聲學(xué)原理知識普及

1、聲學(xué)原理知識普及,緒 論,我們生活在聲音的世界里自然界中的聲音音樂，語言， 噪聲聲波探測,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)。從史前時期開始的。,緒 論,人類對聲學(xué)現(xiàn)象的研究,我國，11世紀，沈括 西方，17世紀，索沃 伽利略， 17世紀林賽（R. Bruce Lindsay），牛頓，拉普拉斯等19世紀末，瑞利,人類對聲學(xué)現(xiàn)象的研究,1877年,德國

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

3、多寡及相對振幅所決定。,聲音,響度,人耳所能察覺的最小聲壓為0分貝，所能承受的最大聲壓為120分貝。以現(xiàn)實生活中的現(xiàn)象來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：交響樂最強音 40---60分貝：老式空調(diào)機 120---140分貝：噴氣式飛機起飛 60-

4、--80分貝：喧鬧的辦公室,注：人耳的聽力痛閥為120分貝。,音調(diào),人耳可聞頻率稱音頻或聲頻：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：每秒鐘的震動次數(shù)為頻率，寫作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 ）,人耳聽覺的基本特性,1．人耳聽覺范圍可聞聲、聽閾和痛域決定了人耳的聽覺范圍。（1）可聞聲。（2）聽閾。（3）痛域。,2．聽覺等響特性 什么是聽覺等響特性？（1）人耳對3～4 kHz頻率范圍內(nèi)的聲音響度感覺

7、最靈敏。（2）聲壓級越高，等響曲線越趨于平坦，聲壓級不同。,人耳聽覺的基本特性,3．聽覺掩蔽特性（1）頻域掩蔽。（2）時域掩蔽。,人耳聽覺的基本特性,14／424,聽覺掩蔽特性圖,時域掩蔽特性,頻域掩蔽特性,立體聲基本知識,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聲，反射聲，混響聲三類：,音響系統(tǒng)概述,前級（前置）放大器,后級功率放大器,右音箱,左音箱,TV,藍牙,WIFI,MP3,DVD,,,,,,,

8、,,,,,,,,,,耳機,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、負載阻抗 單位：歐姆（Ω）,功放系統(tǒng)主要性能指標,什么是Hi-F

9、i？,系統(tǒng)簡述,輸入：提供音頻信號。前置+DSP：混樂、延時、音質(zhì)補償?shù)取９Ψ牛郝曇舴糯?、立體感。音箱：聲音重放。,揚聲器,揚聲器（俗稱“喇叭”）是什么？,揚聲器是一種能量轉(zhuǎn)換機器（推動空氣振動發(fā)聲）,電能,,,,,,轉(zhuǎn)換器,聲音,,,,聲波的形成,被困住的空氣會產(chǎn)生一種強烈的彈簧效應(yīng),,,,,,,壓縮,拉伸,,,,聲波的傳遞,,,壓縮,拉伸,聲波,波長聲速——340m/s。,,,,揚聲器定義與分類：,揚聲器的定義；,,揚聲器

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

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,電動式揚聲器發(fā)聲原理圖,原理：左手定則,電動式揚聲器主要性能參數(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: 是指揚聲器阻抗曲線

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

13、功率與聲壓級的關(guān)系：功率每增加1倍，聲壓級升高3db.如SPK在輸入1W功率時可發(fā)出98db的聲壓，那么輸入2W時則達到101db聲壓。,常見的揚聲器-低音揚聲器,中音揚聲器,高音揚聲器,音箱,音箱的工作原理（1）聲短路。（2）敞開式障板。,封閉音箱。倒相音箱?？占埮枋揭粝洌o源輻射器音箱）。曲徑式（迷宮式）音箱。號筒式音響。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判標準。?儀器只能測其物理量。?不可知性。?心理聲學(xué)的范疇,Psychoacoustics。?目前沒

15、有國際標準。,典型音質(zhì)的評價,“英國聲”、“美國聲”和“德國聲”,“英國聲”—— 此類器材音色柔和、細膩、溫暖，音樂感濃郁，久聽不厭， 比較適合聆聽古典音樂、交響樂、輕音樂和美聲歌曲等藝術(shù)類作品。但是動態(tài)不如美國器材大，瞬態(tài)反應(yīng)較慢，效率也相對較低。,典型音質(zhì)的評價,“英國聲”—— 常見音箱品牌有TANNOY（天朗）、B&W（寶華）、KEF（卡夫）、SPENDOR（思奔達）、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)的評價,“美國聲”—— 此類器材講究氣勢、力度和氣魄，低音再現(xiàn)震撼，動態(tài)寬，反應(yīng)快，沖擊力強，聲音表現(xiàn)緊張刺激，效果強勁而豪爽，有特別擅長營造氣氛的特點，也較適合家庭影院使用。在音樂的表現(xiàn)方面，質(zhì)感與透明度不夠理想，音色上略顯偏冷、偏硬，缺乏音樂韻味

17、。,典型音質(zhì)的評價,“美國聲”—— 常見音箱品牌有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 另一個著名品牌 SONOS 。,典型音質(zhì)的評價,“德國聲”——（又稱歐洲聲） 其特點介于“英國聲”和“美國聲”之間，聲音表現(xiàn)比較均衡，音色純正而樸實，聲音通

18、透而富有彈性，清晰度高，質(zhì)感強烈，素有中性之稱，對于不同類型的音樂都有很大的寬容度，為現(xiàn)代國際電聲界努力發(fā)展的方向。,典型音質(zhì)的評價,“德國聲” —— （又稱歐洲聲） 常見音箱品牌有德國的ELAC（意力）、HECO(德高)、VISATON（威莎通） CANTON（金榜），丹麥的DALI（達尼）、DYNAUDIO（丹拿）、意大利的chario (卓麗)，法國的JMlab（勁浪）等等。,典型音質(zhì)的評價,人聲及不同樂器特點,1

19、、男女人聲：圓潤度、豐滿度及透明度。2、打擊樂器：瞬態(tài)反映能力。3、交響樂：層次感，現(xiàn)場空間感。4、電子合成音樂：聲壓動態(tài)范圍。5、爵士樂：定位及立體聲音箱的一致性。6、獨奏樂器：解析力、透明度及音色。,以正確的音量播放音樂,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、土巴號低頻 40~80：大鼓、法國號、巴松管、低音單簧管中低頻 80~160：定音鼓、男低音、上述樂器中頻 160~1280：所有樂器、人聲、厚實與否中高頻 1280~2560：中提琴上限、長笛、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）,人聲及樂器重要頻率范圍,SONOS 產(chǎn)品簡介,PLAY 5,5個D類數(shù)字功效 獨立驅(qū)動5個揚聲器。2個高頻揚聲器2個中頻揚聲器 確保音質(zhì)如水晶般清澈純粹。搭配1個低頻揚聲器，使聲音更加渾厚飽滿、層次豐富。,SONOS 產(chǎn)品簡介,PLAY 3,3個D類數(shù)字功放，獨立驅(qū)動3個揚聲器。2個中頻揚聲器1個高頻揚聲器搭配，確