聲學(xué)軟件
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室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)—聲音、聲波、頻率、強(qiáng)度
時(shí)間:
2021-10-20
作者:
思成舞臺(tái)設(shè)計(jì)
分類:
聲學(xué)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)耳等一系列聽覺器官的共同作用使人聽到了聲音。
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)物的耳朵比人類要靈敏得多,比如蝙蝠就能"聽到"超聲波。
世界上很少存在單一頻率的 "純音",我們所聽到的聲音大都是各種頻率的復(fù)合音,如樂器發(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)。
四、 聲音的強(qiáng)度
其一是從物理上來(lái)描述:我們知道由于空氣分子本身固有的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)及相互排斥會(huì)形成一個(gè)靜態(tài)的壓力,這個(gè)壓力就是我們所熟知的大氣壓。前面我們講過(guò),聲音是空氣分子的振動(dòng),振動(dòng)的空氣分子對(duì)它通過(guò)的截面就會(huì)產(chǎn)生額外的壓力,這種額外的壓力我們就稱之為聲壓。聲壓比之大氣壓要小得多得多,舉個(gè)例子,一個(gè)聲壓僅僅相當(dāng)于大氣壓的一萬(wàn)分之一的聲音就足以把人的耳朵振聾。 物理學(xué)家引入了聲壓級(jí)(spl)來(lái)描述聲音的大?。何覀儼岩缓苄〉穆晧簆0=2х10-5帕作為參考聲壓,把所要測(cè)量的聲壓p與參考聲壓p0的比值取常用對(duì)數(shù)后乘以20得到的數(shù)值稱為聲壓級(jí),聲壓級(jí)是聽力學(xué)中最重要的參數(shù)之一,單位是分貝(db)。
其二我們要了解的概念是聽力級(jí)(hl),前面所討論的聲壓級(jí)是比較客觀的聲學(xué)參數(shù),而在聽力學(xué)中我們經(jīng)常要討論的是人耳聽到了什么,而不僅僅是測(cè)量到了什么。人耳不是一個(gè)很好的測(cè)量聲音的儀器,因而聽力學(xué)家引入了聽力級(jí)這個(gè)概念來(lái)更好地解釋人耳聽到的聲音的大小。
前面我們講過(guò)聲壓級(jí)是基于一個(gè)參考聲壓p0=2х10-5帕來(lái)定義的,即每個(gè)不同頻率上的零分貝聲壓級(jí)(0dbspl)對(duì)應(yīng)的聲壓都是2х10-5帕。而零分貝聽力級(jí)(0dbhl)的定義則不同,聽力學(xué)家通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)把正常人耳在某個(gè)頻率上剛剛能聽見的聲音大小的平均值定義為零分貝聽力級(jí)(0dbhl)。
聲壓級(jí)(spl)和聽力級(jí)(hl)兩個(gè)概念單位都是分貝,但概念卻不同,聲壓級(jí)描述的是聲音的物理特性,聽力級(jí)描述的是人耳感覺的聲音。很多電聲學(xué)的概念如助聽器的增益、信噪比、聽閾值、聽力損失等,單位都是用分貝,但概念都不同。許多用分貝來(lái)作測(cè)量單位的參數(shù)都是拿一個(gè)參數(shù)與另外一個(gè)參數(shù)比較得來(lái)的。比如,助聽器的增益gain是把放大后的聲壓跟輸入的聲壓作比較;信噪比是把信號(hào)的強(qiáng)度跟噪聲的強(qiáng)度作比較。這些概念都是在聽力學(xué)中都是非常重要的。
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