电磁声学基础知识入门(5)

2019-04-23 09:51

?对声强和频率变化的分辨力 ?人类听觉频率响应(图)

?人类听觉频响的特点:

?声压级越高,人的听觉频响会越趋平直;而随着声音声压级的降低,人的听觉

频响会相应变坏,其中低频尤甚

?对于高于18~20kHz和低于16~20Hz的简谐声音,不论声级多高,一般人都不会听到

?不论声压级高低,人们对3kHz~5kHz的频率分量最敏感

?既然人耳对20~20kHz以外的声音是听不到的,为什么在高保真技术中规定的频率要远远大于这个范围?

?等响曲线——为了更全面地表示人类的听觉频响特性(P53)

?等响曲线图,图中每一条曲线上对应的各个频率的声音强度听起来是等响的 ?响度级的概念:习惯上以曲线在

1kHz时的声压级数定为响度级数,用“方”作

为响度级的单位

?人耳对响度的听力范围:0~120(140)方

?响度效应(loudness effect)与等响开关(响度控制器)LOUDNESS

?没有响度控制器的设备如何满足人耳的听觉?

?响度级与声压级

?分贝数与方数仅在

1000Hz的时候数值是相同的

?同样强的声音在不同频率时并不一样响

?例:频率为

1000Hz和60Hz的两个声音,声压级均为60dB,问响度级差多少? ?例:在上题中,欲使两个声音一样响,问60Hz的声音需要增强多少?

?响度与响度级

?响度与响度级的关系

?问题:响度提高一倍,响度级提高多少?输出功率提高多少?

?计权

?根据主观听觉对客观值的修正,即如果要用仪器测量声音的响度级,必须模仿

上述人的听觉频响。

为了简化测量设备,一般只选取三种计权特性来代表人的听觉频响。 ?A计权——模仿声压级在0~30dB时的听觉频响 ?B计权——30~60

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?C

计权——60~130

?D计权——表征飞机噪声在听觉上的反映

?线性计权——为了排除超声与次声信号而设置的,也称宽带计权

?音调

?自学内容P54

1-4-5 掩蔽效应(frequency masking) ?定义:P55

?原因

?纯音掩蔽时的听阈

?当响度较大时,低频声会对高频声产生较显著的掩蔽作用 ?高频声对低频声只产生很小的掩蔽作用

?掩蔽音和被掩蔽音的频率越接近,掩蔽作用越大;当它们频率相同时,一个音

对另一个音的掩蔽作用最大。

?噪声掩蔽时的听阈 ?自学内容P56

?应用

?电声设备中的不可避免的本底噪声究竟该多么低,取决于有用声音信号电平相

对多高,即要根据有用声音信号的强度来规定允许的最大噪声强度,这就是电声技术标准中的“信号噪声比”指标的来源。

?鸡尾酒会效应(cocktail party effect)

?定义

?原因

1-4-6 方向听觉 ?双耳效应

?哈斯效应(优先效应,延时效应)

?5~35ms:几乎不能察觉,后一个起丰满作用(补充) ?30~50ms:有一点儿察觉,但以第一个为主 ?50ms

以上:可分辨,可感到回声

?德?波埃效应

?声像的概念

?德?波埃效应与双耳效应的区别

?劳氏效应

1-5 常见声音信号的特点 电声系统的基本要求

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1-5-1 声音信号的特点与电声系统的要求——主、客观的结合

?声音信号的时程特点:增长、稳定、衰减 与电声设备的稳态与瞬态的要求 ?声音信号的频谱特点与电声设备的频带要求

?声音信号的声色 与电声设备的线性与非线性要求 ?声音信号波形不对称的特点 1-5-2 声音信号强度的测量

?峰值、有效值、平均值、准峰值、准平均值、峰值因数、峰平比

?常用音量表

?自学内容:VU

表,PPM表区别

?预习:直达声,反射声,混响声

第二章 室内声学 2-1 历史研究

?室内声学(room acoustics)的现代研究

?华莱士·克莱蒙特·赛宾(Wallace Clement Sabine)

?自由声场与扩散声场

?自由声场:无界空间的声场,声源向四周辐射而无任何界面或物体的反射

?扩散声场:声能密度均匀在各个传播方向为无规律分布的声场

扩散声场的理想条件:

?声以声线方式以声速Co直线传播,声线所携带的声能向各方向的传递几率相同,即声场中任一点的声波应由各个方向上以相同强度传来的声波叠加而成 ?声场中各个方向传播的声波的相位是任意的,各声线是互不相干的,声线在迭加时,它们的位相变化是无规的 ?声场中各处声能密度相同

?房间对室内声场的影响:P312

?引起了反射

?改变了语言和音乐的瞬态特性 ?增加了房间内声能密度 ?改变了声能在室内的空间分布

?房间的声学类型:P312

?直接听音的房间 ?使用电声耦合系统的房间 ?使用扩声系统的房间

2-2 室内声的组成

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?室内声构成 ?直达声

(Direct Sound)

?反射声(Reflection): ?前期(近次)反射声 ?混响声

(50ms以内)

Reverberation

?混响声P62

?人们对于语言与音乐的混响时间的要求是不一样的 ?例如,一般小型的播音室、录音室,最佳混响时间要求在

0.5秒或更短一些,主要供演讲用的礼堂或电影院等,最佳混响时间要求在1秒左右,主要供演奏音乐用的剧院和音乐厅一般要求在1.5秒左右为佳。 ?人工混响

?回声 Echo

?如果到达听者的直达声与第一次反射声之间,或者相继到达的两个反射声之间

在时间上相差50毫秒以上,而反射声的强度又足够以使听者能明显分辨出两个声音的存在,那么这种延迟的反射声叫做回声。 ?回声与混响是不同的概念。

?空间感

?空间感与声场中方向分布的均匀性有关,室内声场扩散越充分,空间感程度越

高。

?除了方向听觉外,人耳尚能对声源距离定位和对声源高度定位

?初始声能的作用

2-3 闭室的混响声与混响时间 2-3-1 闭室的简正频率

?驻波 简正波 固有频率P322 ?驻波

?“进行波”(progressive wave) ?干涉

?当某一频率声波的1/2波长恰好与房间长度相等时,就形成了驻波 ?“室内模式”(room mode) ?“轴向驻波”(axial), “切线驻波”(tangential), “间接驻波”(oblique)

?简正波与固有频率

?室内驻波是一种三维驻波——简正波,每一个简正方式都有其特有的对应频率,

对应频率为简正频率,也称室内固有频率。

?简正频率及其分布情况对于确定的房间是确定的,因此可以作为表征房间特性的一个基本参量,但它们必须在声源的激发下才能表现出来。

?矩形硬墙面闭室的固有频率 fn P322

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?固有频率的分布特点

?频率在f以内的房间简正频率数N

?房间的共振和共振频率

?共振的产生

?结果:简并,声染色

?简并——几个方向上的简正频率相重合的现象

?例:有一间房间

334.536m3,(lz=2lx),用fn数低于100Hz以下房间简正频

率数。

?染色P328

?假如只有个别频率分量能激发出简正波,会使室内声音在这些个别频率分量上

突出地加强和拖尾,导致听觉上的“染色”现象。

?如何避免过多的简并现象?P319

?房间应具有散射声波的扩散体 ?吸声材料应分散在各个壁面上

?足够大的房间(与声波波长相比),(避免低频共振) ?矩形闭室的长、宽、高不能成简单正比关系,最好取无理数

?分析室内情况主要分析3R声

?Reflect(反射) ?Reverberation(混响) ?Resonance(共鸣)

?房间均衡器(EQUALIZER)——弥补房间频率不均匀

2-3-2 闭室的混响声扩散与混响时间

?混响时间T60 P316

?定义:混响声声能密度在声源停止发声后衰减60dB所需要的时间

?赛宾公式:

?例,室内有

20只木椅,每只木椅的吸声量为0.2米2,则20只木椅的吸声量为:

?艾润公式:

?赛宾-努特生公式:

?m——空气的声能衰减常数(1/m)

室温20°C,相对湿度50%时的4m值

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