1、第二講 影視聲音基礎 聲音的物理屬性，即是聲音感知的客觀因素聲音的物理屬性，即是聲音感知的客觀因素即客即客觀聲音產生和傳播的過程。在這個過程中涉及了聲音觀聲音產生和傳播的過程。在這個過程中涉及了聲音的客觀屬性，諸如：聲音的傳播速度、波長、頻率、的客觀屬性，諸如：聲音的傳播速度、波長、頻率、振幅等振幅等 聲音的心理屬性，即是聲音感知的主觀因素聲音的心理屬性，即是聲音感知的主觀因素即客觀聲音如何在人腦重現的過程。在這個過程中涉即客觀聲音如何在人腦重現的過程。在這個過程中涉及了聲音的主觀屬性，諸如：聲音的音量、音調、音及了聲音的主觀屬性，諸如：聲音的音量、音調、音色等色等 池州學院池州學院 劉德群劉

2、德群 第一節第一節 常用的物理概念常用的物理概念一一.1.1.正弦波正弦波 ：在一條基準線附近作往復運動：在一條基準線附近作往復運動的振動波的振動波頻率成分最為單一的一種信號，因這種信號的波形頻率成分最為單一的一種信號，因這種信號的波形是數學上的正弦曲線而得名。任何復雜信號是數學上的正弦曲線而得名。任何復雜信號例如例如音樂信號，都可以看成由許許多多頻率不同、大小不音樂信號，都可以看成由許許多多頻率不同、大小不等的正弦波復合而成。等的正弦波復合而成。 2. 2. 振幅：正弦波離開基準點的位移振幅：正弦波離開基準點的位移 振動物體離開平衡位置的最大距離叫振動的振幅振動物體離開平衡位置的最大距離叫振

3、動的振幅,振幅振幅描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱。描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱。 3.相位：頻率相同的正弦波之間在時間上的相對相位：頻率相同的正弦波之間在時間上的相對位移。位移。 在擴聲系統中，由于傳聲器信號輸出線或音箱功率信在擴聲系統中，由于傳聲器信號輸出線或音箱功率信號輸入線極性接反以及系統存在的相位失真等原因，會號輸入線極性接反以及系統存在的相位失真等原因，會造成各種各樣的聲音反相位或相移問題。聲音相位關系造成各種各樣的聲音反相位或相移問題。聲音相位關系的正確與否（尤其是反相），將直接影響聲音還原質量的正確與否（尤其是反相），將直接影響聲音還原質量。 4 4. . 音值音值

4、：又稱音長，是由震動持續時間的長短又稱音長，是由震動持續時間的長短決定的決定的 持續時間越長，音則長，反之越短持續時間越長，音則長，反之越短 5.動態范圍：動態范圍： 錄音或放音設備中，最大音量與最小音量之間錄音或放音設備中，最大音量與最小音量之間的音量范圍，稱之為的音量范圍，稱之為“動態范圍動態范圍” 如果錄音時，所錄的音量大于設備所承受的范如果錄音時，所錄的音量大于設備所承受的范圍，那么結果就會導致聲音失真。圍，那么結果就會導致聲音失真。 6.復合波：幾個有諧波關系的正弦波疊加在一復合波：幾個有諧波關系的正弦波疊加在一起產生起產生 平時所聽到的聲音，都不只是一個聲音，而是由許平時所聽到的聲

5、音，都不只是一個聲音，而是由許多個聲音組合而成的，于是便產生了復合音多個聲音組合而成的，于是便產生了復合音 6.信噪比信噪比 是人們為錄音與還音設備規定的一個常見的性能指標。大多是人們為錄音與還音設備規定的一個常見的性能指標。大多數錄音與還音設備自身都會發出一些無法消除的噪聲，且組合數錄音與還音設備自身都會發出一些無法消除的噪聲，且組合還會增加，一般在還會增加，一般在 55:1左右。左右。55分貝的信號，就有分貝的信號，就有1分貝的分貝的噪聲噪聲一般民用設備的一般民用設備的S/N 約為，約為，40-50dB7.噪聲噪聲 噪聲是對有用信號產生干擾作用的雜波噪聲是對有用信號產生干擾作用的雜波 線路

6、噪音、本地噪音、現場噪音線路噪音、本地噪音、現場噪音8.聲壓與聲壓級聲壓與聲壓級 聲壓是空氣中因聲波的振動而引起的壓強變化聲壓是空氣中因聲波的振動而引起的壓強變化人耳最低聲壓是0.0002微巴，最高達200-2000微巴 由于人耳對聲音強弱的感覺與聲壓的對數成正比，因此把聲壓級定義為，將待測聲壓有效值p(e)與參考聲壓p(ref)的比值取常用對數，再乘以20，即：SPL=20LOG(10)p(e)/p(ref)其單位是分貝（dB）。較安靜的背景是30dB，面對面講話的平均聲壓級是60dB，一般電影聲音語言是75dB，影院放映影片時的最大聲壓級可以達到115dB，痛閥為120-140dB二、聲音

7、的傳播二、聲音的傳播1.聲音傳播的實質：是機械振動或氣流振動擾動而引起的周圍介聲音傳播的實質：是機械振動或氣流振動擾動而引起的周圍介質發生的波動質發生的波動 橫波：橫向波動橫波：橫向波動 縱波：縱向疏密波動縱波：縱向疏密波動地震被按傳播方式分為三種類型：縱波、橫波和面波。縱波是推地震被按傳播方式分為三種類型：縱波、橫波和面波。縱波是推進波，最先到達震中，又稱進波，最先到達震中，又稱P P波，它使地面發生上下振動，破壞性波，它使地面發生上下振動，破壞性較弱。橫波是剪切波：第二個到達震中，又稱較弱。橫波是剪切波：第二個到達震中，又稱S S波，它使地面發生波，它使地面發生前后、左右抖動，破壞性較強。

8、面波又稱前后、左右抖動，破壞性較強。面波又稱L L波，是由縱波與橫波在波，是由縱波與橫波在地表相遇后激發產生的混合波。其波長大、振幅強，只能沿地表地表相遇后激發產生的混合波。其波長大、振幅強，只能沿地表面傳播，是造成建筑物強烈破壞的主要因素。面傳播，是造成建筑物強烈破壞的主要因素。 2.聲速聲速=340米米/秒秒 波長波長=聲速聲速/頻率頻率3.聲障效應：聲波在傳播中遇到物體時們就會像光線一樣反射聲障效應：聲波在傳播中遇到物體時們就會像光線一樣反射回來，反射量取決于聲波的頻率的波長與反射物體的大小回來，反射量取決于聲波的頻率的波長與反射物體的大小 繞射：聲波沿著物體的邊緣而彎曲進行傳播的現象繞

9、射：聲波沿著物體的邊緣而彎曲進行傳播的現象4.復合音：由基音和泛音結合在一起形成的聲音，叫做復合音復合音：由基音和泛音結合在一起形成的聲音，叫做復合音物體受力振動瞬間、整體振動發出基音；物體受力后其部分因物體受力振動瞬間、整體振動發出基音；物體受力后其部分因慣性繼續振動發聲、產生泛音慣性繼續振動發聲、產生泛音； 復合音的幾種情況：復合音的幾種情況：1)相同波相加時的振幅，加倍相同波相加時的振幅，加倍2)當當180度的異相波混合時，同等振幅的各個波完全抵消度的異相波混合時，同等振幅的各個波完全抵消3)部分異相波的振幅混合時在某些地方相加，而在另一些地方部分異相波的振幅混合時在某些地方相加，而在另

10、一些地方則是抵消則是抵消三、聲音的強度三、聲音的強度由聲波引起的壓強變化叫聲壓，聲壓的大小決定聲音的強弱由聲波引起的壓強變化叫聲壓，聲壓的大小決定聲音的強弱人聲所能聽到的最大動態范圍是人聲所能聽到的最大動態范圍是120分貝分貝四、聲音的頻譜圖四、聲音的頻譜圖頻譜圖是頻譜圖是將聲音發聲的過程，將聲音發聲的過程，1.分為三個部分：分為三個部分：起始部分、內動態穩定部分、衰變部分起始部分、內動態穩定部分、衰變部分2.分三種：分三種：反映聲源發音過程的包絡圖；反映音樂的線狀頻譜圖；反映聲源發音過程的包絡圖；反映音樂的線狀頻譜圖；反映連續頻譜的噪聲圖反映連續頻譜的噪聲圖五、聲音的計量五、聲音的計量分貝表

11、示一種單位，即兩種電或聲功率之比或兩種電壓或電分貝表示一種單位，即兩種電或聲功率之比或兩種電壓或電流值或類似聲量之比；聲學領域中，分貝的定義是聲源功率流值或類似聲量之比；聲學領域中，分貝的定義是聲源功率與基準聲功率比值的對數乘以與基準聲功率比值的對數乘以10的數值的數值 , 是一種測量聲音相是一種測量聲音相對響度的單位對響度的單位 分貝量的變化關系恰恰和人耳的聽覺強弱感受非常吻合，這分貝量的變化關系恰恰和人耳的聽覺強弱感受非常吻合，這也給聲學計算打下了良好的基礎也給聲學計算打下了良好的基礎六、室內聲波的組成六、室內聲波的組成 聲波從聲源發出后，按照輻射的時間順序聲波從聲源發出后，按照輻射的時間

12、順序1.直達聲：聲源發聲之后，最先發出脈沖聲直達聲：聲源發聲之后，最先發出脈沖聲2.近次反射聲：繼直達聲之后，滯后近次反射聲：繼直達聲之后，滯后20-50毫秒而來的反射毫秒而來的反射聲聲3.混響聲：這是繼近次反射聲之后，在房間的四壁和頂棚多混響聲：這是繼近次反射聲之后，在房間的四壁和頂棚多次無規則反射而來的密集聲能。次無規則反射而來的密集聲能。第二節 聲音的生理和心理反映一一. . 人耳的結構人耳的結構外耳外耳:耳廓、耳道、鼓膜耳廓、耳道、鼓膜中耳中耳:三塊耳小骨，錘骨、砧骨、鐙骨三塊耳小骨，錘骨、砧骨、鐙骨和內耳：耳蝸，聲音分析器和內耳：耳蝸，聲音分析器第二節 聲音的生理和心理反映二、人的聽

13、覺范圍二、人的聽覺范圍 1620KHz 低于低于16(20HZ)的次聲波一般聽不見，高于的次聲波一般聽不見，高于20KHZ的超聲波也聽不見。的超聲波也聽不見。 二、二、人耳的聽覺特性人耳的聽覺特性 （1）方位感）方位感 （2）響度感）響度感 對微小的聲音，只要響度稍有增加人耳即可感覺到，但是當對微小的聲音，只要響度稍有增加人耳即可感覺到，但是當聲音響度增大到某一值后，即使再有較大的增加，人耳的感覺聲音響度增大到某一值后，即使再有較大的增加，人耳的感覺卻無明顯變化。我們把人耳對聲音響度的這種聽覺特性稱為卻無明顯變化。我們把人耳對聲音響度的這種聽覺特性稱為“對數式對數式”特性特性 另外人耳對不同頻

14、率的聲音，聽覺響度也不相同另外人耳對不同頻率的聲音，聽覺響度也不相同 例如：人耳對中音頻段（例如：人耳對中音頻段（60Hz2500Hz）感受到的聲音響度較感受到的聲音響度較大，且較平坦。高音頻段（大，且較平坦。高音頻段（2500Hz20000Hz）感受到的聲音感受到的聲音響度隨頻率的升高逐漸減弱，低音頻段（響度隨頻率的升高逐漸減弱，低音頻段（20Hz160Hz）在在80Hz80Hz以下急劇減弱，斜線陡率較大。我們把低音頻段的急劇減以下急劇減弱，斜線陡率較大。我們把低音頻段的急劇減弱稱為低頻弱稱為低頻“遲鈍遲鈍”現象。現象。 （3）音調感）音調感 人耳在聲音響度較小的情況下，對音調的變化不敏感，

15、高、人耳在聲音響度較小的情況下，對音調的變化不敏感，高、低音小范圍的提升或衰減很難感覺到。隨著聲音響度的增大，低音小范圍的提升或衰減很難感覺到。隨著聲音響度的增大，人耳對音調的變化才有較大的增強，我們把人耳對音調的這種人耳對音調的變化才有較大的增強，我們把人耳對音調的這種聽覺特性稱為聽覺特性稱為“指數式指數式”特性。特性。（4）音色感）音色感 記憶力記憶力,熟人熟人 分辨力分辨力,分辨樂器分辨樂器 音色感，音色感， 是指人耳對音色所具有的一種特殊的聽覺上的綜是指人耳對音色所具有的一種特殊的聽覺上的綜合性感受，是由聲場（無論是自由聲場還是混響聲場）內的縱合性感受，是由聲場（無論是自由聲場還是混響

16、聲場）內的縱深感，方向、距離、定位、反射、衍射、擴散、指向性與質感深感，方向、距離、定位、反射、衍射、擴散、指向性與質感等多種因素綜合構成等多種因素綜合構成 聚焦效應聚焦效應人的聽覺系統可以從眾多聲源同時發出的聲音之中，把聽覺的人的聽覺系統可以從眾多聲源同時發出的聲音之中，把聽覺的主要對象集聚到其中某一點上。主要對象集聚到其中某一點上。 二、等響曲線二、等響曲線 把響度水平相同的各頻率的純音的聲壓級連成的曲線。在該把響度水平相同的各頻率的純音的聲壓級連成的曲線。在該曲線圈上，橫坐標為各純音的頻率，縱坐標為達到各響度水平曲線圈上，橫坐標為各純音的頻率，縱坐標為達到各響度水平所需的聲壓級所需的聲壓

17、級(分貝分貝)，每一條曲線代表一個響度水平，每一條曲線代表一個響度水平 四、音調與倍頻程四、音調與倍頻程 1.音調又稱音高，是人的第二個主觀量。音調又稱音高，是人的第二個主觀量。聲音的高低叫做音聲音的高低叫做音調調,頻率決定音調頻率決定音調 2.倍頻程：倍頻程：頻率比為頻率比為Z(倍頻系數倍頻系數)的兩個頻率之間的的兩個頻率之間的頻帶。頻帶。 聲音信號的頻率范圍為聲音信號的頻率范圍為20Hz到到20KHz，在聲音信號頻譜，在聲音信號頻譜分析一般不需要對每個頻率成分進行具體分析。為了方便起分析一般不需要對每個頻率成分進行具體分析。為了方便起見，人們把見，人們把20Hz 到到20KHz的聲頻范圍分

18、為幾個段落，每個的聲頻范圍分為幾個段落，每個頻帶成為一個頻程。頻程的劃分采用恒定帶寬比，即保持頻頻帶成為一個頻程。頻程的劃分采用恒定帶寬比，即保持頻帶的上、下限之比為一常數。當聲音的聲壓級不變而頻率提帶的上、下限之比為一常數。當聲音的聲壓級不變而頻率提高一倍時，聽起來音調也提高一倍高一倍時，聽起來音調也提高一倍 若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為比為2，這樣劃分的每一個頻程稱，這樣劃分的每一個頻程稱1倍頻程，簡稱倍頻程。倍頻程，簡稱倍頻程。 例如對于從例如對于從20Hz逐步遞增到逐步遞增到20kHz增益相同的正弦交流信增益相同的

19、正弦交流信號，雖然各頻段增益一樣，但我們聽覺所感受到的聲音響度號，雖然各頻段增益一樣，但我們聽覺所感受到的聲音響度卻不相同。在卻不相同。在20Hz20kHz整個可聽聲頻率范圍內，上下限整個可聽聲頻率范圍內，上下限頻率共頻率共10個倍頻程。如表所示：個倍頻程。如表所示： 倍頻程的頻率范圍倍頻程的頻率范圍 頻程頻程 頻率范圍（頻率范圍（Hz） 1 2040 2 4080 3 80160 4 160320 5 320640 9 500010000 10 1000020000 低音頻段低音頻段20Hz160Hz（3倍頻）倍頻） 中音頻段中音頻段60Hz2500Hz（4倍頻）倍頻） 高音頻段高音頻段25

20、00Hz20000Hz（3倍頻）倍頻） 低音頻段低音頻段20Hz160Hz（3倍頻）倍頻） 中音頻段中音頻段60Hz2500Hz（4倍頻）倍頻） 高音頻段高音頻段2500Hz20000Hz（3倍頻）倍頻）人耳對中音頻段感受到的聲音響度較大，且較平坦。人耳對中音頻段感受到的聲音響度較大，且較平坦。高音頻段感受到的聲音響度隨頻率的升高逐漸減弱，高音頻段感受到的聲音響度隨頻率的升高逐漸減弱，低音頻段在低音頻段在80Hz80Hz以下急劇減弱，斜線陡率較大。我以下急劇減弱，斜線陡率較大。我們把低音頻段的急劇減弱稱為低頻們把低音頻段的急劇減弱稱為低頻“遲鈍遲鈍”現象。現象。 五、音色五、音色 是指聲音的感

21、覺特性是指聲音的感覺特性 ，音色是由發音體的性質決，音色是由發音體的性質決定的定的 。音色主要取決于聲音的頻譜結構，音色主要取決于聲音的頻譜結構，所涉及的聲音特性包括圓潤、飽滿度、所涉及的聲音特性包括圓潤、飽滿度、清晰度、共鳴效果等清晰度、共鳴效果等基因和諧音的結合方式也是塑造音色基因和諧音的結合方式也是塑造音色的要素之一的要素之一 人耳聽覺的幾個效應人耳聽覺的幾個效應一、領先效應一、領先效應 如果室內空間存在許多反射聲和混響聲，讓聲音聽上去如果室內空間存在許多反射聲和混響聲，讓聲音聽上去不那么短暫或清晰，也不會影響對聲音的定位，因為開始時不那么短暫或清晰，也不會影響對聲音的定位，因為開始時的

22、短暫的聲音音頭給出的信息已經足夠定位了。我們把對第的短暫的聲音音頭給出的信息已經足夠定位了。我們把對第一個直達聲的反應叫做領先效應。一個直達聲的反應叫做領先效應。 二、雞尾酒效應二、雞尾酒效應 當處于一個具有混響空間的聚會時，即使現場有背景音當處于一個具有混響空間的聚會時，即使現場有背景音樂和許多交談聲，我們也能聽到和我們交談對象的談話聲。樂和許多交談聲，我們也能聽到和我們交談對象的談話聲。 但是如果用傳聲器替代我們的位置進行拾音，然后再聽但是如果用傳聲器替代我們的位置進行拾音，然后再聽這段錄音，會感覺聲音非常糟糕的這段錄音，會感覺聲音非常糟糕的 二、遮掩效應二、遮掩效應 一個較弱的聲音（被遮

23、掩音）的聽覺感受被另一個較強一個較弱的聲音（被遮掩音）的聽覺感受被另一個較強的聲音（遮掩音）影響的現象稱為人耳的聽覺的聲音（遮掩音）影響的現象稱為人耳的聽覺“遮掩效應遮掩效應”，也就是說由于某種聲音的存在而降低了對另一種聲音的的感也就是說由于某種聲音的存在而降低了對另一種聲音的的感受能力，這種現象除了與音量有關，也與頻率有關，因此也受能力，這種現象除了與音量有關，也與頻率有關，因此也叫叫“頻率遮蔽頻率遮蔽” 1.1.當響度很大時，低頻聲音會對高頻聲音產生較顯著的遮當響度很大時，低頻聲音會對高頻聲音產生較顯著的遮掩效應掩效應2.2.高頻聲音對低頻聲音只產生很小的遮掩效應高頻聲音對低頻聲音只產生很

24、小的遮掩效應3.3.遮蔽音對被遮蔽音的頻率越接近，遮蔽作用越大。當它們遮蔽音對被遮蔽音的頻率越接近，遮蔽作用越大。當它們的頻率相同時，一個音對另一個音的遮蔽作用最大的頻率相同時，一個音對另一個音的遮蔽作用最大 六、六、混響、混響、混響時間混響時間 從聲源停止發聲起，在室內繼續存在的聲音現象叫做混從聲源停止發聲起，在室內繼續存在的聲音現象叫做混響，描述這一客觀量稱為混響時間響，描述這一客觀量稱為混響時間 通常，即當（室內）聲場達到穩態，聲源停止發聲后，聲通常，即當（室內）聲場達到穩態，聲源停止發聲后，聲壓級降低壓級降低60dB所需要的時間稱為混響時間。所需要的時間稱為混響時間。 混響時間過短，聲

25、音發干，枯燥無味，混響時間過短，聲音發干，枯燥無味，不親切自然；混響時間過長，會使聲音含不親切自然；混響時間過長，會使聲音含混不清；合適時聲音圓潤動聽。混不清；合適時聲音圓潤動聽。 混響的要求：混響的要求： 對講演廳來說，混響時間不能太長我們平時講話，每對講演廳來說，混響時間不能太長我們平時講話，每秒鐘大約發出秒鐘大約發出23個單字，假定發出兩個單字個單字，假定發出兩個單字“物理物理”，設，設想混響時間是想混響時間是3秒，那么，在發出秒，那么，在發出“物物”字的聲音之后，雖然字的聲音之后，雖然聲強逐漸減弱，但還要持續一段時間聲強逐漸減弱，但還要持續一段時間(3秒秒)，在發出，在發出“理理”字字的聲音的時刻，的聲音的時刻，“物物”字的聲強還相當大因而兩個單字的聲字的聲強還相當大因而兩個單字的聲音混在一起，什么也聽不清楚了音混在一起，什么也聽不清楚了。 混響時間也不能太短，太短則響度不夠，也聽不清混響時