计算,而空气能量的计算采用了空气压强(气压)的概念,但是由于声音在空气中的状态和在气流有很大不同,因此给了它另一个称呼”声压”。由于所有的声压都可以被耳朵所感觉的,因此引入另一个重要的概念:有效声压(P)。人耳听觉在120dB下时为正常范围,在120dB上则会超出一般人耳的承受能力,甚至会造成听力受损。一般人在空气中能听到的最低声压只有20uPa(听阈),而承受的极限为2×10(-2)Pa,当超过这一压力时,就开始感觉疼痛(称为痛阈),并且随着压力上升人耳的胜利机能就开始逐渐破坏。理论上将这一范围用声压级(SPL,即Sound Pressure Level)来表示和计算,因为神呀和电压类似,其声学功率(Acoustical Power)与声压的平方成正比。单位就是dB(分贝)。其计算公式为:

SPL = 20lg(P/P0)
声压级(dB)
140 痛阈
130 喷气式飞机(10米左右)
120 摇滚乐现场
100 除草机
80 闹市街头
70 嘈杂的卖场、工作区
60 人的喊叫
40 一般家居客厅
30 一般家居卧室
20 微风拂动柳叶
0 人的听阈(人耳最低可听量级)
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