1、第一章 概述3一 音響的含義3二 音響調音員的定義3三 音響專業的定義3四 音響技術的特點3五 音響系統的組成41 音源42 調音臺53 房間均衡器64 功率放大器65 音箱66 效果器6第二章 基本知識和專業名詞8一 聲音的物理特性81 聲音的產生82 聲速與波長83 反射、折射和透射84 聲波的衍射和散射95 聲波干涉106 聲音的頻帶及頻譜117 語言和音樂的特性11二、聲學研究及聲音評價131 音域劃分132 頻譜與聽感133 聲功率、聲強和聲壓164 聲壓級、聲強級和聲功率級175 聲源的指向性17四 聽覺理論181 頻率學說182 行波學說183 共鳴學說184 齊射說18第三章

2、聽覺的基本特性20一、聽覺的刺激20二、聽覺的生理機制20三 響度21四 音調23五 音色24六 聲音的混和與掩蔽241 共鳴242 強化與干涉243 差音與和音244 聲音的掩蔽245 聽覺的疲勞與聽力喪失25七 哈斯效應25八 方向感25九 多普勒效應26十 噪聲對清晰度的影響26十一 響度級27十二 計權27第四章房間的聲學特性29一 概括29二 室內的聲學過程29三 室內混響29四 早期反射聲30五 房間的簡正方式33五 傳輸響應33六、與房間形狀有關的特殊聲學現象34第一章 概述一 音響的含義音響，在 97 年之前還沒有人對音響一詞作出比較全面、規范的解釋。日本的詞典上有音響一詞，它

3、的解釋是：音、響、音響學、聲學的意思；近代詞典上解釋為：“音響效、演奏效果”（又作聲音解釋）；我國辭源辭海上沒有這個詞。有些小詞典上也解釋為“音響效果”。一般英語的AUDIO現在都譯為“音響”，其解釋為“音頻的、聽覺的、可聞的”，和 AUDILE 的解釋大致相同。我國錄音師協會對音響的含義的解釋如下:音響是經過加工修飾的達到一定電聲指標的、滿足特定環境需要的聲響，是現代科學技術和藝術相結合的產物。二 音響調音員的定義中華人民共和國勞動和社會保障部 2000 年 6 號令規定，國家實行先培訓后上崗的就業制度，用人單位招用該工種（職業）人員，必須從取得相應職業資格證書的人員中錄取。音響調音員工 種

4、已經在 1999 年前，68 個工種必須持證上崗文件中做了強制性規定。 音響調音員的職業代碼為：6190305。音響調音員的定義為：歌舞廳、節目制作間及音樂文藝演出、公眾場所所運用專用設備，對聲源的音量、音調、音色進行調控的人員。三 音響專業的定義音響專業是一種藝術加技術的專業，涉及藝術、美學、電聲學、音樂聲學、建筑聲學、心理聲學、生理聲學等多學科的邊緣學科的專業。四 音響技術的特點音響和與之相關的、為其研究發展服務的學科和與之關系密切的工程技術及調音技術，都和 現代和電子技術、計算機技術、精密加工技術、半導體技術、化工技術、冶金技術、人體工程技 術有著千絲萬縷的聯系。同時，由于音響產品的特殊

5、性，又要求從事音響行業的人員有一定的藝術和音樂修養，還要有雙好耳朵。可以這樣說，音響產品是世界上為數極少的、僅靠技術指標不 能定其優劣的產品。從事與音響有關的職業也不是僅靠科學技術知識就能勝任的職業。與聲音有關的一些理論是相當抽象的，而實用音響技術要求又必須相對簡單和具體。就實用而言，要求叢業者具有一定的藝術修養，要有一雙好耳朵，能對聲音有一定的認識。從事音響行業的人，就是要通過自己對聲音的認識，利用自己所掌握的技術，創造出大多數人都認可的好聲音，這可以說是最主要的一個特點吧。五 音響系統的組成為了使大家有一個形象的認識，這里把音響系統比喻成一條鏈子，稱音響鏈，如圖一所示：圖 1 最簡單的專業

6、音響系統方框圖除去 EQ 和 EFF 之后，整個系統將變成最基本的音響系統，它也能工作。圖 2 最基本的音響系統方框圖1 音源這條鏈的頭是各種音源，可分為三類，一是 CD機、影碟機、卡座等，它們向調音臺提供幅度為 1V 左右的線路電平信號；另一類是話筒，通過它將人聲和樂器聲轉變成電信號送入調音臺，這類信號的幅度一般都很低，只有幾個毫伏到幾十個毫伏，要用屏蔽效果好的專用信號線傳輸。第三類是電聲或電子樂器，它們直接輸出 1V 左右的線路電平，在這一點上與第一類音源相同。2 調音臺調音臺是音響鏈的核心，這是一種有若干路相同輸入單元，能同時接受多路信號的集放大、處理、混合、分配為一身的音頻處理器材，這

7、里僅粗略地介紹一下它的作用。圖3 典型調音臺（1）、放大：是將各種不同的信號按需要進行放大，使其達到一定的電平值。（2）、處理：主要是對各種信號按需要進行比例調節和頻率均衡，即對各種信號的強弱和高、中、低音進行調節，使總的節目聽起來均衡悅耳。（3）、混合：是將多路信號混合成一路或兩路，信號輸出一般要求音響的配置以兩聲道的形式為標準形式。（4）、分配：在普通的擴音系統中，主要是按需要把未經混合的某一路或幾路信號取一部分送入別的音頻處理器材進行處理，或者將已混合的信號分出一路或幾路作其它用。（例如錄音、返聽、輔助、監聽）。3 房間均衡器也叫圖形均衡器。它的作用是改善音響系統自身的頻率響應，以適應廳

8、堂的建聲特點，使系統能穩定的工作，并在廳堂里取得較好的音響效果。圖4 典型圖示均衡器4 功率放大器它是把來自前級的線路信號進行功率放大（高電壓約數十伏，大電流約數安培），將音頻信號饋入揚聲器（即音箱）。5 音箱是音響鏈的最后一個環節，它是一個換能設備，將電信號轉變成揚聲器振膜的振動，從而使人耳聽到響亮的聲音。6 效果器在普通的專業音響系統中的作用是美化聲音，主要是人聲。由于調音臺具有信號分配功能，調音師可以將欲美化的聲音在混合之前取一些出來通過專門的接口送往效果器，效 果器對這個聲音進行處理后又將它通過調音臺上專門的接口回送并與調音臺總輸出信號混合，這 樣音箱就播放了含有經過處理的信號。對人聲

9、來說，主要是混響效果信號。這種人工效果可以對 進入調音臺的任何一路或多路信號進行處理，十分靈活。以上就完成了對一個最簡單，但又實用的專業音響系統的介紹，任何大的或復雜的系統，都是在這樣的系統中派生出來的。例如，下面是常見的系統組成圖：圖5 典型音響系統圖下面我們再來歸納一下聲音的走向：各種強弱不等的聲音信號進入調音臺以后，得到不同程度的放大，放大后的聲音信號經過調 音師的處理各自以適當的強度進行混合，混合后的信號再加上效果器送來的效果信號全部混合后就成為調音臺輸出的總信號，總信號進入房間均衡器（或數字處理器的分頻前均衡）后進行了一次加工（這次加工的依據是音響系統所處廳堂的建聲特點），然后由功放

10、將信號進行放大，最后推動音箱發聲。需要強調，效果器自身并不產生信號，而是由調音臺向它提供所需的激勵信號，至于什么信號需要美化，由調音師決定。第二章 聲學基本知識和專業名詞一 聲音的物理特性1 聲音的產生聲音是由物體振動引起空氣的波動，傳到耳膜，經過聽覺神經聽到聲音。聲源：發生聲音的振動源叫聲源。 聲波：由聲源引起媒質的振動形成聲波。 聲場：聲波傳播的空間叫作聲場。聲音在空氣中是以一疏一密的縱波傳播的。為什么叫“縱波”，因為它進行方向和傳播方向一致2 聲速與波長聲波在單位時間內傳播的距離稱為聲速，常用符號“C”表示，單位是米/秒（M/S）。一般來說聲速只和傳播媒質及其狀態有關，在標準大氣壓下和溫

11、度為 20攝氏度 時，空氣中的聲速為 344 米/秒；15攝氏度時為340 米/秒，工程計算一般取 344 米/秒（因為溫度和濕度對聲速影響比較大，溫度每增加 1攝氏度，聲速增加0.5米）。如果聲波在水中傳播，聲速約為 1485 米/秒，在海水中 1500 米/秒，在木材中為 3320 米/秒，在鋼材中則為 5000 米/秒。 聲速在室內聲學設計和擴聲技術中應用很多，一般以毫秒計算，即千分之一秒，1S/1000，簡寫 MS。 聲波振動一周所傳播的距離為波長，常用符號“”表示，單位是米（M）。聲波的波長與聲速和頻率有關。早期反射聲都控制在 50MS 以內，在常溫下 50MS 所傳播的距離為 34

12、0M*0.05=17M，要記牢這個數 值，它是一個界限，50MS 以內的早期反射聲，有助于加強直達聲。人耳能明顯地分辨出來超過 50MS 的反射聲，因此超過50MS的反射聲會嚴重影響清晰度。這也是較大廳堂后場補聲音響經常要用延時器的原因。聲音波長于聲速和頻率的關系如下：=C/f 其中：f 為頻率，C為聲音的傳播速度，為相應頻率聲音的波長。由此可見，相同條件下，頻率越高，波長越短。例如，常溫空氣中，頻率為 20HZ 聲波的波長為 17.20米，頻率為 5 千赫的聲波波長為 0.0688 米。3 反射、折射和透射聲音在傳播過程中，遇到墻壁等障礙物時，一部分聲波在分界面處將改變傳播方向返回到原來的媒

13、質 中去，而另一部分聲波則以新的傳播方向進入到新的媒質中去，并在新的媒質中繼續向前傳播。這種就是 聲波的反射和折射現象。聲波的反射和折射同樣滿足反射和折射定理，聲波在室內的的多次反射是形成混 響的主要原因。聲透射則是指聲波在多層媒質中傳播經歷了分界面的多次折射后，透過中間各層到達最后一種媒質的現象。4 聲波的衍射和散射聲波遇到墻壁或其它障礙物時還會在邊角上沿著物體的邊緣而“彎曲”傳播，這種現象被稱為聲繞射（或聲衍射）。研究表明，衍射的程度取決于聲波的波長與障礙物線度的相對大小，即波長對障礙物線度的 比值越大，衍射愈強，反之亦然。如果障礙物的線度比波長大許多，雖然還有衍射現象，但是在障礙物的 邊

14、緣附近將形成一個明顯的沒有聲波的區域（聲影區）。通常認為物體線度小于5時，入射聲波基本上會繞過物體；相當于 510時還有一些繞射；接近于 30時，幾乎完全被遮擋。圖 1。1。1 所示的幾個例子可以幫我們了解聲繞射出現的一些情況。abcd 聲波的繞射現象示意圖圖 a中，障礙物好比是卡拉 OK 廳中的一根柱子，會在它后面的客人的視線完全被柱子所遮擋，但仍然可以聽到來自舞臺上的大部分聲音。這是因為波長隨頻率高低而有很大的差異，只有那些頻率較高，波長比柱子直徑小很多的聲波，才會在柱子后面形成聲影區。例如，坐標在直徑 1 米的圓柱后面，對于 1700 赫（=0.2 米）以上的高頻聲波有明顯的遮擋作用。至

15、于大部分頻率較低，波長與柱子直徑接近或大得多 的聲波，由于聲繞射現象的存在，柱子幾乎不起遮擋作用。另一方面，利用柱面反射聲音，只有聲波長小于或者接近柱子直徑的聲波，才會被有效地反射。例如，要使 200 赫以上頻率的聲波有效地反射，柱面的尺度至少要 1.7 米左右。當然，柱面對聲音的反射程度和它的表面有關，但這里只談尺度關系。圖 b 中，障礙物好比一座高大的圍墻，對于波長比圍墻尺寸小得多的聲音，能夠產生明顯的聲影區。當然墻邊上還會出現一些繞射現象，但只限于局部范圍。和上面情況成對照的是，當聲波通過一個洞孔時往往會產生明顯的衍射現象，洞口好象是一個新的點 聲源，如圖 c 所示，這是由于聲波波長比洞

16、孔尺寸大得多的緣故。但是光的波長則要比洞孔尺寸小得多，所以光通過洞孔時是一束光線。當然如果聲波的頻率很高，在通過洞孔時也會出現類似于光束的聲束，它帶有很強的方向性，如圖 d 所示。聲波在傳播路徑上遇到線度比其波長大的障礙物時就會產生散射。在有障礙物的聲場中，散射的強弱 與障礙物的線度對波長的比值有關。障礙物越大，或波長越短，則散射越強。散射與衍射在本質上是一回 事，衍射是指一束聲波會繞到物體背面的現象，而散射是指波束方向會在物體表面散亂。散射對于保證聲 場的均勻有重要的作用。5 聲波干涉兩個頻率相同、振動方向相同且步調一致的聲源發出的聲波相互迭加時就會出現干涉現象。如果它們 的相位相同，兩聲波

17、迭加后其聲壓加強，反之，如果它們的相位相反，兩聲波迭加后便會相互減弱，甚至 完全抵消。由于聲波的干涉作用，常使空間的聲場出現固定的分布，形成波峰和波谷，即出現我們通常所 說的駐波，這種現象通常被成為梳狀濾波效應。造成聲波干涉的條件是經常可以遇到的，我們不妨以兩只揚聲器播放同頻率聲音的情況為例來說明：（1）當兩只揚聲器在同相位狀態下振動發聲時，由于等距關系，聲波到達兩揚聲器之間中軸線上的各點時總是處在同相位狀態，于是來自兩只揚聲器的聲波在該處相互加強。（2）當兩只揚聲器在反相位狀態下振動發聲時，情況正好相反，聲波到達兩揚聲器之間中軸線上的各點時總是處在反相位狀態，于是來自兩只揚聲器的聲波在該處相

18、互抵消，導致兩只揚聲器還不如一只揚聲器響的奇怪現象。這就告訴我們，連接音箱和功放時一定要保持它們正負極性的一致，否則就會出現上面的第二種情況。當然，對于立體聲系統而言這樣的結果往往還會導致聲像定位不準，即聲源“飄忽”的感覺。 在廳堂內由于墻壁反射也會出現聲波的干涉現象，例如，從聲源發出的直射波和來自墻壁或平頂的反射波在空間各點要相互干涉。這種干涉現象會引起空間各點聲場的很大差異， 有些地方聲波會加強，有些地方聲波會減弱，甚至完全抵消而成“死點”。好在語言和音樂是由許多頻率組成的復合聲，可以有“此起彼伏”，“填平補齊”的效果，使干涉效應不太明顯。但是，由于不同頻率信 號所產生的干涉效果不同，即某

19、些頻率的信號是相互加強的，而另一些頻率的信號是相互減弱的，所以常常導致房間傳輸特性的不均勻。較差的房間頻率響應特性會導致房間內不同的地點聲音大小有很大差別，極大地影響聲場的均勻度；會導致在房間內某些地點的頻率響應會出現較大的波峰，而這些波峰正是引起“嘯叫”的罪魁禍首之一，通常這種“嘯叫”很難通過擴聲系統的電子設備來解決而成為永久問題，從而導致整個房間“有效增益”很低。在這種情況下即使再好的設備組成的擴聲系統也很難有比較響亮的聲音。一些大中型擴聲場所為了減小聲干涉的影響，會裝飾一些尺寸一般比低頻聲的波長還要大許多，形狀也不規則的物體，再加上廳內又許多門窗等形狀不規則的物體，來 “打亂”和“破壞”

20、引起干涉的條件，因而干涉現象也步不那么嚴重了。6 聲音的頻帶及頻譜聲音是由發生體的機械振動產生的，并不是所有的機械振動都可以產生可以聽聞的聲音。經典理論認為，只有頻率在20Hz至20000Hz（20KHz）之間的機械振動才能發出人類可以聽聞的聲音。低于20Hz的“聲音”叫次生，高于20000 Hz的聲音叫超生。一般地說次聲和超生是我們聽不到的。因此我們把20Hz20KHz的頻率叫做“聲頻”同時把“20Hz20KHz”的整個頻率叫做“聲頻帶”。由頻率單一的振動所形成的聲音叫做“純音”，由不只一個頻率復合的振動所形成的聲音叫作“復音”。自然界的大多數聲音都是“復音”。各種聲音都包含著特定的頻率成分

21、，而且各種成分的強度也不盡相同。針對這種情況，我們說每一種聲音都有自己的頻譜。聲音的頻譜簡稱“聲譜”。研究發現一個聲音之所以不同于另一個聲音就是因為他們的聲譜不同。右圖a是1KHz的純音的聲譜，它只是一條譜線，譜線在橫坐標上的位置代表它的頻率，在高度的位置代表它的強度。通常這樣的純音是由儀器發生出來的。圖b是短笛的某一音階的聲譜，它有許多譜線，表明它是有多個頻率不同的振動所形成，可見屬于復音。復音中的每一條譜線為一個分量。在復音中，頻率最低的分量稱為基因分量，其余的稱為泛音分量。一般地說，所有泛音分量都是基音分量的整數倍。圖c是鋼琴的同一音階的聲譜，它也是許多條譜線，是一個復音，但其結構同短笛

22、聲譜顯然不同。當短笛和鋼琴在演奏同一音樂信號時我們之所以能很容易區分出這個時鋼琴聲那個是短笛聲正是由此造成的。以上聲譜都是離散的，即每條譜線之間有一定的間隔。另外有的聲譜是連續的，其譜線密密麻麻地連成一片。噪聲及語言中的輔音都具有連續的聲譜。如圖d是普通話與原的聲譜，由于它是連續的，我們只畫出它的包羅線。由普通話的聲譜可見，說話的聲音大概包括從100Hz到5KHz之間的振動，而主要的分量在300Hz到3KHz之間。7 語言和音樂的特性語言和音樂都是由頻率不同、強度不等的許多聲音分量組成的，它們在發聲過程中不斷地變化著。歌 聲和音樂都包含了許多分音（諧波），分音強度的相對關系確定了音色。而樂音的

23、音調則是由這種復音中 頻率最低的基音所確定的。此外，描述一個樂音還要有另外一些量，例如顫音、持續時間以及音的建立過 程和衰變過程，它們反映了樂音的瞬態特性。語言的頻率范圍比較窄，其基音頻率在 130350 赫范圍內，但其分音以及一些非周期性諧音分量的頻率可 達 8 千赫。歌聲的基頻范圍較寬，從 80 赫到 11 千赫。在聲音中分成五個聲部，即男低音、男中音、男高 音、女低音和女高音；它們的基頻范圍分別為 82294 赫（E2 D4）、110392 赫（A2 G4）、147523 赫（D3 C5）、196698 赫（G3 F5）和 2621047 赫（C4 C6）。在樂器中管風琴具有最寬的基音范

24、圍，約從 16赫延伸到 9 千赫。其次是鋼琴，它的基音范圍為 27。54136 赫。有些樂器，特別是打擊樂器能產生更高 頻率的聲音，其余大部分樂器則在 164 千赫范圍內，但是在低頻端下限實際為 30 赫，更低的器樂聲是很少遇到的。民族樂器的基音范圍大約在 1002 千赫之間。因為所有的樂器都要產生高次諧波，所以音樂中 有用的頻率范圍大約可以擴展到 15 千20 千赫。此外還應注意，對于音樂而言幾乎所有的頻率范圍都同樣 重要，重放音樂時不能抑制或忽略某些頻率范圍。對于音樂重放，一般認為與音質有關的頻率范圍是 5010 千赫，而重要的是 1005 千赫。由于語言和音樂的大小都是隨時變化的，為了描

25、述語言和音樂的瞬時變化范圍，我們引入了動態范圍 這一概念。所謂動態范圍就是指聲源發聲的最強值與最弱值之間的幅度差。它是聲源的重要特色之一。二、聲學研究及聲音評價1 音域劃分在人耳的聽覺范圍內，即在20Hz20KHz的頻段內，聲音的頻率越高，音調越高；頻率越低，音調越低。習慣上將聲音分為超低音、低音、中低音、中高音、高音幾個音域。另一種劃分方法是按頻率每升高一倍作為一個倍頻程或頻帶，這樣就有/=2其中為參考頻率，為與參考頻率比較的聲音頻率。N為倍頻程的數值。當n=1時，稱為1倍頻程；當n=1/3時，稱為1/3倍頻程。這種做法，既方便了數學運算，又符合人耳辨別音調的特點。2 頻譜與聽感各種不同頻段

26、有各自的音色特點。高音頻段HF：620KHz這個頻段的聲音幅度影響音色的表現力。如果這個頻段的泛音幅度比較豐滿，那么音色的個性表現良好，音色的解析能力 強，音色的彩色比較鮮明。這個頻段在聲音的成分中幅度不是很大，也就是說，強度不是很大，但是它對音色的影響很大，也就是說，強度不是很大，但是它對音色的影響奶大，所以說它很寶貴、很重要比如，一把小提琴拉出a'-440Hz的聲音，雙簧管也吹出a'-440Hz的聲音，它們的音高一樣，音強也可以一樣，但是一聽就能年出哪個聲音是小提琴，哪個聲音是雙簧管，其原因就是，它們各自的高頻泛音成分各不相同。一首歌曲也是一樣，例如韋唯演唱一首“愛的奉獻”

27、，田震也演唱一首“愛的奉獻”。兩首歌調一樣，響度也一樣，而人們一聽使知哪個是田震唱的，哪個是韋唯唱的。這就說明，兩個歌手各自的高頻泛音不同，高頻成分的幅度不同，所以說兩個人的音色個性也就不同。如果這個頻段成分過小了，那么音色的個性就減色了，韻味也就失掉了，聲音就有些尖噪，出現沙啞聲，有些刺耳的感覺了。因此，高頻段成分不要過量。然而又絕對不能沒有，否則聲音會失去個性。中高音頻段MID HF：600Hz6KHz這個頻段是人耳聽覺比較靈敏的頻段，它影響音色的明亮度、清晰度、透明度。如果這個頻段的音色成分太少了，則音色會變和黯淡了，朦朦朧朧的好像聲音被罩上一層面紗一樣；如果這頻段成分過高了，音色就變得

28、尖利，顯得呆板、發楞。中低音頻段MID LF：200600Hz這個頻段是人聲和主要樂器的主音區基音的頻段。這個頻段音色比較豐滿，則音色將顯得比較圓潤、有力度。因為基音頻率豐滿了，音色的表現力度就強，強度就大，聲音也變強了。如果這個頻段缺乏，其音色會變得軟弱無力、空虛，音色發散，高低音不合攏；而如果這段頻率過強，其音色就會變得生硬、不自然。因為基音成分過強，相對泛音的強度就變弱了，所以音色缺乏潤滑性。低音頻段LF：20200Hz如果低音頻段比較豐滿，則音色會變得混厚，有空間感，因為整房間都有共振頻率，而且都是低頻區域；如果這個頻率成分多了，會使人自然聯想到房間的空間聲音傳播狀態。如果這個頻率的成

29、分缺乏，音色就會顯得蒼白、單薄，失去了根音乏力；如果這個頻率的成分在音色中過多了，單元就會顯得渾濁不清了，因而降低了語音的清晰度。1620KHz頻率這段頻率范圍實際上對于人耳的聽覺器官來說，已經聽不到了，因為人耳聽覺的最高頻率是15.1KHz。但是，人可以通過人體和頭骨、顱骨將感受到的1620KHz頻率的聲波傳遞給大腦的聽覺腦區，因而感受到這個聲波的存在。這段頻率影響音色的韻味、色彩、感情味。如果音響系統的頻率響應范圍達不到這個頻率范圍，那么音色的韻味將會失落；而如果棕段頻率過強，則給人一種宇宙聲的感覺，一種幻覺，一種神秘莫測的感覺，使人有一種不穩定的感覺。因為這些頻率大多數是基音的不諧和音頻

30、率，所以會產生一種不安定的感受。這段頻率在音色當中強度很小。但是很重要，是音色的表現力部分，也是常常被人們忽略的部分，甚至有些人根本感覺不到它的存在。1216KHz頻率這是人耳可以聽到的高頻率聲波，是音色最富于表現力的部分，是一些高音樂器和高音打擊樂器的高頻泛音頻段，例如镲、鈴、鈴鼓、沙錘、銅刷、三角鐵等打擊樂器的高頻泛音，可給人一種“金光四射”的感覺，強烈地表現了各種樂器的個性。如果這段頻率成分不足，則音色將會會失掉色彩，失去個性；而如果這段頻率成分過強，如激勵器激勵過強，音色會產生“毛刺”般尖噪、刺耳的高頻噪聲，對此頻段應給予一定的適當的衰減。1012KHz頻率這是高音木管樂器的高音銅管樂

31、器的高頻泛音頻段，例如長笛、雙簧管、小號、短笛等高音管樂器的金屬聲非常強烈。如果這段頻率缺乏，則音色將會失去光澤，失去個性；如果這段頻率過強，則會產生尖噪，刺耳的感覺。810KHz頻率這段頻率s音非常明顯，影響音色的清晰度和透明度。如果這頻率成分缺少，音色則變得平平淡淡；如果這段頻率成分過多，音色則變得尖銳。68KHz頻率這段頻率影響音色的明亮度，這是人耳聽覺敏感的頻率，影響音色清晰度。如果這段頻率成分缺少，則音色會變得暗淡；如果這段頻率成分過強，則音色顯得齒音嚴重。56KHz頻率這段頻率最影響語音的清晰度、可懂度。如果這段頻率成分不足，則音色顯得含糊不清；如果此段頻率成分過強，則音色變得鋒利

32、，易使人產生聽覺上的疲勞感。45KHz頻率這段頻率對樂器的表面響度有影響。如果這段頻率成分幅度大了，樂器的響度就會提高；如果這段頻率強度變小了，會使人聽覺感到這種樂器與人耳的距離變遠了；如果這段頻率強度提高了，則會使人感覺樂器與人耳的距離變近了。4KHz頻率這個頻率的穿透力很強。人耳耳腔的諧振頻率是14KHz所以人耳對這個頻率也是非常敏感的。如果空虛頻率成分過少，聽覺能力會變差，語音顯得模糊不清了。如果這個頻率成分過強了，則會產生咳聲的感覺，例如當收音機接收電臺頻率不正時，播音員常發出的咳音聲。23KHz頻率這段頻率是影響聲音明亮度最敏感的頻段，如果這段頻率成分豐富，則音色的明亮度會增強，如果

33、這段頻率幅度不足，則音色將會變得朦朦朧朧；而如果這段頻率成分過強，音色就會顯得呆板、發硬、不自然。12KHz頻率這段頻率范圍通透感明顯，順暢感強。如果這段頻率缺乏，音色則松散且音色脫節；如果這段頻率過強，音色則有跳躍感。800Hz頻率這個頻率幅度影響音色的力度。如果這個頻率豐滿，音色會顯得強勁有力；如果這個頻率不足，音色將會顯得松弛，也就是800Hz以下的成分特性表現突出了，低頻成分就明顯；而如果這個頻率過多了，則會產生喉音感。人人都有一個喉腔，人人都有一定的喉音，如果音色中的喉音成分過多了，則會失掉語音的個性、失掉音色美感。因此，音響師把這個頻率稱為“危險頻率”，要謹慎使用。500Hz1KH

34、z頻率這段頻率是人聲的基音頻率區域，是一個重要的頻率范圍。如果這段頻率豐滿，人聲的輪廓明朗，整體感好；如果這段頻率幅度不足，語音會產生一種收縮感；如果這段頻率過強，語音就會產生一種向前凸出的感覺，使語音產生一種提前進人人耳的聽覺感受。300500Hz頻率這段頻率是語音的主要音區頻率。這段頻率的幅度豐滿，語音有力度。如果這段頻率幅度不足，聲音會顯得空洞、不堅實；如果這段頻率幅度過強，音色會變得單調，相對來說低頻成分少了，高頻成分也少了，語音會變成像電話中聲音的音色一樣，顯得很單調。150300Hz頻率這段頻率影響聲音的力度，尤其是男聲聲音的力度。這段頻率是男聲聲音的低頻基音頻率，同時也是樂音中和

35、弦的根音頻率。如果這段頻率成分缺乏，音色會顯得發軟、發飄，語音則會變得軟綿綿；如果這段頻率成分過強，聲音會變得生硬而不自然，且沒有特色。100150Hz頻率這段頻率影響音色的豐滿度。如果這段頻率成分增強，就會產生一種房間共鳴的空間感、混厚感；如果這段頻率成分缺少，音色會變得單薄、蒼白；如果這段頻率成分過強，音色將會顯得渾濁，語音的清晰度變差。60100Hz這段頻率影響聲音的混厚感，是低音的基音區。如果這段頻率很豐滿，音色會顯得厚實、混厚感強。如果這段頻率不足，音色會變得無力；而如果這段頻率過強，音色會出現低頻共振聲，有轟鳴聲的感覺。2060Hz頻率這段頻率影響音色的空間感，這是因為樂音的基音大

36、多在這段頻率以上。這段頻率是房間或廳堂的諧振頻率。如果這段頻率表現的充分，會使人產生一種置身于大廳之中的感受；如果這段頻率缺乏，音色會變得空虛；而如果這段頻率過強，會產生一種嗡嗡的低頻共振的聲音，嚴重地影響了語音的清晰度和可懂度。3 聲功率、聲強和聲壓聲源的聲功率是指聲源在單位時間內輻射的總能量。單位為W“瓦”。工程中常將可聽頻率范圍內或指定頻段內的聲功率，稱為頻帶聲功率，使用時應注意他和聲源聲功率的區別。聲源種類聲功率噴氣飛機10KW汽錘1W汽車0.1W鋼琴2Mw女高音0.001W0.0072W對話0.00002W聲強是指波陣面上單位面積在單位時間內通過的平均聲功率，記做I，單位:“W/m”

37、平面波的波陣面處處相等，理論上聲音傳輸無限遠也不衰減；球面波的波陣面面積為，R為離開聲源的距離。所以它的強度與距離的平方成反比的關系，成為“平方反比關系”公式即：由公式可以看出，當離開聲源的距離增大一倍，聲強就減小為原來的四分之一。聲壓指聲波在空氣中傳播時，會使空氣質層的壓強在大氣靜壓強附近起伏變化，某處有聲波時的總壓強與沒有聲波時的靜壓強之間的差值，定義為帕斯卡，記做P，單位:“1牛/m”。4 聲壓級、聲強級和聲功率級由于人們聽到的各種聲音的大小差別非常的大，比如人們正常講話的聲功率約為W，強大的火箭的噪聲的功率可達W，兩者相差十多個數量級。若采用線性標度來衡量它們是十分不方便的。另外，人耳

38、在產生聲音的感覺時，對聲音的大小的主觀感覺大致和聲強的對數值成正比。基于這兩個原因，聲學中普遍采用對數坐標來衡量聲壓、聲壓級和聲功率，所得的對數值分別稱為聲壓級、聲強級和聲功率級，以貝爾（BL）或分貝“dB”為單位。將人耳朵能聽到的最小聲音定位0dB,稱為最低可聽閾；當聲音超過120dB時人耳就感覺到疼痛了，一般將120dB定義為疼痛閾。兩列大小相等的非相干波在某處相遇，組合后總聲壓級不是變為單個波的2倍，而是增加3dB。在點聲源聲場中，離開點聲源的距離加倍后，聲壓級下降6dB。5 聲源的指向性由于點聲源的線度遠小于聲波的波長（最高頻率聲波20KHz的波長為1.7cm），它向各個方向輻射的聲強

39、是相同的，也就是沒有方向性 。但是，當聲源振動面的線度與聲波波長差不多或大于聲波波長時，這種聲源就可以看成是一組點聲源的組合，總聲場是各個點聲源共同作用的結果，而這些聲源又是相干的，結果總聲場中有些地方聲音加強，有些地方聲音減小，使得這種聲源具有明顯的指向性。例如，人們通過口腔發的口聲，在頻率為500Hz以下時，因聲波波長較大（500Hz聲波波長為68cm，遠大于口腔和聲帶的寬度），講話者前方的聲壓近似地遵從平方反比關系。但在4000Hz頻率以上（4000Hz 聲波的波長為8.5cm），口唇的線度可與聲波波長相比擬，這種頻率上的口聲有了明顯的指向性。正是由于這種原因，當我們在使用近講話筒（如S

40、HURE的SM58）演唱時，當話筒離嘴稍遠一點時，音箱擴出來的聲音馬上顯很單薄，我們把話筒貼到嘴邊時聲音就很渾厚。四 聽覺理論 聲波是聽覺器官的適宜刺激，但聲波如何產生聽覺？人耳怎樣分辨不同頻率的聲音？等等，對此學者們提出了各種不同學說，其中影響較大的理論有：1 頻率學說 以W盧瑟福（WRutherford）為代表的頻率學說認為，基底膜的工作與電話的機制相類似。當有刺激時，整個基底膜產生振動，所有的毛細胞對每個聲音都有反應，將機械振動轉換為相應頻率、振幅與相位的神經電位活動。聲波頻率決定神經沖動的頻率形成音調感覺。興奮的毛細胞數量多少決定音響的大小，振動的不同形式決定音色。 2 行波學說 生理

41、學家GV貝凱西（GVonB6k6sy）于20世紀40年代提出了行波學說。他認為聲波傳到人耳，引起了整個基底膜的振動，振動從耳蝸底端向頂端移動。基底膜上各部位的振幅并木相同。頻率越高，最大振幅部位越接近蝸底；頻率越低，最大振幅越接近蝸頂。最大振幅所在的位置決定了音高。貝凱西曾在一系列實驗中觀察到與上述假設相似的現象。但用損毀法實驗，部分地切斷動物不同部位的聽神經，并沒有發現聽覺缺失。另外，行波學說無法解釋500HZ以下的聲音對基底膜的影響。500HZ以下的聲音在基底膜的各個部位均引起了相同的反應。3 共鳴學說 1857年，赫爾姆霍茨提出耳蝸是一排在空間上對不同頻率調諧的分析器，在基底膜上每一根長

42、短不同的纖維都與不同的頻率相調諧。他認為基底膜的纖維在感受聲波振動時，由于其長短不同，蝸底端較窄，蝸頂端較寬，對不同頻率的聲音產生共鳴。對高頻率聲音，短纖維與之發生共鳴作出反應；對低頻率聲音，長纖維與之發生共鳴作出反應。基底膜上有24000條纖維，分別對應不同頻率的聲音。但是，以后的科學研究發現，基底膜是由相互交織在一起的纖維組成的，因此每一根橫纖維作為一種共鳴器對不同的頻率單獨發生反應看來是不可能的。4 齊射說 20世紀40年代末，EG韋弗（EGWever）提出了齊射說。他認為對于低頻的聲音即400HZ以下的聲音，單個聽神經纖維可以發放相應頻率的沖動。對于400HZ以上的聲音，單個神經纖維就

43、無法反應，于是聽神經內具有不同興奮時相的許多神經纖維協同活動，以輪班或接力的形式聯合齊射，對高頻聲音作出反應。但當聲波頻率超過5000HZ時，聽神經就不再產生同步放電。因此，齊射說只能對5000HZ以下的聲音的聽覺進行解釋。人耳的非線性效應排頻效應 復合效應 人耳聲音定位機理雙耳效應 耳殼效應方向性聽聲試驗聲強差影響 時間差影響 德*怶埃效應 第三章 聽覺的基本特性所謂聽覺就是人們對聲音的主觀反應。我們知道，任何復雜的聲音都可以用聲音的三個物理量來描述： 幅度（聲強或聲壓）、頻率和相位。但對于人耳的感覺來說，聲音是用另外三個量來描述的，即響度、音 調和音色，這就是我們通常所說的“聲音三要素”。

44、此外，人耳還能分辨出聲音的方向和到達人耳的距離 等。聽覺是人通過聽覺器官對外界聲音刺激的反映，是僅次于視覺的重要感覺。聽覺理論是綜合了聲學和生理學而產生的一種專門學科。我們評判一個音響系統的好壞還主要是靠聽的，所以聽覺理論也非常重要。一、聽覺的刺激聽覺的刺激是聲音，它產生于物體的振動。物體振動時能量通過媒質傳遞到人耳，從而產生聽覺。聲波在不同媒體（空氣、水或其他媒體）中傳遞的速度不同。當聲波的振動頻率為2020000HZ（赫茲）時，便引起聽覺，通常把這段頻率范圍稱為可聽聲譜。低于每秒20次的聲波和高于每秒20000次的聲波人都聽不到。    聲波有三種物

45、理屬性：頻率（波長）、強度和純度，它們別引起聽覺的三種心理感覺，即音高、音響和音色。聲波的頻率是指在單位時間里周期性振動的次數，它決定音高聽覺屬性。聲波的強度是指振動的幅度，它決定音響聽覺屬性。聲波的純度是指波形是否由單一頻率的周期振動構成，它決定音色聽覺屬性。一般把聲音分為純音和復合音。純音是單一的正弦振動波，是最簡單的聲波。復合音是由若干正弦聲波合成的復合聲波。復合音中各純音的頻率成簡單整數比，而該復合音的振動波仍呈周期性，稱為樂音。若該復合音的振動無周期性規律，稱為噪音。在聽覺上，樂音感覺和諧，噪音則感覺不和諧。二、聽覺的生理機制在聽覺系統中，耳既是一個接受器，又是一個分析器，它在把外界

46、復雜的聲音信號轉變成內在的神經信息的編碼過程中起著重要的作用。    （一）耳的構造和功能    耳由外耳、中耳和內耳三部分組成。外耳搜集聲音刺激，中耳將聲音的振動傳送到內耳，內耳的感受器將振動的機械能轉化為神經能。    外耳包括耳廓和耳道，它們主要起收集聲波的作用。    中耳包括鼓膜、聽小骨系統和卵圓窗。聲波從耳道傳至鼓膜引起鼓膜振動。鼓膜與錘骨、砧骨和鐙骨組成的聽小骨系統相連，它們再將聲波傳到卵圓窗。由于耳膜的面積比卵圓窗大20

47、倍，振動傳到卵圓窗時，聲壓約提高了2030倍。這條聲波傳導途徑為生理傳導。另外還有空氣傳導和骨傳導。空氣傳導是鼓膜振動引起中耳內空氣振動，再經卵圓窗傳至內耳。骨傳導是振動由顱骨傳入內耳。    內耳由前庭器官和耳蝸構成。耳蝸又分三部分：鼓階、中階和前庭階。基底膜在鼓階和中階之間，它在卵圓窗的一端最窄，在蝸頂一端最寬。基底膜上分布大量聽覺感受器一科蒂氏器官，它由支持細胞和末端有細毛的毛細胞組成，聽神經便由此發出。聽神經的興奮是由基底膜的位移刺激了毛細胞而產生動作電位，引起神經沖動，由傳入神經傳導至大腦皮層顳葉的聽覺中樞而產生聽覺。三 響度聲音的響度與聲波的

48、振幅（聲壓）有關，對于同一頻率的信號而言，聲壓越大，響度也越大。但是人 耳對不同頻率的聲音的響度感覺（靈敏度）是不一樣的，也就是說，對于頻率不同而聲壓相同的聲音，會 感覺到不同的響度。在 3 4 千赫頻率范圍內的聲音容易被感覺（靈敏度較高），而較低或較高頻率范圍內的聲音就不容易被感覺。描述等響度條件下聲壓級與頻率的關系曲線稱為等響度曲線。自由場純音等響曲線（GB4963-85）120100806040201101009080706050403020MAF02031.56312525050010002k4k8k12.5k頻率（HZ）正常人耳的等響曲線圖中橫坐標表示不同頻率的純音信號，單位是赫茲（

49、赫）；縱坐標表示相應聲波的振幅大小（聲壓級）， 單位是分貝（dB）；圖中的曲線就是等響度曲線，單位是方響（PHONO）。在同一條等響度曲線上的不同 頻率、不同聲壓級的純音信號，給人的響度感覺是一樣的。例如：50 分貝/100 赫的純音和 40 分貝/1 千赫的純音等響，因為兩者位于同一條等響曲線上，也就是說要想讓 100 赫的低音和 40 分貝/1 千赫的中音聽起來一樣響，就必須讓 100 赫的信號比 1 千赫大 10 分貝。從圖中我們可以得出以下幾點簡單的結論：1、 人耳對不同頻率聲音的靈敏度是不一樣的。具體來講，對于 3 4 千赫聲音的靈敏度較高，隨著頻率向 3 4 千赫兩端升高和降低，總

50、的趨勢是靈敏度降低。2、 人耳對不同頻率聲音的靈敏度還與聲壓的大小有關，隨著聲壓的降低，人耳對低頻和高頻的靈敏度都要降低，特別是對低頻聲更為明顯。這就是為什么當我們將音量開得較小（即在低聲壓級情況下）時，即使節目中已有較多低音成份，但聽起來仍感到低音不足，一旦把音量開大（聲壓級大致在 80 分貝以上），就會感到低音比較豐富的道理。由等響曲線可知，若聲音以低于原始聲（錄音時）的聲壓級重放，由需要通過均衡器來提升低音和高音以保證原有的音色平衡。例如一個樂隊演奏，假如低頻聲和高頻聲都以 100 分貝左右錄音，因為這時的 等響度曲線差不多是平直的，所以低音和高音聽起來有差不多的響度。如果重放時的聲壓級

51、較低，例如 50 分貝，這時 50 赫的聲音剛剛能聽到，而 1 千赫的聲音聽起來卻有 50 方響，其它不同頻率的聲音都有不同 的響度級，因此聽起來就感覺到低頻聲和高頻聲都損失了，也就是原來的音色已經改變了。這時要想讓 50 赫的聲音聽起來與 1 千赫的聲音有大致相同的響度，必須將其提升 20 分貝左右。由此可見，等響度曲線 是我們使用均衡器的重要依據之一。四 音調音調又稱音高，是人耳對聲音調子高低的主觀評價尺度。音調的高低主要決定于頻率，頻率越高，音調越高，頻率越低，音調越低。但是音調和振幅的大小也有一定的關系。人耳對音調變化的感受不是線性關系，而是對數關系。也就是說，音調感覺是由于頻率的相對

52、變化而 形成的，即不論原來頻率是多少，相同倍數的頻率變化對人耳總是產生相同音調變化的感覺。例如把頻率 增加一倍，比如從 100 赫變為 200 赫或從 1 千赫變為 2 千赫，音調變化在聽覺感受上都是一樣的，即提高了所謂的“八度音”，又稱為“倍頻程”。正是因為音調變化和頻率相對變化的對數（或倍數）成正比，所以在表示頻率的曲線圖中，頻率坐標常采用對數尺度，圖形均衡器中的中心常按“1/2 倍頻程”或“1/3頻程”設定的原因也是如此。樂器每發出一個音，這個音除具有基頻 f0 外，還有與 f0 成整數倍關系的諧波。每個音的音調感覺由f0 決定，而各次諧波則決定樂音的音色。有時 f0 的振幅甚至比頭幾次

53、諧波（如 f1、f2、f3）的振幅還小些，但 f0 決定音調的作用絲毫沒有減弱。人耳對音調的感覺也受振幅的影響。當振幅較大時，耳膜受到較大的刺激而有變形，從而影響到神經對音調的感受。一般來說，響度增加時，人耳感到音調有所降低，頻率愈低，感到降低愈多。五 音色人耳除對響度和音調有明顯的辨別能力外，還能準確判斷聲音的音色。不同樂器的頻率構成大不相同， 比如，小提琴和鋼琴即使演奏同樣高音的音符，人們還是能迅速分辨出哪個是鋼琴的聲音，哪個是小提琴 的聲音，而不至于相互混淆。這是因為它們在演奏同一音符時基音雖然相同，但它們的諧波成分（泛音） 不論是在數量上、頻率上還是強度上都是非常不同的緣故。正是由于這

54、些諧波的不同組成，才賦予每種樂 器特有的音色。音色主要和聲音的頻率結構有關。事實上，樂器的振動絕大多數都不是簡單的簡諧振動， 而是由許多個不同的簡振動疊加而成的，并且這些簡諧振動的振動頻率之間滿足整倍數關系。其中，最低 的一個頻率稱為基頻，基頻對就應的簡諧波稱為基波，頻率是基頻整數倍的簡諧波稱為諧波，在音樂詞匯 中被稱為泛音。正是由于諧波的不同組成比例，才賦于各種樂器、人聲以特有的音色。如果沒有諧波成分， 單純的基音簡諧信號是沒有音樂感的。在傳聲過程中，為了使聲音逼真，必須盡量保持原來的音色。如果聲音中某些頻率成份被放大或縮小， 就會引起音色的變化。有時為了某種特殊的需要，利用均衡器對音色作適

55、當的調整也是可以的。由此可見 均衡器能對音色作一些必要的修飾和調整。這是均衡器使用的又一重要依據。六 聲音的混合與掩蔽 1 共鳴 由聲波的作用而引起的共振現象叫共鳴。產生共鳴的物體的振動叫受迫振動。產生共鳴的條件是振動物體的振動頻率與鄰近物體的固有頻率相同，這樣才會產生共鳴。例如，將兩個頻率相同的音叉鄰近而置，敲擊其中一個，另一個也會振動發音。 2 強化與干涉 當兩個聲波振動頻率相同、相位相反時，它們的相互作用使得合成聲波振幅減小，音響減弱。當兩個聲波振動頻率相同、相位相同時，它們的相互作用使人感覺音響增強了。如果兩個頻率相近的聲波相互作用，其結果是交替地發生強化與干涉，合成波的振幅產生周期性的變化，人將聽到一種音響有起伏的拍音。 3 差音與和音 當振幅大致相同、頻率相差30HZ以上的兩個聲波進行相互作用時，可以聽到差音與和音。差音是兩個聲波頻率之差的音調，和音是兩個聲波頻率之和的音調。辨別差音與和音需經一定的訓練。 4 聲音的掩蔽 兩個聲音同時到達耳朵相混合時，人只能感覺到其中一個聲音的現象叫聲音的掩蔽。起干擾作用的叫掩蔽音，想要聽到的叫被掩蔽音。聲音的掩蔽分三類：一是純音對純音的掩蔽。研究發現，掩蔽音強度高，掩蔽效果好；掩蔽