一、聲學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)
（一）、 聲音
聲音是空氣分子的振動(dòng)。物體的振動(dòng)（我們稱之為'聲源'）引起空氣分子相應(yīng)的振動(dòng)，傳入人耳導(dǎo)致鼓膜振動(dòng)，通過(guò)中耳、內(nèi)耳等一系列聽(tīng)覺(jué)器官的共同作用使人聽(tīng)到了聲音。
（二）、 聲波
把石頭扔進(jìn)平靜的水面，會(huì)形成一組向四周擴(kuò)散的水波，這是我們所能見(jiàn)到的比較直觀的'波'，空氣分子振動(dòng)形成的聲波要復(fù)雜一點(diǎn)，它是從聲源向四周立體擴(kuò)散的一組疏密波，空氣分子并不是從聲源一直跑到您的耳朵，而是在它本來(lái)的位置振動(dòng)，從而引起與它相鄰的空氣分子隨之振動(dòng)，聲音就是這樣從聲源很快地向外傳播的，聲音在空氣中的傳播速度是331米/秒。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，麥浪的運(yùn)動(dòng)跟聲波很相似，粒子的振動(dòng)方向與波的運(yùn)動(dòng)方向是平行的。波需要通過(guò)介質(zhì)來(lái)傳播，麥浪的運(yùn)動(dòng)到田埂邊就自然停止了，聲波的傳播介質(zhì)是空氣分子，所以，真空里聲音是不能傳播的。
（三）、 聲音的頻率
聲波每秒的振動(dòng)次數(shù)稱為頻率，頻率在20hz~20khz之間稱為聲波；頻率大于20khz稱為超聲波；頻率小于20hz稱為次聲波。超聲波和次聲波人耳是聽(tīng)不到的，地震波和海嘯都是次聲波。有些動(dòng)物的耳朵比人類(lèi)要靈敏得多，比如蝙蝠就能'聽(tīng)到'超聲波。
世界上很少存在單一頻率的 '純音'，我們所聽(tīng)到的聲音大都是各種頻率的復(fù)合音，如樂(lè)器發(fā)出的單音就是周期性的復(fù)合音，語(yǔ)音則是非周期性的復(fù)合音。
讓我們對(duì)聲音的頻率有一個(gè)比較直觀的概念：
大鼓的'蓬蓬'聲頻率很低，大約在數(shù)十赫茲左右；
人的語(yǔ)音頻率范圍主要在200 hz到4000 hz之間；
鑼聲、鈴聲的頻率大約在2000 hz到3000 hz左右；
在人類(lèi)語(yǔ)音中，女聲比男聲頻率要高一點(diǎn)；童聲要比成人頻率高一點(diǎn)；'啊啊'聲頻率較低，'咿咿'聲頻率稍高，'嗤嗤、嘶嘶'聲頻率最高。知道這一點(diǎn)很有用，在實(shí)際選配中，你可以經(jīng)常用來(lái)測(cè)試病人戴助聽(tīng)器前后對(duì)聲音頻率的反應(yīng)。
高頻和低頻是相對(duì)的，在語(yǔ)音范圍中，通常把1000 hz以上的區(qū)域稱為高頻區(qū)，500 hz -1000 hz的區(qū)域稱為中頻區(qū)，低于500 hz的區(qū)域稱為低頻區(qū)。
二、 聲音的基本性質(zhì)
（一）聲波的傳播特性
聲波在傳播中會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射和干涉等現(xiàn)象：
（1）反射和折射，聲波從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。遇到障礙物時(shí)，還有一部分聲波將進(jìn)入障礙物而產(chǎn)生折射。
（2）繞射，當(dāng)聲波遇到墻面或其他障礙物時(shí)，會(huì)有一部分聲波繞過(guò)障礙物的邊緣而繼續(xù)向前傳播，這種現(xiàn)象稱為繞射。
（3）干涉，干涉是指一些頻率相同的聲波在傳播中互相疊加后會(huì)使聲波在有的地方增強(qiáng)，有的地方削弱的現(xiàn)象。
除了上述3種主要特性外，聲波在傳播過(guò)程中還有吸收與透過(guò)現(xiàn)象、諧振現(xiàn)象、衰減現(xiàn)象等特性 。
（二）聲音的三要素
聲音主要是通過(guò)音量、音調(diào)、音色這3個(gè)要素來(lái)表現(xiàn)其特性的。
（a）音量又稱響度，是指人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感受。音量主要取決于聲波的振幅大小。
（b）音調(diào)又稱音高，是指人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感受。音調(diào)主要取決于聲波頻率。
（c）音色是指人耳對(duì)聲音特色的主觀感受。音色主要取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu)。
聲音的三要素
三、 人耳聽(tīng)覺(jué)的基本特性
（一）人耳的聽(tīng)覺(jué)原理
聲音既是一種物理現(xiàn)象，也是一種生理現(xiàn)象，人耳是聲波的接收者。人耳主要由三部分組成，即：外耳、中耳和內(nèi)耳，聲波通過(guò)人耳鼓膜的振動(dòng)轉(zhuǎn)化成聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)脈沖信號(hào)，然后被傳送到大腦皮層聽(tīng)覺(jué)中樞，從而產(chǎn)生了聽(tīng)覺(jué)，即人耳聽(tīng)到了聲音。
聽(tīng)覺(jué)的功能有分辨聲音的高低和強(qiáng)弱，還可以判斷環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。
（二）．聲音的聽(tīng)覺(jué)特征
聽(tīng)覺(jué)的閾限是人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)感受到最弱聲音和痛覺(jué)聲音的強(qiáng)度極限，它與頻率和聲壓有關(guān)。在閾限以外的聲音，人耳感受不到，不能產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。
可聞聲、聽(tīng)閾和痛域決定了人耳的聽(tīng)覺(jué)范圍。
（1）可聞聲：是指正常人可以聽(tīng)到的聲音，其頻率范圍為20 Hz～20 kHz，稱為音頻。
（2）聽(tīng)閾：可聞聲必須達(dá)到一定的強(qiáng)度才能被聽(tīng)到，正常人能聽(tīng)到的強(qiáng)度范圍為0～140 dB。使聲音聽(tīng)得見(jiàn)的最低聲壓級(jí)稱為聽(tīng)覺(jué)閾值，它和聲音的頻率有關(guān)。在良好的聽(tīng)音環(huán)境中，聽(tīng)力正常的青年人，在800～5000 Hz頻率范圍內(nèi)的聽(tīng)閾十分接近于零分貝（對(duì)應(yīng)的聲波的聲壓值為0.00012帕）。
（3）痛域：使耳朵感到疼痛的聲壓級(jí)稱為痛域，它與聲音的頻率關(guān)系不大。通常聲壓級(jí)達(dá)到120 dB時(shí)，人耳感到不舒適；聲壓級(jí)大于140 dB時(shí)，人耳感到疼痛；聲壓級(jí)超過(guò)150 dB時(shí)，人耳會(huì)發(fā)生急性損傷。
（三）聽(tīng)覺(jué)等響特性
聲音的特性可由決定聲音效果的三個(gè)要素來(lái)描述，即響度、音調(diào)和音色。
（1） 響度
人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的主觀感覺(jué)稱為響度。聲音給人的主觀感覺(jué)，最主要的是聲響的大小。響度和聲波振動(dòng)的幅度有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，聲波振動(dòng)幅度越大則響度也越大。
響度是聽(tīng)覺(jué)的基礎(chǔ)。正常人聽(tīng)覺(jué)的響度范圍為0～140dB(也有人認(rèn)為是一5～130dB)。一般以1kHz純音為準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，人耳剛能聽(tīng)到的聲壓級(jí)為odB(通常大于o．3dB即有感受)、聲強(qiáng)為10_12w／m2時(shí)的響度級(jí)定辦。方。而當(dāng)聲音增強(qiáng)到使人耳感到疼痛時(shí)，仍以1kHz純音為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，聲壓級(jí)約達(dá)到140dB左右。
等響曲線是指以連續(xù)純音做試驗(yàn)，取1000Hz的某個(gè)聲壓級(jí)為基準(zhǔn)，則聽(tīng)起來(lái)和它同樣響的其他頻率純音的各自聲壓級(jí)構(gòu)成的一條曲線，如圖所示。
（2）音調(diào)
音調(diào)是人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感受，它由聲波的頻率所決定，頻率越高，音調(diào)越高，反之則低。主觀感覺(jué)的音高單位是“美”(mel)，通常定義響度為40方的lkHz：純音的音高為1000美。赫茲與“美”同樣是表示音高的兩個(gè)概念不同而又有聯(lián)系的單位。 根據(jù)人耳對(duì)音高的實(shí)際感受，人的語(yǔ)音頻率范圍可放寬到80Hz～12kHz。
（3）音色
音色是由聲音中各種頻率成分及其強(qiáng)度決定的，即由頻譜決定。人們之所以能分辨出不同的人發(fā)出的聲音或不同的樂(lè)器所奏出的樂(lè)章，是因?yàn)槠湟羯灰粯印我活l率的音稱為純音，具有諧波的音稱為復(fù)音。聲波基頻所產(chǎn)生的能聽(tīng)清楚的聲音稱為基音，各次諧波的微小振動(dòng)所產(chǎn)生的聲音稱泛音。人們根據(jù)不同泛音的頻率成分及其相對(duì)強(qiáng)度來(lái)區(qū)分不同的音色。
（三）聽(tīng)覺(jué)閾值特性
聽(tīng)覺(jué)閾值特性就是指人耳對(duì)不同頻率的聲音具有不同的聽(tīng)覺(jué)靈敏度的特性。通常情況下，正常人能聽(tīng)到的聲音強(qiáng)度范圍為0～140dB。人耳在800Hz～5kHz頻率范圍內(nèi)的聽(tīng)閾十分接近于0dB，而對(duì)100Hz以下的信號(hào)或18kHz以上的信號(hào)的聽(tīng)覺(jué)靈敏度卻大大降低。
（四）聽(tīng)覺(jué)掩蔽特性
聽(tīng)覺(jué)掩蔽特性，是指一個(gè)較強(qiáng)的聲音往往會(huì)掩蓋住一個(gè)較弱的聲音，使較弱的聲音不能被聽(tīng)到。這種掩蔽特性有頻域掩蔽和時(shí)域掩蔽。
（1）頻域掩蔽。是指一個(gè)幅度較大的頻率信號(hào)會(huì)掩蔽相鄰頻率處的幅度相對(duì)較小的頻率信號(hào)，使小信號(hào)不能被聽(tīng)不見(jiàn)。
（2）時(shí)域掩蔽。是指在時(shí)間上，一個(gè)強(qiáng)信號(hào)會(huì)掩蔽掉前后一段時(shí)間內(nèi)較弱的聲音，使之不能被聽(tīng)到。
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