声学概论

声学是声音的科学，研究它的产生、传播、接收和效应。 声音原始是指人耳能察觉到的空气中传播的振动振动现象，频率在20Hz到20KHz之间。现代已经使其范围扩大，频率可在20Hz以下的次声或20KHz的超声。

一、人耳对声音的感觉表征于三种特征：（1）声音的响度；响度相当于声音的“大小”

（2）声音的音调；音调相当于声音的高低;（3）声音的音色；音色相当于声音的品质。

二：声音的振动表征于三种特征:

（1）振幅；

（2）频率；

（3）频谱（即声音的各个谐波部分）。

声感觉和声振动的三种特征有密切的关系。前者是主观感觉，后者是客观的量度。但前者和后者不是一一对应的；声音的响度:不仅决定于振幅的大小而且也决定于频率的高低。振幅单一地决定着声强度，但并不能单一的决定响度，声强度仅说明声音具有能量，而声响度则说明听觉神经被刺激的程度。事实上，很强的声不一定就很响。因为人耳所能听到的频率范围是从16赫兹到20000赫兹左右。频率超出这一范围以外的声音是不可闻的。

•从广义来说，声不但包括可闻的振动也包括不可闻的振动。频率低于16赫兹的振动称为次声振动，高于20千赫兹的振动称为超声振动。不可闻的振动可能很强，但是它的响度总是等于零。同理，音调和频率也不是完全相对应的。当然，音调的高低主要是决定于频率的高低。但是，事实上当振幅有很大变化时，尽管在客观上频率并没有改变，但是在主观上音调则好像是变了一些。人耳对于不同频率的声音又完全不同的灵敏度。对于正常的人来说，在16赫兹以下和20000赫兹以上的声音都不会听到。在16赫兹至20000赫兹范围内，虽然可以听得到，但灵敏度也大不相同。最灵敏的区域是1000至3000赫兹之间。人耳在这一区域的灵敏度是非常之高的。音色决定于声音的频谱成分。所谓频谱，就是把一个复杂的声音分解为多个简谐（正弦）振动的综合而得到的。

视频谱特性之不同，复杂的声音可分为两种类型：

•一种是具有连续谱的声音。

•另一种是具有线状谱的声音。

•前者相当于非周期性的振动，振动的能量连续地分布于一个相当广阔的频率范围。

•后者多半是相当于周期性的（但非正弦的）振动，能量分布于各个谐波频率的分量。前者产生一种噪声（没有一定音调的）的感觉，而后者则产生一种乐音的感觉。

•人耳对于不同频率的声音又完全不同的灵敏度。对于正常的人来说，在16赫兹以下和20000赫兹以上的声音都不会听到。

•在16赫兹至20000赫兹范围内，虽然可以听得到，但灵敏度也大不相同。

•最灵敏的区域是1000至3000赫兹之间。人耳在这一区域的灵敏度是非常之高的。只有当声强度超过某一最小值时人耳才有可能有所感觉，这一最小值称为闻阀。

•相反，很强的声音（无论是可闻的或不可闻的）会在耳中引起一种压力的感觉，甚至感到痛苦。相当于开始有这种感觉的声强度称为痛阀。

•痛阀声强度对闻阀声强度的比值称为动态范围。

•  音调的高低主要决定于频率，但是和振幅的大小也有一定的关系，这是因为，当振幅很大时，声音对于人耳鼓膜的刺激可能使它涨大或变形，使它的重心移动而影响到神经上的感觉。

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