音频技术

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1、第一章声学基础第一节声音的基本性质1.1.1声音的产生与传播振动的物体（声源）使空气疏密地振动，产生声波经过一定的（媒质）向外传播，产生了声音。区别：球面波和平面波；纵波（平行）和横波（垂直）；波的传播方向和质点振动方向。1.1.2频率、声速、波长2.声速：含义；符号c；单位米/秒（m/s）；和质点振速的区别；与媒质的弹性、密度、温度有关；声音在空气、水、钢铁的大小排序；因为：C0=331.4+0.6t3.波长：米(m)；声速、频率和波长三者有如下的关系：C=fλ或C=λ/T；1.1.3声波的反射与绕射1.反射：类比于光的反射2.折

2、射：声波在传播途中遇到不同介质的分界面时，发生折射。声波折射传播方向改变。（1）声波从声速大的媒质折射入声速小的媒质时，声波的传播方向折向分界线的法线；（2）声波从声速小的媒质折射入声速大的媒质时，声波的传播方向折离法线。3.声波干涉（1）波的独立作用原理——几列波在传播时，无论是否相遇，都将保持各自原有特性（频率、波长、振幅、振动方向）不变，互不干扰地各自独立传播。（2）波的叠加原理——在相遇区域内任一点的振动,为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。1、干涉现象——两列波相遇区域内振动在空间上出现稳定的周期性的强弱分布

3、的现象。2、相干波条件1)频率相同；2)振动方向相同；3)同相或相位差恒定。满足上述三条件的波称为相干波，其波源称为相干波源4.绕射（衍射）。当障碍物或孔洞的尺寸比声波波长小时，声波将产生绕射(又称衍射)或弯曲，即声波将绕过障碍物或通过孔洞改变前进方向5.声波的透射与吸收当声波入射到墙壁等物体时，声能一部分被反射，一部分透过物体，还有一部分由于物体的振动或声音在物体内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗，这通常称为材料的吸收。透射声能与入射声能之比称为透射系数（τ）；反射声能与入射声能之比称为反射系数（r）。通常将τ值小的材料称为隔声

4、材料，将r值小的材料称为吸声材料。第二节声音大小的量度1.2.1声压与声压级、声功率与声功率级、声强与声强级1.声压级：所谓某点的声压级是指该点的声压P与参考声压P0的比值取常用对数再乘以20，单位为分贝(dB)，即Lp=20lgP/P0(dB)式中参考声压P0=2×10-5pa。人耳听阈2×10-5Pa到痛阈2×10Pa的变化范围，用声压级表示时，就变成0dB到120dB的变化范围。所以声压变化10倍，相当于声压级变化20dB；声压变化100倍，相当于声压级变化40dB。2.声功率与声功率级：声功率：指单位时间内通过垂直于声传播方

5、向面积为s的截面的平均声能量。单位：瓦（W）v在数值上应是以s为底、以co为高的柱体内包含的平均声能量相等。即：v声功率级：（dB）Lw=10lgW/W0式中W0=10-12W，称为参考声功率。3.声强与声强级声强（I）：通过垂直于声传播方向单位面积上的平均声功率称为平均声能量密度或声强。声强级：LI（dB）LI=10lgI/I0第三节人耳听觉特性听觉是人们对声音的主观反应。声音三要素:响度、音调和音色。1.响度：人耳对音量大小的主观感受。（声强大小、频率）dB；注意区别于声强的含义2.音调：人耳对声音频率的主观感受。（频率、声压、

6、波形）,又叫音高或音准3.音色：人耳对声源发声特色的主观感受。（频谱结构）v1.响度（1）响度：单位宋（sone），定义1kHz、40dB纯音的响度为1sone。（2）响度级：单位方（Phon），当人耳感到某声音与1kHz单一频率的纯音同样响时，该声音声压级的分贝数即为其响度级。（3）等响度曲线在声压级与频率的坐标系中,声压级作为参变量,将频率不同,人们听起来却有同等响度的声压级连接起来组成的一簇曲线，被称为等响度曲线。（4）响度特性：1.响度级与声压级：声压级提高，响度级也相应增大；响度级还与频率有关，声压级一定时，频率不同，响度

7、级也不同。2.高声压级时，曲线较平直，说明音量大时，声压级相同的声音差不多一样响，与频率关系不大；低声压级时，曲线斜率较大，说明音量小时，声压级有一点点变化时，低频的响度就有很大变化。3.等响度曲线在1-5kHz区下凹，其中，3-4kHz下凹最多，说明人耳对这段中高音最敏感。人耳对高音和低音感觉较为迟钝。v2.音调人耳对声音调子高低的主观感觉称为音调，或称音高、音准。音高=Klgf。声音持续时间的长短也会对音调产生影响。倍频程：若两个声信号的频率f1、f2相差一倍时(f2/f1＝2)，称其为一个倍频程。依次相差一个倍频程，人耳音高听

8、感上也依次升高一倍。v3.音色：指构成声音的频谱中各频率分量的分配情况。音色是一个复杂的感觉，难定量分析，应用时：1.有时要保持原有音色：高保真音乐节目重放时2.有时要设法改变音色：（1）收听音乐时，提升高、低音（2）语音，要保持良好