音響工程師必備知識之聲學基礎(壹)
聲音在人類生活中具有重要意義，人們就是靠聲音傳遞語言、交流思想的。聲音來源於物體的振動。例如人的發聲是由聲帶動引起的;揚聲器發聲則產生於揚聲器膜片的振動;鑼、鼓是靠鑼面、鼓面膜的振動發聲的;弦樂器是靠弦的振動發聲的;笛、簫等則依靠空氣柱的振動發聲……正在發出聲音的振動物體稱為聲源，傳播聲音的必要條件。沒有物體的振動有傳聲介質(如在真空中)，同樣也沒有聲音。聲音不僅能在氣體中傳播，在固體和液體中也能夠傳播。當聲源在空氣中振動中，使鄰近的空氣隨之產生振動並以波動的方式向四周傳播，傳至人耳將引起耳膜振動，最後通過聽覺神經產生聲音的感覺對於專業音響工作者來說,掌握壹些聲學基礎和生理聲學方面的知識是至關重要的。?
聲音信號的特性?
語音和音樂信號都是不規則的隨機信號，由基頻信號和各種諧波(泛音)成分組成。要“原汁原味”地重放這些隨即音頻信號，擴聲音響系統必須具備符合語言和音樂的平均特性。其中最重要的三個特性是平均頻譜(頻率響應特性)、平均聲壓級和聲音的動態範圍。?
1、人聲信號?
人聲信號是壹種典型的隨機過程，它於人的生理特點、情緒與語言內容等因素有關。?
1)、語言 基音的頻率範130-350hz包括全部諧波(泛音)頻率範圍為130-4000hz?
2)、演唱 歌聲的頻率範圍比較寬，可分為男低音、男中音、男高音、女高音等5個聲部。基音的頻率範80-1100hz，包括全部諧波(泛音)頻率範圍為80-8000hz。5個聲部的範圍是：80-294hz;110-392hz;147-523hz;196-698hz和262-1047hz。?
3)、聲壓級 正常談話時語言的聲功率為1微瓦，大聲講話時可增加到1毫瓦。正常講話時與講話人距1米時的平均聲壓級為65-69db。 杭州英思普智能科技有限公司-專註通信12年 廣告 杭州英思普智能科技有限公司致力於為客戶提供專業的無線對講工程, 查看詳情 >?
4)、動態範圍 語言的動態範圍(最大聲壓級與最小聲壓級之差值)為20-40db，戲劇60-80db。?
2、音樂信號 音樂信號的頻譜範圍很寬。它與樂器的類型有關。在樂器中管風琴具有最寬的基音範圍，從16-9000hz，其次是鋼琴，它的基音範圍為27.5-4136hz。民族樂器的基音範圍為100-2000hz。所有的樂器都包含有豐富的高次諧波(泛音)。因此音樂的頻譜範圍可擴展到15000-20000hz。
高質量的音響系統(音樂重放)的頻率響應(頻率特性)範圍不小於40-16000hz。信號動態範圍不小於50-55 db。?
描述壹個音樂信號的特性還有另外壹些量，例如顫音特性、持續時間以及聲音的建立和衰減時間等，這些量反映了音樂的瞬態特性。?
人聲和音樂信號還有壹個重要特性，就是最大聲壓級(持續時間較短的瞬時信號)與長時間內平均聲壓級之差稱為聲音信號的峰值因子，它是聲音信號動態範圍的組成之壹，不同節目信號的峰值因子是不同的，為保證聲音重放時不失真，系統的動態範圍設計必須滿足節目要求。?
測量表明，語言信號的能量集中在130-4000hz的中低音和中音範圍內。音樂信號的能量分布範圍很寬，從30-16000hz隨著頻率的升高而減小，低音(包括80hz以下的超低音)能量最大;中低音的強度稍低，高音強度則迅速下降。因此揚聲器箱中的低音、中音和高音揚聲器單元的功率配置必須與之相適應。當分頻頻率為570hz時，低音和中高音的功率比為1.42;當分頻頻率為900hz時，低音和中高音的功率比為1.78;當分頻頻率為1430hz時，低音和中高音的功率比為2.54。
3、復雜信號波形的頻譜?
無論人聲、樂器聲還是自然界中各種聲音都不是單音(或純音)，而是復合音，其波形都不是正弦波，但它們都可以分解成若幹強度的不同頻率的諧波。聲音的音色主要由這些諧波的數量、強度、分布和它們之間的相位關系決定。
自然界中的隨機噪聲是非周期性重復波形，包含在系統給定頻響特性範圍內的全部頻率分量。?
白噪聲的頻譜圖，因為它的頻譜結構像可見光的頻譜，所以叫白噪聲。其特點是在頻響範圍內，每個頻率的能量相等，從我們耳朵的頻率響應聽起來它是非常明亮的“噝”聲(每高壹個八度，頻率就升高壹倍。因此高頻率區的能量也顯著增強)。用來測試音箱的諧振和靈敏度。?
粉紅噪聲每個八度帶有相同能量的隨機噪聲。我們的耳朵將以“平直”的頻率響應接受這些聲音(因為粉紅噪聲建立於八度的基礎而不是個別的頻率，因此頻率變高的時候能量並不增加)。因為這壹特性和實時分析儀(rta)關註壹個八度或1/3八度的音域，粉紅噪聲對於測量音頻設備的頻率響應和決定房間的擴音應用非常有用。?
噪聲的顏色是壹種形象的表達。光譜中低頻是紅色，高頻是紫色，如果全頻帶的都有就是白色。所以噪聲也這樣形象化，全頻帶強度壹樣就叫白噪聲，粉紅噪聲則是低頻占的比例較多，若光譜程這種分布就會呈現分紅色。其他顏色的噪聲妳可以以次類推。自然界的噪聲大多是粉紅噪聲。