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yo-科普 | 音响基础知识(二):声波辐射特性与声源定位

关于影音职业的从业人员来说,需求为顾客供给专业、体系的视听解决方案,这就要求咱们除了需求懂得乐律以及动静的基础知识、各种乐器的声学原理、声乐和语音的基础知识之外。在实践音响工程中还要把握更多的技能,如噪声的点评和根本操控办法、室内声学的根本原理、根本的片面音质点评术语和科学的片面音质点评办法等等。

一同,不少影音爱好者及发烧友也相同期望可以了解此类内容。因而,“影音新生活”开设特别专题,归纳全面地介绍音响学基础知识,协助咱们更方便地了解声学及音响技能。

▌ 声波辐射特性

声波由声源向四周传达,称为声辐射。在咱们的印象中,习惯地以为,动静传达时前后左右上下的音强度(音量)是持平的。其实不然。因为物体振荡时一般不是全体均衡振荡,而是部分振荡,物体充沛振荡的一面亦即振幅最大的一面,它所辐射的声波也最强。因而,在一个一般的声场环境中,有些方位咱yo-科普 | 音响基础知识(二):声波辐射特性与声源定位们听到的动静就响些,有些方位听起来动静就弱些。

点声源的球面波辐射

这便是说,同一个声源,在相同间隔的不同方位上,声辐射时存在着音量强度的不同。简言之,声辐射具有方向性。声波在辐射过程中,能量随传达间隔而削弱,关于一个组成波来说,跟着传达间隔的增大,音色亦会发生改变。这是因为各个谐波的频率不同、振幅不同,在传达介质中遭到的阻力不同,衰减的系数不同,一些频率高振幅小的谐波在辐射过程中消失了,构成音色的泛音成分发生改变。

因而,动静传得越远,光泽就越小。雷电便是一个比如:近处的雷动静而脆,远方的雷声闷而沉。如前所述,20kHz以上的频率称为超声。因为超声波的波长很短,构成其福射的直线传达有方向性、遇阻碍反射等物理特点。实践上超声波的这些特点并不限于20kHz以上的频率,声频中从5kHz开端逐步构成超声特点。

也便是说,超声波的直线传达、有方向性、遇阻碍反射等特性在人耳的听觉范围之内也是常常遇到的。例如,钢琴上的C2音基频为493.88Hz,其上方第十三泛音为6914.32Hz,十五泛音为7902Hz,这些音的辖射都具有超声特性。由此可见,凡复合波的基频假使超越500Hz,其高次谐波均带有超声特点。声场中,由声源直抵人耳的声辐射(直达声),是听觉器官感触动静的强弱、音高、音色和方位的首要信号根据。

(一)衍射

声波在传达时,假如被一个近于或小于波长的物体阻挠,就绕过这个物体继续前进;假如通过一个近于或小于波长的孔,则以孔为中心,构成环形波向前传达,这种现象叫衍射,又称绕射。

双缝衍射示意图

通过阻碍和孔洞传达的衍射声,构成能量的丢失,所以衍射声比直达动静量要弱,一同因为谐波响度的削弱,构成音色改变。所以通过门缝听人说话,往往听不清楚说话内容,并且不容易辨认出说话人是谁。衍射声还影响听觉器官对原声源的方位感觉,构成了 “匙孔效应”。但就双耳效应来说,衍射又协助人耳去辨认声源方位。

(二)匙孔效应

所谓匙孔效应,是指声波通过孔洞之后构成的衍射动静响效果。因为衍射过程中,声波失去了原先的辅射方向,听音者无法辨认原声场点声源或阵声源的详细方位,而将孔洞视为声源。因而,不管原先声场阵声源布局怎么杂乱,匙孔效果仍给听音者以点声源的感觉。匙孔效应是单声道平面音像的理论根据。

(三)反射声、回声、混响

声波在传达过程中遇到阻碍物时折返的现象称为反射。反射声的能量丢失多少要视阻碍物的结构情况来定。总的说,阻碍资料越是吸音,反射声的能量丢失就越大。当反射声同直达声(原发声)传到人耳的时刻差超越1/20秒时,人耳就明显地发生回声感。

回声是人耳辨认声场宽度和深度的重要根据。可是回声又会阻碍听音,成为剧院和大厅修建需求留意的问题。当反射声同直达声的时刻差小于1/20秒时,称为有用反射声。有用反射声不只不影响听音,而旦会饱满和加强直达声。原发声同许多个不同方向不一同差的有用反射声交混在一一起,构成混响。

混响声由最大值衰减至低于60dB所需的时刻,称作混响时刻。各个频段的混响时刻是剧场与音乐厅的重要声学参数。

▌ 声源定位

声源方位是动静的重要特点。关于人的听觉器官来说,声源方位是发生立体声像的首要根据。

广义地说,一个有动静存在的当地,便是一个立体声场。因为人耳只需听到动静,就必定留意到动静的来历,就必定发生详细的声源方位感。从这点说,声源方位归于生理和心思概念。但是人耳的声源方位感的根据是客观的物理定量。它首要表现为振荡体所在的声场方位和听者正前方中轴线之间的联系。

(一)yo-科普 | 音响基础知识(二):声波辐射特性与声源定位点声源、阵声源和移动声源

在声场中,只要一件物体在发声(如一把小提琴在演奏、一个人在说话、一个扬声器在放声等),这种情况,称为点声源。

在声场中,假如有多个点声源一同发声(如一个乐队在演奏,许多个人在不同方位上说话等),这种情况,称为阵声源。

声场中,物体在移动中发声(如行驰着的轿车、飞机、火车等),这种情况,称为移动声源。

(二)广场声学特点

广场声学特点是点拨声源、阵声源或移动声源处于宽广的、无阻挠的声场环境。这时,声波向五湖四海福射,一般地极少发生衍射、反射或混响。因而,动静处于原始阶段,音色、音量未被加工,并且声辐射按惯例衰减参数进行。在这样的声场环境中,人耳首要凭籍平面的直达声来发生声源方位感。因为短少从上方和后方来的反射声和混响声,所以在一般情况下,声像不能构成环绕声效应。

(三)音乐厅声学特点

当点声源、阵声源在一个大厅中发声时,因大厅的空间结构及吸音资料等要素,使动静信号构成一组适当杂乱的传达系列。这个传达系列称为音乐厅声学特点。

乐队在音乐厅演奏,抵达听众席的动静由下列信号组成:

(1)直达声,这是各乐器直达听众席的原发声。跟着舞台与听众席的间隔不同,声波滞后时刻(即由发声体传输到听众席的时刻)亦不同,这个延时平均在40〜50ms左右。直达声是声场中最首要的声信号。

(2)近次反射声,是指由舞台前斜顶和舞台两边墙反射到听众席的动静。因为动静通过反射才抵达听众席,其延时量(比直达声迟到)约在20〜50ms之间,故称近次反射声,。它对直达声起加剧加宽效果。所以又称有用反射声。

(3)混响声,由声场墙面、斜顶、顶棚等对声波构成屡次反射及共振构成。抱负的音乐厅浪响时值为1.8s——2.2s之间。混响声对直达声起润饰效果,使直达声的能量损耗得到必定补偿,对听音的真实感也起必定效果。但是当混响声超越2.2s的时分,直达声的明晰程度将受影响,动静变成混杂一片。

各用处厅堂的最佳混响时刻

音乐厅声学特点是建立在生理学,美学和心思学基础上的声学准则,是立体声技能的首要根据。

未完待续……

小结:把握动静声波辐射特性与声源定位,可以更好地协助咱们去了解音响产品、室内修建的声学特性,有利于打造优异的视听环境。

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